重量法測(cè)定生活飲用水中溶解性總固體的不確定度評(píng)定

楊曉磊

摘 要：本文闡述溶解性總固體的定義及分類，根據(jù)方法對(duì)溶解性總固體測(cè)量過(guò)程進(jìn)行分析，梳理出實(shí)驗(yàn)過(guò)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(duì)每一部分的不確定度進(jìn)行分析，從而對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的不確定度進(jìn)行評(píng)定。

關(guān)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(fā)的可溶性鹽類、有機(jī)物及能通過(guò)過(guò)濾器的不溶性微粒等。可分為無(wú)機(jī)物和有機(jī)物兩部分的含量，可用電導(dǎo)率值大概了解溶液中的鹽分，一般情況下，電導(dǎo)率越高，鹽分越高，溶解性總固體越高，但對(duì)于有機(jī)類化合物來(lái)說(shuō)，其電離能力弱，這部分溶解性總固體無(wú)法用電導(dǎo)率來(lái)衡量，因此重量法能較準(zhǔn)確地測(cè)定水中溶解性總固體的含量[1]。

1 原理

水樣經(jīng)過(guò)濾后，在一定溫度下烘干，所得的固體殘?jiān)Q為溶解性總固體。烘干溫度一般采用（105±3）℃，當(dāng)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(shí)，由于這些化合物具有強(qiáng)烈的吸濕性使稱量不能恒定質(zhì)量，在該溫度下不能徹底去除高礦化水樣中鹽類所含的結(jié)晶水，可在水樣中加入適量碳酸鈉溶液而得到改進(jìn)。

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(cè)定結(jié)果的不確定度評(píng)定。

3 分析步驟

（1）將蒸發(fā)皿洗凈，放在（105

±3）℃烘箱內(nèi)30 min。取出，于干燥器內(nèi)冷卻30 min。

（2）在分析天平上稱量，再次烘烤、稱量，直至恒定質(zhì)量。

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

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

（5）將稱過(guò)質(zhì)量的蒸發(fā)皿再放入（105±3）℃烘箱內(nèi)30 min，干燥器內(nèi)冷卻30 min，稱量，直至恒定質(zhì)量。

4 數(shù)學(xué)模型

5 不確定度分量描述

5.1 稀釋過(guò)程帶來(lái)的不確定度

（1）標(biāo)準(zhǔn)品移取過(guò)程帶來(lái)的不確定度。

（2）標(biāo)準(zhǔn)品定容過(guò)程帶來(lái)的不確定度。

5.2 樣品移取帶來(lái)的不確定度

樣品移取過(guò)程由移液管體積校準(zhǔn)、重復(fù)性、溫度校正和人員讀數(shù)四個(gè)分量組成。

5.3 質(zhì)量稱量過(guò)程的不確定度

質(zhì)量稱量過(guò)程由天平校準(zhǔn)和天平重復(fù)性這兩個(gè)分量組成。

6 因果圖分析

將影響實(shí)驗(yàn)的不確定度因素主要分為：稀釋、移取和質(zhì)量稱量三方面，并繪制成圖，如圖1所示。

7 不確定度計(jì)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(biāo)準(zhǔn)品

（1）移液管體積校準(zhǔn)：

U1（V移）=a/k=0.015/1.732=0.008 7 mL

（2）重復(fù)性：

U2（V移）=S（x）=0.009 1 mL

（3）溫度：ΔV=V×水的膨脹系數(shù)×ΔT=0.002 1 mL

U3（V移）=a/k=0.002 1/1.732

=0.001 2 mL

（4）人員讀數(shù)：

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(zhǔn)：

U1（V容）=a/k=0.25/1.732=0.144 3 mL

（2）重復(fù)性：

U2（V容）=S（x）=0.03 mL

（3）溫度：

ΔV=V×水的膨脹系數(shù)×ΔT=0.21 mL

U3（V容）=a/k=0.21/1.732=0.121 2 mL

（4）人員讀數(shù)：

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(duì)不確定度

（1）移液管相對(duì)不確定度=

U（V移）/ V移=0.024 0/5=0.004 8

（2）容量瓶相對(duì)不確定度=

U（V容）/V容=2.050 1/500=0.004 1

（3）稀釋的相對(duì)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(zhǔn)：

U1（V移）=a/k=0.08/1.732

=0.046 2 mL

（2）重復(fù)性：

U2（V移）=S（x）=0.177 3 mL

（3）溫度：

ΔV=V×水的膨脹系數(shù)×ΔT

=0.042 mL

U3（V移）=a/k=0.042/1.732

=0.024 2 mL

（4）人員讀數(shù)：

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(duì)不確定度

= U（V移）/ V移

=0.448 1/100=0.004 5

7.3 質(zhì)量稱量

7.3.1 天平校準(zhǔn)

天平置信區(qū)間±0.1 mg

U1（m）=a/k=0.000 1/1.732

=0.000 058 g

7.3.2 天平重復(fù)性

U2（m）=S（x）=0.021 5 g

U（m）=0.021 5 g

質(zhì)量稱量相對(duì)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(kuò)展不確定度（k=2）

樣品：

U=k×U（C）=2×0.155 5

=0.311 0 mg/L

8 報(bào)出值

樣品中溶解性總固體為（20.0±0.3）mg/L。

參考文獻(xiàn)

[1]魏濱，于維森，殷茂榮，等.生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法不確定度評(píng)定[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2015.