硫氰化鉀比色法測定土壤有效鉬的不確定度評定

＊張恒 江龍發 涂序民 熊宇晨 萬明軒

（1.南昌海關技術中心 江西 330038 2.江西科技師范大學 江西 330038）

土壤中鉬作為動植物所必須的微量元素，在動植物生長過程中發揮著重要作用[1]。如在豆莢、卷心菜、大白菜等蔬菜里，都含有較多的鉬。同時鉬也是構成眼色素的主要成份[2]。土壤中鉬的存在形式可分為交換性鉬、水溶性鉬、難溶性鉬及有機結合態鉬，其中能夠被植物所吸收的鉬稱為有效鉬[3]。土壤有效態鉬含量是評價土壤肥力、土壤抗旱、抗寒和抗病能力的重要 指標[3]，因此對土壤中有效鉬的測定具有重要意義。

本文根據不確定度評定相關標準規范[4]，評定了林業行業標準LY/T 1259-1999《森林土壤有效鉬的測定》中硫氰化鉀比色法測量不確定度。測量不確定度能夠客觀真實地反映檢測數據的準確性[5]，不確定度能夠為實驗室檢測結果的符合性聲明提供依據，從而規避風險，也是評估檢測結果質量高低的一個重要指標[6]。

1.材料與實驗部分

(1)儀器與試劑

ME 204E電子天平（梅特勒-托利多），Specord plus 200紫外可見分光光度計（耶拿分析儀器（北京）有限公司）。鉬標準儲備液（1000μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）。

(2)實驗部分

①操作步驟

稱取25.00g過2mm篩的風干樣品于塑料瓶中，加浸提劑，恒溫振蕩8h。過濾，棄去最初10mL混濁濾液。取200mL濾液蒸發至干。冷卻，加10mL 6.5mol/L鹽酸溶解殘渣，移入125mL分液漏斗，加水至約45mL。加1g檸檬酸及3mL異戊醇-四氯化碳混合液。搖動靜置分層后棄去異戊醇-四氯化碳層。加3mL硫氰化鉀溶液，混合均勻。加2mL二氯化錫溶液，混合均勻。加入10.0mL異戊醇-四氯化碳混合液，振動3min，靜置分層后，干過濾，在470nm處比色測定[7]。

②標準曲線工作溶液的配制

移取鉬標準儲備液1mL用水定容至100mL，得標準中間液10μg/mL。再移取標準中間液5mL用水定容至50mL，得標準工作液1μg/mL。另吸取0.0mL、0.1mL、0.3mL、0.5mL、1mL、2mL、4mL、6mL工作液于125mL分液漏斗中，加入10mL FeCl3溶液。與樣品溶液一同處理。

2.數學模型的建立

數學模型是評定不確定度的依據。根據硫氰化鉀比色法原理建立土壤有效鉬含量計算的數學模型。

式中：X—樣品中有效鉬的含量，mg/kg；C0—空白試驗中有效鉬的量，μg；C1—樣品試驗中有效鉬的量，mg；M—試樣稱樣量，g；F—分取倍數，定容/分取體積，250/200。

3.不確定度分量的來源分析與評定

根據實驗過程、標準曲線配制、儀器測定和數學模型分析，不確定度的主要來源包括：重復性試驗、標準曲線配置、樣品處理和紫外分光光度計。

(1)重復性試驗所得數據按統計方法計算出的相對標準不確定度

在重復性條件下連續測量7次樣品，測定結果見表1。

表1 有效鉬測定結果

相對標準不確定度為：

(2)標準曲線配制引入的相對標準不確定度

標準曲線配制引入的不確定度由標準儲備液的不確定度u(Z)、標準儲備液稀釋的不確定度u(X)和加入萃取劑的不確定度u(V10)組成。

①標準儲備液定值引入的相對標準不確定度

根據標準物質證書提供的擴展不確定度為0.7%，按正態分布，k=2。

②標準儲備液稀釋引入的相對標準不確定度

標準儲備液經過兩級稀釋，不確定度由1mL移液槍不確定度u(V1)、100mL容量瓶不確定度u(V100)、5mL移液槍不確定度u(V5)和50mL容量瓶不確定度u(V50)組成。

1mL移液槍最大容量允差為0.01mL，按均勻分布，不確定度為：。共使用1次，取標準溶液體積1mL。

相對標準不確定度為：

100mL容量瓶的最大容量允差為0.10mL，按均勻分布，不確定度為：。

相對標準不確定度為：

5mL移液槍最大容量允差為0.05mL，按均勻分布，不確定度為。共使用1次，取標準中間液體積5mL。

50mL容量瓶的最大容量允差為0.05mL，按均勻分布，不確定度為。

合成標準儲備液稀釋引入的相對標準不確定度：

③加入萃取劑引入的相對標準不確定度

10mL單標移液管最大容量允差為0.02mL，按均勻分布，不確定度為，共使用1次，取標準溶液體積10mL。

合成標準曲線引入的相對標準不確定度：

(3)樣品處理過程中引入的相對標準不確定度

樣品處理引入的不確定度由樣品稱量不確定度u(M)、加入提取劑不確定度u(V250)、移取待測液不確定度u(V200)和加入萃取劑不確定度u(V10)組成。

①樣品稱量引入的相對標準不確定度

使用百分之一天平直接稱量25.00g樣品，百分之一天平最大允差為0.05g，則樣品稱量不確定度為：

②加入提取劑引入的不確定度

提取劑用250mL容量瓶移取，250mL容量瓶的最大容量允差為0.25mL，按均勻分布，不確定度為：

③移取待測液引入的不確定度

待測液用100mL單標移液管移取2次。100mL單標移液管最大容量允差為0.08mL，按均勻分布，不確定度為，共使用2次。

相對標準不確定度為：

④加入萃取劑引入的不確定度

10mL單標移液管最大容量允差為0.02mL，按均勻分布，不確定度為。共使用1次，取標準溶液體積10mL。

相對標準不確定度為：

合成標準曲線引入的相對標準不確定度：

(4)紫外分光光度計引入的不確定度

根據紫外分光光度計計量證書提供的擴展不確定度為0.4%，按正態分布，k=2。

相對標準不確定度為：

4.擴展不確定度的評定及結果討論

相對標準不確定度分量見表2：

表2 相對標準不確定度分量

(1)合成相對標準不確定度

合成相對標準不確定度：

土壤中有效鉬測定的測定結果平均值為0.176mg/kg，則：。

(2)擴展不確定度的計算

綜上，測量結果為：土壤中有效鉬含量0.176mg/kg，U=0.006mg/kg，k=2。

(3)結果討論

圖1為各相對不確定度分量的占比圖，由圖可知，重復性試驗所得數據按統計方法計算出的相對標準不確定度占比為54%，為主要的不確定度來源。標準曲線引入的相對標準不確定度占比為33%，對結果準確度影響也較為重要。樣品處理過程中引入的相對標準不確定度和紫外分光光度計引入的不確定度占比分別為6%和7%，占比相對較小，對結果影響不大。所以，降低重復性實驗和標準曲線引入的不確定度對提高結果的準確性至關重要。增加樣品平行實驗的次數可有效降低重復性試驗所得數據按統計方法計算出的相對標準不確定度。而標準曲線引入的相對標準不確定度則可通過規范配制標準曲線工作液的方法較好的控制。

圖1 相對不確定度分量占比圖

5.結論

本文討論了硫氰化鉀比色法測定土壤中有效鉬不確定度評估中重復性試驗、標準曲線、樣品處理和紫外分光光度計四個影響分量。不確定度主要來源于重復性試驗和標準曲線，其中標準曲線引入的不確定度則主要來源于標準儲備液的稀釋。

增加樣品平行試驗的次數及規范配制標準曲線工作液，能有效的降低檢測結果的不確定度，以提高測量結果的穩定性和準確性。