分光光度法测定土壤中阳离子交换量的不确定度评定

0. 23+0. 242 1000
(11)
(4) 标准溶液配制过程导致的相对标准不确定度为 μrel( B) , 见公式(12)
μrel( B) = =
μrel( m2 ) 2 +μrel( V2 ) 2 (9. 2×10-5 ) 2 +(3. 3×10-4 ) 2 = 3. 5×10-4
(12)
2. 4 紫外分光光度计引入的不确定度
摘 要: 根据环境保护部发布的标准 《土壤阳离子交换量的测定三氧化六氨合钴浸提-分光光度法》 (HJ 889-2017), 进行对土壤
样品阳离子交换量不确定度的评定, 系统分析并计算各不确定度分量和扩展不确定度。 结果表明, 浸提剂配制过程、 标准曲线的拟合和 样品重复性是影响不确定度的主要因素。 通过计算得出土壤阳离子交换量为 20. 9 cmol+ / kg 时, 扩展不确定度为 0. 92 cmol+ / kg。
±0. 40 mL[4] , 以均匀分布系数模型, 1 L 容量瓶体积的不确定
ห้องสมุดไป่ตู้
度为 μ( V3 ) , 见公式(9) :
μ( V3 )= 0. 40 = 0. 23 mL
(9)
3
(2) 温度变化引入的不确定度
按照常规玻璃仪器的检定规程[4] , 容量瓶的检定温度 20 ℃ , 假后定容后液体温度变化为 2 ℃ , 水膨胀体积为 2. 1×10-4 , 按
1. 4 测定结果与计算数学模型
土壤中阳离子交换量( CEC) 的计算公式如式(1) 所示:
阳离子交换量( CEC,
cmol+ / kg)= ( A0 -A) ×V×3 b×m×wdm
(1)
公式中: A 为样 品 测 定 的 吸 光 度; A0 为 空 白 测 定 的 吸 光
度; m 为样品质量( g) ; wdm 为样品干物质( % ) ; V 为样品加入
第 49 卷第 13 期 2021 年 7 月
广 州 化 工 Guangzhou Chemical Industry
Vol. 49 No. 13 Jul. 2021
分光光度法测定土壤中阳离子交换量的不确定度评定籠
许 青, 郑国华, 湛恒乐, 蔡子洋
( 中科检测技术服务( 广州) 股份有限公司, 广东 广州 510650)
1. 3 实验方法
准确称取 1. 75 g( 准确至 0. 0001 g) 土壤样品置于 50 mL 具 盖离心管中, 加入 25 mL 三氯化六氨合钴溶液, 旋紧离心管密 封盖, 置于振荡器上。 在(20 ±2) ℃ 条件下振荡中(60 ±5) min, 调节振荡幅度使土壤浸提液混合物在振荡过程中保持悬浮状 态。 振荡结 束 后 将 管 离 心 放 入 离 心 机, 以 4000 r / min 离 心 10 mm, 收集上清液于 10 mL 比色管中。 即得到测试试液, 用 10 mm 比色皿在波长 475 nm, 以水作参比测定吸光度。 不加土 壤样品进行相同步骤的测试作为空白实验[ 2 ] 。
2. 2. 2 温度变化的不确定度
按照常规玻璃仪器的检定规程[4] , 量筒的检定温度 20 ℃ , 假设加入浸提液后温度变化为 2 ℃ , 水膨胀体积为 2. 1 ×10-4 ,
按照均匀分布模型来算, 温度变化产生的不确定度为 μ( V2 ) ,
如式(6) 所示:
μ( V2 ) = 25×2×2. 1×10-4 = 6. 1×10-3 mL
所用的电子天平称重最大允许误差为 0. 5 mg, 按照均匀分布的
模型, 则天平的校准不确定度为 μ( m1 ) , 见公式(2) :
μ( m1 )= 2×(0. 0005)2 = 4. 1×10-4 g
(2)
3
称量土壤样品一共 6 个, 因此多次称量土壤引入的不确定
度 μ( m2 ) , 见公式(3) :
加入 25 mL 三氧化六氨合钴标准液为浸提液, 用 25 mL 的
量筒量取, 根据常规玻璃仪器的检定规程[4] , 25 mL 量筒的容
量允差为 0. 25 mL, 按均匀分布模型, 量筒校准的不确定度为
μ( V1 ) , 见公式(5) :
μ( V1 )= 0. 25 = 0. 14 mL
(5)
3
图 1 土壤阳离子交换量的测定不确定度因果关联 Fig. 1 Sources of uncertainty of Soil Cation Exchange Capacity
2 不确定度的评定
2. 1 土壤质量的不确定度
称量的土壤样品为 1. 7500 g, 因为称量时还需操作去皮和
称量所以两次计算 2 次分量。 查阅天平的检定证书可知, 实验
根据日常使用紫外分光光度计的检测性能, 紫外分光光度
计的示值误差为 1% , 根据均匀分布的模型来计算其相对标准
不确定度 μrel( U) , 见公式(13) 。
μrel(
U) =
0.
001 3
=
5.
8 ×10 -4
(13)
2. 5 标准曲线拟合引入的不确定度
表 1 标准系列溶液吸光度测定结果 Table 1 The contents of standard series solution
试剂: 三氯化六氨合钴溶液: 准确称取 4. 458 g 三氯化六 氨合钴( GR) 溶于水, 定容至 1 L 容量瓶( A 级) 中。
仪器: 岛津 UV-2600 紫外可见分光光度计, 岛津仪器( 苏 州) 有限公司; 可调式电热板, 广州格丹纳仪器有限公司; BS 224S 电子天平, 德国赛多利斯。
μ( m2 ) = 4. 1×10-4 × 6 = 1. 0×10-3 g
(3)
称量土壤的相对标准不确定度为 μrel( m) , 见公式(4) :
μrel( m) =
μ( m2 ) m
= 1. 0×10-3 1. 75
= 5.
7 ×10 -4
g
(4)
2. 2 样品浸提过程产生的不确定度
2. 2. 1 量筒校准产生的不确定度
(6)
3
所以浸提过程产生的合成不确定度为 μ( V), 其相对标准
不确定度为 μrel( V) , 如式(7) 所示:
μrel(
V)
=
μ( V) V
=
μ( V1 ) 2 +μ( V2 ) 2 V
= 0. 142 +(6. 1×10-3 ) 2 = 5. 6×10-3
(7)
25
2. 3 标准溶液配制过程的不确定度
关键词: 阳离子交换量; 不确定度; 分光光度计; 扩展不确定度
中图分类号: X825
文献标志码: A
文章编号: 1001-9677(2021)013-0110-03
Evaluation of Uncertainty in Determination of Cation Exchange Capacity in Soil by Spectrophotometry
浸提液体积( mL) ; b 为标曲的斜率。
第一作者: 许青(1994-) , 男, 本科, 初级工程师, 主要从事环境检测方面的工作。
第 49 卷第 13 期
许青, 等: 分光光度法测定土壤中阳离子交换量的不确定度评定
111
1. 5 测定不确定度的来源分析
土壤阳离子交换量的测定受到仪器条件、 人员操作、 实验 室条件影响。 所以其不确定度的主要来源有: 称量土壤质量的 不确定度、 浸提过程产生的不确定度、 标准溶液配制过程的不 确定度、 紫外分光光度计测定的不确定度、 标准曲线拟合的不 确定度以及重复实验的不确定度。 具体见图 1。
1. 2 标准曲线的制备
用 5 mL 可 调 移 液 器 分 别 移 取 0. 00、 1. 00、 3. 00、 5. 00、 7. 00、 9. 00 mL 三氯化六氨合钴溶液加入 10 mL 比色管中, 再 用纯水 稀 释 至 刻 度 线 中, 得 到 标 准 系 列 浓 度 分 别 为 0. 000、 0. 166、 0. 498、 0. 830、 1. 16、 1. 49 cmol / L。
Key words: determination of exchange capacity; uncertainty ; spectrophotometer; expanded uncertainty
土壤阳离子交换量是指土壤胶体能吸附的、 可被浸提剂交 换出来的各种阳离子总量。 土壤胶体可被交换的各种有效态阳 离子, 是土壤缓冲性能的主要来源, 是调节土壤溶液离子浓 度, 保持土壤溶液营养成分的重要因子。 研究土壤阳离子交换 量, 对土壤环境管理和土壤生态保护具有重要的意义[ 1 ] 。 三氧 化六氨合钴浸提 -分光光度法[ 2 ] 是环境保护部新出的测定方 法, 对比传统上普遍使用乙酸铵浸提法, 具有操作简单, 耗时 短, 精密度高以及减少浸提过程样品的损失等优点。 因此对土 壤中阳离子交换量作不确定度评定, 具有十分重要的意义。
2×(0. 0005)2
μrel( m2 ) =
μ( m3 ) m2
=
3 4. 458
= 9. 2×10-5
(8)
2. 3. 2 容量瓶体积导致的不确定度
(1) 容量瓶校准的不确定度
试剂定容至 1 L 的容量瓶。 按照常规玻璃仪器的检定规
程[4] , 实验室温为 20 ℃ 时, 1 L 容量瓶( A 级) 的容量允差为
XU Qing, ZHENG Guo-hua, ZHAN Heng-le, CAI Zi-yang ( CAS Testing Technical Services( Guangzhou) Co. , Ltd. , Guangdong Guangzhou 510650, China)
Abstract: According to the standard “ Soil quality-Determination of exchange capacity-Hexaminecobalt trichlorideSpectrophotometric method” ( HJ 889-2017) issued by the Ministry of Environmental Protection, the uncertainty of the cation exchange capacity of soil samples was evaluated, andthen each uncertainty component and expand uncertainty were calculated and systematically analyzed. The results showed that the extractant process, the fitting of the standard curve and the sample repeatability were the main factors affecting the uncertainty. By calculation, when the soil cation exchange capacity was 20. 9 cmol+ / kg, the expanded uncertainty was 0. 92 cmol+ / kg.
2. 3. 1 称量试剂产生的不确定度
根据步骤 1. 1 所示, 称量试剂 4. 458 g 三氧化六氨合钴,
称量时还需操作去皮和称量所以两次计算 2 次分量。 查阅天平
的检定证书可知, 实验所用的电子天平称重最大允许误差为
0. 5 mg, 按照均匀分布的模型则称量试剂天平的校准不确定度
为 μ( m3 ) , 相对标准不确定为 μrel( m2 ) 见公式(8) :
照均匀分布模型来算, 温度变化产生的不确定度为 μ( V4 ) , 见
公式(10) :
μ( V4 )= 1000×2×2. 1×10-4 = 0. 24 mL 3
(10)
(3) 容量瓶体积导致的相对标准不确定度 μrel( V2 ) , 见公式 (11)
μrel( V2 ) =
μ( V3 )2 +μ( V4 )2 = V
本文依据标准 HJ889-2017 三氧化六氨合钴浸提-分光光度 法对土壤进行分析测定[ 2 ] , 根据 JJG1059. 1 -2012 不确定度方 法的要求对土壤中阳离子交换量原油中镍定量进行评定[ 3 ] , 分 析影响的不确定度因素, 为土壤样品的检测提供依据。
1 实 验
1. 1 试剂和仪器