重量法測定生活飲用水中溶解性總固體的不確定度評定

楊曉磊

摘 要：本文闡述溶解性總固體的定義及分類，根據方法對溶解性總固體測量過程進行分析，梳理出實驗過程中的影響因素，包括樣品稀釋、水樣移取以及稱量三部分，并分別對每一部分的不確定度進行分析，從而對整個實驗過程中的不確定度進行評定。

關鍵詞：溶解性總固體;重量法;不確定度

溶解性總固體指水中溶解組分的總量，它表明1升水中溶有多少毫克的溶解性固體，包括不易揮發的可溶性鹽類、有機物及能通過過濾器的不溶性微粒等。可分為無機物和有機物兩部分的含量，可用電導率值大概了解溶液中的鹽分，一般情況下，電導率越高，鹽分越高，溶解性總固體越高，但對于有機類化合物來說，其電離能力弱，這部分溶解性總固體無法用電導率來衡量，因此重量法能較準確地測定水中溶解性總固體的含量[1]。

1 原理

水樣經過濾后，在一定溫度下烘干，所得的固體殘渣稱為溶解性總固體。烘干溫度一般采用（105±3）℃，當水樣的溶解性總固體中含有多量氯化鈣、硝酸鈣、氯化鎂、硝酸鎂時，由于這些化合物具有強烈的吸濕性使稱量不能恒定質量，在該溫度下不能徹底去除高礦化水樣中鹽類所含的結晶水，可在水樣中加入適量碳酸鈉溶液而得到改進。

2 適用范圍

適用于生活飲用水、水源水及地下水中溶解性總固體重量法測定結果的不確定度評定。

3 分析步驟

（1）將蒸發皿洗凈，放在（105

±3）℃烘箱內30 min。取出，于干燥器內冷卻30 min。

（2）在分析天平上稱量，再次烘烤、稱量，直至恒定質量。

（3）將水樣上清液用過濾器過濾。用無分度吸管吸取過濾水樣100 mL于蒸發皿中，如水樣的溶解性總固體過少時可增加水樣體積。

（4）將蒸發皿至于水浴上蒸干。將蒸發皿移入（105±3）℃烘箱內，1 h后取出，干燥器內冷卻30 min，稱量。

（5）將稱過質量的蒸發皿再放入（105±3）℃烘箱內30 min，干燥器內冷卻30 min，稱量，直至恒定質量。

4 數學模型

5 不確定度分量描述

5.1 稀釋過程帶來的不確定度

（1）標準品移取過程帶來的不確定度。

（2）標準品定容過程帶來的不確定度。

5.2 樣品移取帶來的不確定度

樣品移取過程由移液管體積校準、重復性、溫度校正和人員讀數四個分量組成。

5.3 質量稱量過程的不確定度

質量稱量過程由天平校準和天平重復性這兩個分量組成。

6 因果圖分析

將影響實驗的不確定度因素主要分為：稀釋、移取和質量稱量三方面，并繪制成圖，如圖1所示。

7 不確定度計算

7.1 稀釋

用5 mL移液管吸取溶液，用純水稀釋并定容至500 mL。

7.1.1 移取標準品

（1）移液管體積校準：

U1（V移）=a/k=0.015/1.732=0.008 7 mL

（2）重復性：

U2（V移）=S（x）=0.009 1 mL

（3）溫度：ΔV=V×水的膨脹系數×ΔT=0.002 1 mL

U3（V移）=a/k=0.002 1/1.732

=0.001 2 mL

（4）人員讀數：

U4（V移）=0.01×5/2.4495=0.020 4 mL

U（V移） =0.024 0 mL

7.1.2 定容

（1）容量瓶體積校準：

U1（V容）=a/k=0.25/1.732=0.144 3 mL

（2）重復性：

U2（V容）=S（x）=0.03 mL

（3）溫度：

ΔV=V×水的膨脹系數×ΔT=0.21 mL

U3（V容）=a/k=0.21/1.732=0.121 2 mL

（4）人員讀數：

U4（V容） =0.01×500/2.4495=2.041 2 mL

U（V容） =2.050 1 mL

7.1.3 稀釋相對不確定度

（1）移液管相對不確定度=

U（V移）/ V移=0.024 0/5=0.004 8

（2）容量瓶相對不確定度=

U（V容）/V容=2.050 1/500=0.004 1

（3）稀釋的相對不確定度=0.006 3

7.2 移取

用100 mL移液管移取稀釋后樣品。

（1）移液管體積校準：

U1（V移）=a/k=0.08/1.732

=0.046 2 mL

（2）重復性：

U2（V移）=S（x）=0.177 3 mL

（3）溫度：

ΔV=V×水的膨脹系數×ΔT

=0.042 mL

U3（V移）=a/k=0.042/1.732

=0.024 2 mL

（4）人員讀數：

U4（V移） =0.01×100/2.4495

=0.408 2 mL

U（V移）=0.448 1 mL

移取樣品的相對不確定度

= U（V移）/ V移

=0.448 1/100=0.004 5

7.3 質量稱量

7.3.1 天平校準

天平置信區間±0.1 mg

U1（m）=a/k=0.000 1/1.732

=0.000 058 g

7.3.2 天平重復性

U2（m）=S（x）=0.021 5 g

U（m）=0.021 5 g

質量稱量相對不確定度= U（m）/m

=0.000 1

7.4 合成不確定度

Urel（C）=0.007 7

樣品：

U（C）=Urel（C）×C

=0.007 7×20.2=0.155 5 mg/L

7.5 擴展不確定度（k=2）

樣品：

U=k×U（C）=2×0.155 5

=0.311 0 mg/L

8 報出值

樣品中溶解性總固體為（20.0±0.3）mg/L。

參考文獻

[1]魏濱，于維森，殷茂榮，等.生活飲用水標準檢驗方法不確定度評定[M].北京：人民衛生出版社，2015.