金　寧

運(yùn)用氫化物原子熒光法測(cè)定生活飲用水中砷的不確定度分析

金寧

【摘要】目的 本文借助原子熒光法對(duì)砷測(cè)定結(jié)果的不確定度進(jìn)行研究，并探討影響不確定度的相關(guān)因素。方法 選取光度計(jì)等儀器作為測(cè)定工具，并結(jié)合不確定度的相關(guān)理論，從溶液配制中所造成的不確定度、取樣中所造成的不確定度、測(cè)量中所造成的不確定度以及標(biāo)準(zhǔn)曲線所造成的不確定度入手，依次對(duì)這些不確定度進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果 溶液配制中所造成不確定度數(shù)值為0．008 33 μg/L，取樣中所造成不確定度數(shù)值為0．001 2 μg/L，測(cè)量中所造成不確定度數(shù)值為0．003 78 μg/L，而標(biāo)準(zhǔn)曲線所造成不確定度數(shù)值為0．066 6 μg/L。結(jié)論 標(biāo)準(zhǔn)曲線以及溶液配制是造成不確定度的關(guān)鍵因素，只要確保溶液配制以及工作曲線達(dá)到測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，可降低砷含量測(cè)定結(jié)果的不確定度。

【關(guān)鍵詞】不確定度；砷含量；原子熒光法；飲用水測(cè)定

Objective To study the uncertainty of arsenic determination by atomic fluorescence spectrometry． Methods Selected photometer such instruments as a measurement tool，and combined with the related theory of uncertainty，caused by the uncertainty from the solution preparation， sampling，caused by the uncertainty in measurement of the uncertainty and caused by the uncertainty of the standard curve，in order to calculated these uncertainty calculations． Results The uncertainty of solution preparation was 0．008 33μg/L，and the uncertainty of the sample was 0．001 2 μg/L． Theuncertainty of the measurement was 0．003 78 μg/L，and the value of the standard curve was 0．066 6 μg/L． Conclusion The standard curve and solution preparation is the key factor to cause the uncertainty，as long as the solution preparation and working curve to meet the standard， can reduce the uncertainty of the results．

【Key words】Uncertainty，Arsenic content，Atomic fluorescence spectrometry

隨著工業(yè)以及農(nóng)業(yè)發(fā)展，砷化合物的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，包括農(nóng)藥制造業(yè)、玻璃制造業(yè)以及涂料制造業(yè)等［1］。但現(xiàn)階段對(duì)于砷化合物的使用，許多企業(yè)將使用完的砷化合物直接倒入水源中，導(dǎo)致水源砷含量不斷增加，進(jìn)而影響飲用水的安全。目前，已有技術(shù)人員借助原子熒光法對(duì)水中砷含量進(jìn)行測(cè)定［2］。本文對(duì)原子熒光法可能產(chǎn)生的不確定度進(jìn)行分析，并探討影響不確定度的相關(guān)因素，旨在為飲用水測(cè)定工作提供參考。

1　資料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器以及實(shí)驗(yàn)試劑

本次試驗(yàn)將型號(hào)為AFS-830的光度計(jì)、容量瓶、無(wú)刻度管、石英管以及光譜燈等設(shè)備作為實(shí)驗(yàn)儀器，并將砷標(biāo)準(zhǔn)溶液、去離子水、氬氣以及酸液作為實(shí)驗(yàn)試劑。其中，砷標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對(duì)不確定度是0.8%，標(biāo)準(zhǔn)值是100 μg/ml。

1.2 試驗(yàn)原理

首先，將適量三價(jià)砷以及適量硼氫化鈉倒入酸性溶液中，經(jīng)過(guò)反應(yīng)生成大量砷化氫，并依靠氬氣將大量砷化氫沖進(jìn)石英管中。其次，對(duì)石英管進(jìn)行加熱，讓砷化氫受熱并分解成大量原子態(tài)砷，并借助陰極燈對(duì)原子態(tài)砷進(jìn)行照射，使基態(tài)砷原子受到激發(fā)并形成高能態(tài)砷原子。再對(duì)高能態(tài)砷原子進(jìn)行去活化處理，使高能態(tài)砷原子重新轉(zhuǎn)化為基態(tài)砷原子，并觀察反應(yīng)中發(fā)射的熒光。最后，借助光度計(jì)對(duì)原子熒光具備的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，并利用合理濃度范圍內(nèi)砷含量以及熒光強(qiáng)度之間呈正比的定律進(jìn)行計(jì)算，以此得出砷的含量［3］。

1.3 數(shù)學(xué)模型

（1）確定回歸方程。通常來(lái)講，可將回歸方程設(shè)定為y=bx+a。其中，式中y代表的是熒光強(qiáng)度值，式中a代表的是截距，式中b代表的是斜率，式中x代表的是樣品濃度。（2）確定數(shù)學(xué)模型。通常來(lái)講，可將數(shù)學(xué)模型設(shè)定為X=（y-a）/b［4］。

1.4 分析不確定度的影響因素

不確定度主要與四類因素有關(guān)：（1）溶液配制中所造成的不確定度，并用μ1來(lái)表示。（2）取樣中所造成的不確定度，并用μ2來(lái)表示。（3）測(cè)量中所造成的不確定度，并用μ3來(lái)表示。（4）標(biāo)準(zhǔn)曲線所造成的不確定度，并用μ4來(lái)表示。

2　對(duì)不確定度進(jìn)行計(jì)算

2.1 對(duì)μ1進(jìn)行計(jì)算

影響μ1的因素主要是量器體積造成的不確定度（μ儲(chǔ)備）以及儲(chǔ)備液造成的不確定度（μ使用）［5］。就μ儲(chǔ)備來(lái)講，根據(jù)國(guó)家計(jì)量研究數(shù)據(jù)可知，編號(hào)為10 032的砷溶液質(zhì)量溶度是100 μg/ml，其擴(kuò)展不確定度為0.8%［6］。對(duì)此，砷溶液的μ儲(chǔ)備為0.008 μg/L。將儲(chǔ)備液進(jìn)行10倍稀釋，以此配制成0.1 μg/ml的使用液。在稀釋過(guò)程中，主要使用容量瓶以及無(wú)刻度管。由此可見(jiàn)，玻璃量具是影響不確定度的關(guān)鍵因素。將數(shù)據(jù)代入C使用=C儲(chǔ)備× （V10 ml/100 ml）=0.1μg/ml。移液管的量度為10 ml，而無(wú)刻度移液管的誤差△為±0.02 ml，依照均勻分布法進(jìn)行計(jì)算，其不確定度為0.001 2 μg/L。由于容量瓶的誤差△為±0.1 ml，依照均勻分布法進(jìn)行計(jì)算，其不確定度為0.000 58 μg/L。將三項(xiàng)不確定度數(shù)值進(jìn)行合并，可確定μ1值為0.008 33 μg/L。

2.2 對(duì)μ2進(jìn)行計(jì)算

本實(shí)驗(yàn)選取10 ml無(wú)刻度管對(duì)水樣進(jìn)行吸取，并且該試管所允許的誤差Δ為±0.02 ml。通過(guò)均勻分布法進(jìn)行計(jì)算，可得出下列公式：。

2.3 對(duì)μ3進(jìn)行計(jì)算

從不確定度來(lái)看，μ3是一種A類不確定度。對(duì)此，可借助貝塞爾公式將砷溶液樣品進(jìn)行6次測(cè)定［7］。結(jié)果顯示，第1次測(cè)定的A1值為3.987 μg/L，第2次測(cè)定的A2值為3.977 μg/L，第3次測(cè)定的A3值為3.958 μg/L，第4次測(cè)定的A4值為3.926 μg/L，第5次測(cè)定的A5值為3.912 μg/L，第6次測(cè)定的A6值為3.962 μg/L，均值為3.956 μg/L，并將這些數(shù)據(jù)代入公式。可得標(biāo)準(zhǔn)偏差S為0.036 6。再將標(biāo)準(zhǔn)偏差S代入公式，可得標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ為0.014 9 μg/L。最后將數(shù)據(jù)代入μ3=μ/，可得μ3為0.003 78 μg/L。

2.4 對(duì)μ4進(jìn)行計(jì)算

本文對(duì)濃度不同的五種砷溶液依此測(cè)定2次，以此獲取熒光值，并用If來(lái)表示。再借助最小二乘法來(lái)分析，依此確定最終的回歸方程以及系數(shù)r2，并用y=bx+a來(lái)表示。

本試驗(yàn)對(duì)砷溶液進(jìn)行6次測(cè)定，并得出每次測(cè)定的結(jié)果。其中，第1次測(cè)定的熒光值為91.0，第2次測(cè)定的熒光值為88.6，第3次測(cè)定的熒光值為90.2，第4次測(cè)定的熒光值為91.2，第5次測(cè)定的熒光值為89.4，第6次測(cè)定的熒光值為89.8，并且平均質(zhì)量濃度為0.449。

其中n代表測(cè)定次數(shù)，p代表質(zhì)量濃度的測(cè)定次數(shù)，將數(shù)據(jù)代入以上公式，可得μ4為0.066 6 μg/L。

3　討論

砷屬于常見(jiàn)的金屬元素，并有著兩性元素特有的性質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，砷的非金屬性強(qiáng)于金屬性［8］。由于砷化合物會(huì)給飲用水造成污染，應(yīng)時(shí)刻對(duì)飲用水的砷含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本文借助原子熒光法對(duì)砷測(cè)定結(jié)果的不確定度進(jìn)行研究，并從四種影響砷測(cè)定結(jié)果不確定度的因素入手，并依次計(jì)算各種因素造成不確定度的數(shù)值。從結(jié)果反映，溶液配制中所造成不確定度的數(shù)值為0.008 33 μg/L，取樣中所造成不確定度數(shù)值為0.001 2 μg/L， 測(cè)量中所造成不確定度數(shù)值為0.003 78 μg/L，而標(biāo)準(zhǔn)曲線所造成不確定度數(shù)值為0.066 6 μg/L。由此可見(jiàn)，工作曲線以及溶液配制是造成不確定度的關(guān)鍵因素。要想使不確定度變小，就應(yīng)保證溶液配制以及工作曲線符合測(cè)定要求。對(duì)此，應(yīng)選取精密度相對(duì)較高的玻璃器具作為移液管，并增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)工作者的操作水平，再制定合理的工作曲線，以此降低工作曲線以及溶液的不確定度。

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Determination of Arsenic in Drinking Water by Hydride Atomic Fluorescence Spectrometry

JIN Ning China Center for Disease Control and Prevention of Environmental and Health Products，Beijing 100050，China

【Abstract】

【中圖分類號(hào)】X832

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1674-9316（2015）32-0006-03

doi：10．3969/j．issn．1674-9316．2015．32．005

作者單位：100050北京，中國(guó)疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所