原子吸收光譜法測定水質(zhì)中鐵含量不確定度的評定

周江亮 張祥

海南核電有限公司 海南昌江 572700

檢驗檢測機構(gòu)資質(zhì)認定能力評價檢驗檢測機構(gòu)通用要求》（RB/T214-2017）中明確規(guī)定，檢驗檢測機構(gòu)應(yīng)建立并應(yīng)用評定測量不確定度的程序。建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，給出相應(yīng)的評定測量不確定度案列。該文依據(jù)JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》，結(jié)合測量方法和模型，通過分析水質(zhì)中鐵的測定過程，確定不確定度的來源，建立原子吸收光譜法測定水質(zhì)中鐵含量不確定度的數(shù)學(xué)模型，為其正確評價與使用檢測數(shù)據(jù)提供依據(jù)[1]。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液（100mg/L，GSB04-1767-2004，國家鋼鐵材料測試中心）；硝酸、鹽酸；AA400（PE）原子吸收分光光度計；Milli-O 超純水器。

1.2 實驗方法

移取100mL 水樣，加5mL 硝酸，置于電熱板上，在近沸狀態(tài)下蒸至近干，消解完全后，加（1+99）鹽酸溶液溶解殘渣，轉(zhuǎn)移至50mL 容量瓶中，用（1+99）鹽酸溶液定容，上機測定，同時用水做空白。其中鐵工作曲線通過兩步配制過程得到，先配制中間標(biāo)準(zhǔn)溶液A，然后由A 逐級稀釋配制工作曲線。

2 測量不確定度的測量模型與來源

2.1 水質(zhì)中鐵含量測定的測量模型

式中：C 為樣品中鐵的質(zhì)量濃度，mg/L；C1 為試樣中鐵的質(zhì)量濃度，mg/L；C2 為空白中鐵的質(zhì)量濃度，mg/L；V1 為試樣定容體積，mL；V 為取樣體積，mL；D 為試樣稀釋倍數(shù)。

2.2 不確定度來源分析

原子吸收光譜法測定水質(zhì)匯中鐵含量的測量不確定度來源有以下5 個方面：①標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引起的不確定度；②標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引起的不確定度；③樣品處理后定容體積引起的不確定度；④樣品重復(fù)性測量引起的不確定度；⑤分析儀器引起的不確定度[2]。

3 不確定度分量的評定

3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引起的不確定度Ur（C 標(biāo)）

鐵標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制過程：用5mL 刻度吸管（A 級））準(zhǔn)確移取5mL濃度為100mg/L的鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB04-1767-2004），置于50mL 容量瓶中（A 級），用水稀釋至刻度搖勻，配制成濃度為10mg/L 的鐵標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

①刻度吸管移取標(biāo)準(zhǔn)母液引入的不確定度Ur（V5）。

JJG196-2006 中5mL 刻度吸管的容量允差為±0.025mL，則區(qū)間半寬度α=0.025，按矩形分布評定，包含因子K=3，即：

刻度吸管校準(zhǔn)溫度為20℃，實驗室實際溫度在（20±5）℃范圍內(nèi)變化。水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，由溫度導(dǎo)致的體積變化為±（5×5×2.1×10-4）=±0.00525mL。按矩形分布評定，區(qū)間半寬度α=0.00525，包含因子k=3，即：

因此，5mL 移液管引起的相對不確定度

②容量瓶的相對不確定度Ur（V50）。

JJG196-2006 中50mL 容量瓶的容量允差為±0.05mL，則區(qū)間半寬度α=0.05，按矩形分布評定，包含因子K=3，即：

容量瓶校準(zhǔn)溫度為20℃，實驗室實際溫度在（20±5）℃范圍內(nèi)變化。水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，由溫度導(dǎo)致的體積變化為±（50×5×2.1×10-4）=±0.0525mL。按矩形分布評定，區(qū)間半寬度α=0.0525，包含因子k=3，即：

因此，由50mL 容量瓶定容引起的不確定度

由標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引起的不確定度：

3.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引起的不確定度Ur（C 工）

測 定 濃 度 為0.00、0.20、0.50、1.00、2.00mg/L 的 標(biāo)準(zhǔn)工作液的吸光度， 每個濃度的測定2 次， 標(biāo)準(zhǔn)曲線為：y=0.0754x+0.0013，其中斜率b=0.0013，截距a=0.0754，相關(guān)系數(shù)為R2=0.9985。

標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液濃度的平均值，c=0.633mg/L。樣品濃度的平均值x=0.0389mg/L。由標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引起樣品測定值不確定度：

3.3 樣品處理后定容體積引起的不確定度Ur（V 樣）

樣品經(jīng)前處理后的消解液用50mL 的A 級容量瓶進行定容，容量瓶定容引起的不確定度Ur（V 樣）同3.1 ②的計算，Ur（V 樣）=8.37×10-4。

3.4 樣品重復(fù)性測量引起的不確定度Ur（X）

實際測定樣品6 次，測定數(shù)據(jù)見表3，重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差：

3.5 分析儀器引起的不確定度Ur（J）

AA400（PE）原子吸收分光光度計最大允許誤差為0.5%，則分析儀器引起的不確定度：

4 計算合成相對不確定度

水質(zhì)中鐵含量測定結(jié)果為0.0389mg/L，合成不確定度為：

285 在95% 置信水平下，取擴展因子k=2，擴展不確定度U=2×1.56×10-4=3.12×10-4。水質(zhì)中鐵含量測定結(jié)果表示為（0.0389±3.12×10-4）mg/L。

5 結(jié)語

通過原子吸收光譜法測定水質(zhì)中鐵不確定度的評定，表示結(jié)果為（0.0389±3.12×10-4）mg/L，測定不確定度的主要來源是標(biāo)準(zhǔn)溶液配制產(chǎn)生的不確定度分量，其次是分析儀器和樣品重復(fù)性測量引起的不確定度，樣品處理后定容體積和標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的不確定度相對較小[3]。