生活饮用水中六价铬含量测量的不确定度评估报告

生活饮用水中六价铬含量测量的不确定度评估报告
作者：李琳
来源：《现代食品·上》2017年第04期
摘要：本文分析了GB/T 5750.6-2006检测水中六价铬的不确定度。

建立了数学模型，详细分析了不确定度各个分量的具体来源，并进行了量化，最终得出该实验的扩展不确定度数值。

关键词：六价铬；不确定度；评估
Abstract：This paper analyzes the uncertainty of six valence chromium in water by GB/T and 5750.6-2006. A mathematical model is established， and the specific source of each component of the uncertainty are analyzed in detail， and the extanded uncertainty values of the experiment are obtained.
Key words：Six valence chromium； Uncertainty； Assessment
中图分类号：R123.1
六价铬很容易被人体吸收，它可以通过消化、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体，从而造成遗传缺陷或者致癌。

所以饮用水中的六价铬的含量决定着其质量，国家标准要求生活饮用水的六价铬含量应小于0.05 mg/L。

本文通过对检测过程各个环节的不确定分析，查找偏差的主要因素，以期给饮用水质量的判定提供参考。

1 检测过程
测量仪器：紫外分光光度计。

测量方法：GB/T5750.6-2006 10比色法。

测量过程：吸取50 mL水样，置于50 mL比色管中，向水样中加入2.5 mL硫酸溶液
（1+7）及2.5 mL二苯碳酰二肼溶液（2.5 g/L），立即混匀，放置10 min。

通过对空白溶液及一系列标准溶液在540 nm下吸光度值的测定，建立标准曲线。

对样品溶液进行测定，并利用该标准曲线计算其浓度，最终得出样品中六价铬含量。

2 数学模型
2.1 测量结果计算公式
①
式中，X：样品中 Cr（VI）含量，mg/L；∆E：E1-E2，E1为 540 nm下测量溶液的吸光度，E2为 540 nm下不加显色剂时测量溶液的吸光度；F：工作曲线斜率；
V：样品取样量，50 mL；10-3：单位转换系数。

2.2 建立数学模型
反复多次测定时，样品的均一性、操作的统一性和仪器的测定准确性等都会对结果产生影响，考虑各影响量，公式中加入了修正因子frep，式①则转化为下列数学模型：
②
3 不确定度来源分析和识别
详细分析检测过程，确定样品中六价铬含量的不确定度主要来源，如测量过程的重复性、校准曲线的制作过程、实验所用仪器与器具以及对应标准物质等。

3.1 重复性（R）
本试验重复性分量主要包括取样重复性、稀释的重复性以及吸光度测定的重复性。

现将各重复性产生的不确定合并，以总重复性分量（R）表示，利用方法确认的数值（RSD）进行量化。

3.2 吸光度（∆E）
紫外分光光度计的校准和分辨率是吸光度∆E的不确定度来源。

3.3 体积（V）
实验过程所用移液管、容量瓶、比色管等玻璃量具校准是体积产生的不确定度的主要来源。

3.4 工作曲线斜率（F）
根据最小二乘法线性回归曲线，斜率：
n表示标准溶液的个数。

由此可见，F的不确定度来源主要有：xi（标准溶液浓度）和yi （标准溶液吸光度）。

现分别进行分析。

3.4.1 yi的不确定度来源
yi的不确定度来源与样品溶液的吸光度E1，类似。

3.4.2 xi的不确定度来源
xi的不确定度来源主要有标准物质和量具。

（1）标准物质的不确定度。

校准曲线由浓度为100 μg /mL的六价铬溶液标准物质制成，六价铬标准物质证书给出的不确定度为1 μg /mL。

（2）玻璃器具的不确定度。

实验通过将标准物质进行2次逐级稀释，配制成标准曲线系列。

该过程所用移液管及容量瓶校准引起的不确定度。

4 不确定度分量的量化
4.1 重复性（R）产生的不确定度u（R）
同一样品重复测量8次，每次测量时分光光度计应重新调零。

8次测量结果见表1。

由表1数据可以计算出，测量结果的相对标准偏差RSD=0.11，因此u（R）/R=0.11。

4.2 吸光度（∆E）产生的不确定度分量u（∆E）
4.2.1 分光光度计校准产生的不确定度u校（E）
根据分光光度计校准规程，A级分光光度计透射比准确度应小于±0.6%。

由公式E=-logT 可得：
4.3 体积产生的不确定度
本试验中V=50 mL，采用A级50 mL单标吸管移取1次。

4.3.1 校准产生的不确定度u校（V）
根据检定规程，A级50 mL单标吸管最大允差为±0.05 mL，假定均匀分布，则：
u校（V）==0.029（mL）
4.3.2 温度产生的不确定度u温（V）
假定测量温度与校准温度相差±5 ℃，水的膨胀系数为2.1×10-4（玻璃膨胀系数比水小得多，所以玻璃膨胀所产生的影响可忽略），则体积变化区间为±5×2.1×10-4×50=±0.052 5 mL。

假定均匀分布，则：
4.4.1 yi产生的不确定度u（yi）
4.4.2 xi产生的不确定度u（xi）
根据3.4.2可知，分别对产生的标准物质和量具标准引起的不确定度以及Vi不确定度进行量化。

（1）标准物质引起的不确定度：依据标准物质证书，可得其不确定度为0.008。

（2）量具的不确定度：该过程使用了一系列玻璃量具，按照《常用玻璃量具检定规程》的要求，按照矩形分布考虑，由此估算相对不确定度分量，由上述数据合成的相对标准不确定度ucrel：
6 结论
（1）测量结果为XC r=（0.014±0.005）mg/L，k=2。

（2）扩展不确定度U=0.005 mg/L。