红外光度法测定水中石油类的不确定度分析

摘要：本文通过对红外光度法测定水中石油类的测定原理、方法的的讨论，建立数学模式，找出测量不确定度的来源，从而计算其测量不确定度。
关键词：石油类，相对不确定度，合成不确定度

1. 目的

对红外光度法测定石油类的不确定度进行分析，找出影响不确定度的因素，对不确定度进行评估，如实反应测量的置信度和准确性。

2. 适用范围

本文件适用于依据GB/T16488-1996对水质石油类和动植物油进行测定的不确定度分析。

3. 石油类测定原理

用四氯化碳萃取水中的油类物质，测定总萃取物，然后将萃取液用硅酸镁吸附，去除动植物油等极性物质后，测定石油类。总萃取物和石油类的含量均由波数分别为2930cm-1（CH2基团中C—H键的伸缩振动）、 2960cm-1（CH3基团中C—H键的伸缩振动）和3030cm-1（芳香环中C—H键的伸缩振动）谱带处的吸光度A2930、A2960和A3030进行计算。

4．测量方法简述（见流程图）

取500ml水样，用四氯化碳萃取后定容到25ml后测量。

5. 石油类测定的数学模型

（1）

式中：

C1——滤出液石油类的浓度

V1
——萃取溶剂（四氯化碳）定容体积

V0——水样体积

6. 石油类测量不确定度计算公式。

按不确定度传播定律，从（1）式导出：

（2）

式中：ur（石油类），ur(c1), ur(v1), ur(v0)分别是水样石油类，萃取液石油类，萃取液体积和水样体积的相对不确定度。

7. 不确定度因果图

因果图1：石油类的测定

8. ur(c1), ur(v1), ur(v0)的计算

以读数C1=214mg/l为例，V1=25ml，V0=500ml

石油类=214×25/500=10.7mg/L

9.1 ur(v1)

萃取液用四氯化碳定容到25ml（25mlA级容量瓶）不确定度主要包括3个部分：第一，移液管体积的不确定度，按照制造商给定容器容量最大允许误差为±0.04mL，按照三角分布换算成标准偏差为[img=49,45]file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-10786.png[/img]0.016ml；第二，充液误差，估计为±0.005V1，转化成标准偏差，按均匀分布计算为[img=110,46]file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-26699.png[/img]ml；第三，量取时由于温度不同引起的体积不确定度，假设差为5℃，对水体积膨胀系数为2.1×10-4/℃，则体积的变化区间为±25×5×2.1×10-4/[img=25,25]file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12403.png[/img]=0.015ml

9.2 ur(v0)

用500mlA级量筒移取500ml水样MPE±2.5ml，同上分3部分合成得u(v0)=2.1ml, ur(v0)=0.42%

8.2 ur(c1)

红外测油仪的允差MPE=±4mg/l，（C1=214mg/l）

则ur(c1)=4/214=1.9%

9. 重复性测量的不确定度

重复测量的RSD可用贝塞尔公式计算：

（2）

式中：RSD（C0）—测量结果平均值的相对标准差，%

S（C0）—测量结果平均值的标准差，mg/l

C0—测量结果平均值，mg/l

Ci0—每次测量值，mg/l

m—测量次数（n=6）

石油类6次测量结果为10.3，11.0，11.2，10.7，10.8，10.2mg/l

C0=10.7 mg/l

RSD（C0）=1.5%

10. 石油类的合成相对不确定度

12. 扩展不确定度分析

Ur=2 ur（石油类）=4%

U=10.7×4%=0.4mg/L

13. 不确定度报告

若水中石油类样品浓度为10.7mg/L,不确定度为0.4mg/L（置信概率95%）。

参考文献：

[1] 国际标准化组织．测量不确定度．北京：中国计量出版杜，1994

[2] 国家环境保护总局<水和废水监测分析方法编委会．水和废水监测分析方法 (第四版)．北京：中国环境科学出版社，2002

[3] 中国环境监测总站<环境水质监测质量保证手册编写组．环境水质监测质量保证手册(第二版)．北京：化学工业出版社，1994