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原 子吸收分光光度法测定水中铜的测量结果不确定度评定

韦芳 丘国华 徐开浩

湖北航天技术研究院计量测试技术研究所 湖北 孝感 432000

摘要:对测定水中铜的原子吸收分光光度法过程进行了分析，建立了该方法合成标准不确定度的数学模型，列出影响测定水中铜测量结果的不确定度分量，用实例对该方法的不确定度进行评定。

关键词:铜；标准溶液；不确定度；评定

前言

测量的目的是准确获得被测量的量值。因此在报告测量结果时，必须给出被测量的量值及相应的信息，相应信息是指测量结果的可信程度。而测量结果的可信程度取决于测量不确定度的大小。测量不确定度的值越大，说明测量结果越不可信；测量不确定度的值越小，说明测量结果越可信^[1]。

1 检测方法

1.1测定方法

铜的测定原子吸收分光光度法直接法（GB/T7475-87）。

1.2方法原理

将样品直接吸入火焰，在火焰中形成的原子对特征电磁辐射产生吸收，将测得的样品吸光度和标准溶液的吸光度进行比较，确定样品中被测元素的浓度。

1.3主要仪器

AANALYST700型原子吸收光谱仪（美国PE公司）。

2 数学模型

原子吸收分光光度法直接法（GB/T7475-87）测定水中铜的含量，标准曲线方程为：

Y= bx+a

则样品中铜的含量按下式计算：

X=(Y-a)／b

式中：

x——溶液中铜的质量浓度；

Y——光谱强度或吸光度；

a——标准曲线截距；

b——标准曲线斜率。

3 不确定度的评定

3.1不确定度来源

（1）标准溶液引入的不确定度；

（2）100ml容量瓶定容引入的不确定度；

（3）标准曲线拟合引入的不确定度；

（4）被测样品重复测定引入的不确定度。

3.2标准溶液引入的不确定度

本次实验使用的铜标准物质的标准值为1000mg/L，标准物质证书给出的相对扩展不确定度（K=2）为1%，则：

3.3 100ml容量瓶定容引入的不确定度

实验中使用100ml的容量瓶定容，容量瓶的容量允差为±0.10 mL，且为均匀分布，K= ，则，标准不确定度为 ml。

容量瓶中溶液的温度与校正时的温度不同引入的体积不确定度，温差为2℃，水体积膨胀系数为2.1×10^-4/℃，则容量瓶中溶液的体积变化为100×2.1×10^-4×2=0.042ml。按均匀分布，标准不确定度为0.042÷ =0.024ml。

综上，

3.4标准曲线拟合引入的不确定度

用原子吸收分光光度计测定不同浓度的铜标准溶液的吸光度，测定数据见表1。根据表1的数据，计算得b=0.05673，a=0.00238，r=0.9998。故标准曲线方程为y=0.05673x+0.00238。

表1 铜标准曲线的吸光度

该标准方程的剩余标准差采用贝塞尔公式计算如下：

^[2] =0.00256

式中：

S_R—铜标准曲线的剩余标准差；

n—标准曲线系列的测定次数；

y_i—标准曲线系列的吸光度值；

a— 标准曲线截距；

x_i—标准系列各点浓度；

b— 标准曲线斜率。

标准曲线拟合引起的相对不确定度u₃计算如下：

^[3]

=0.0117

式中：

S_R—铜标准曲线的剩余标准差；

n—标准曲线系列的测定次数；

b— 标准曲线斜率；

p—样品测定次数；

— 标准系列浓度的平均值；

x_i—标准系列各点浓度；

— 样品测定浓度的平均值。

3.5被测样品重复测定引入的不确定度。

本次实验样品重复测定5次，测定结果见表2。

表2 样品重复测定结果

5次测定结果的平均值为：（2.443+2.479+2.461+2.443+2.461）/5=2.457 mg/L。

综上，样品重复测定结果的实验标准差S为：

=0.015

样品重复测定引入的相对不确定度u₄为：

=0.015/2.457=0.0061

3.6 相对合成不确定度

通过上述实验分析，本次原子吸收分光光度法测定水中铜浓度的相对合成不确定度为：

U_c，rel= =

= 0.0141= 1.41%

3.7 相对扩展不确定度

取置信概率为95%,包含因子K=2，相对扩展不确定度U为：

U=U_c，rel ×2=2.82%。

4 结论

本次原子吸收分光光度法测定水中铜浓度的实验，通过对测定结果不确定度的分析，得出了4个引入不确定度的分量，将它们合成后，本次水中铜浓度的实验结果为： ± ×U=2.457±2.457×2.82%=2.457±0.069mg/L。

参考文献

[1] 耿为明.测量误差与不确定度评定[M].北京:中国质检出版社,2011:73-73.

[2] 田永彬,刘影. 火焰原子吸收光谱法测定城市污泥锌的不确定度评定及研究[J]. 环境科学与管理, 2013,38（8）: 119-119.

[3] 田永彬,刘影. 火焰原子吸收光谱法测定城市污泥锌的不确定度评定及研究[J]. 环境科学与管理, 2013,38（8）: 119-119.