凯氏定氮法测定沼液中有机氮含量的不确定度计算
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son of mechanical and thermal sludge disintegration technologies［J］． Waste Management，2010，30（ 6） ： 1057 － 1062． ［8］ Lehne G，Mller A，Schwedes J． Mechanical disintegration of sewage sludge［J］． Water Science ＆ Technology， 2000，43（ 1） ： 19 － 26． ［9］ Carlsson M，Lagerkvist A，Morgan-Sagastume F． The effects of substrate pre － treatment on anaerobic digestion systems： A review［J］． Waste Management，2012，32 （ 9） ： 1634 － 1650． ［10］ 贾舒婷，张 栋，赵建夫，等． 不同预处理方法促进初 沉 / 剩余污泥厌氧发酵产沼气研究进展［J］． 化工进 展，2013（ 01） ： 193 ～ 198． ［11］ 谢 波，郭 亮，李小明，等． 三种预处理方法对污泥的 破解效果［J］． 中国环境科学，2008（ 05） ： 417 － 421． ［12］ Braguglia C M，Gianico A，Mininni G． Comparison between ozone and ultrasound disintegration on sludge anaerobic digestion［J］． Journal of Environmental Management，2012，95，Supplement： S139 － S143． ［13］ Hogan F，Mormede S，Clark P，et al． Ultrasonic sludge treatment for enhanced anaerobic digestion［J］． Water Science ＆ Technology，2004，50（ 9） ： 25 － 32． ［14］ Tyagi V K，Lo S，Appels L，et al． Ultrasonic Treatment of Waste Sludge： A Ｒeview on Mechanisms and Applications ［J］． Critical Ｒeviews in Environmental Science and Technology，2014，44（ 11） ： 1220 － 1288． ［15］ Xu H，He P，Yu G，et al． Effect of ultrasonic pretreatment on anaerobic digestion and its sludge dewaterability
（ 1． 农业部沼气科学研究所，成都 610041； 2． 农业部沼气产品及设备质量监督检验中心，成都 610041）
摘 要： 利用凯氏定氮法测定沼液中有机氮含量测定过程简便、快捷。为了减少实验误差，提高实验精确度，找出 实验的主要影响因素，文章对凯氏定氮法的不确定度进行分析和评定。实验结果表明其合成不确定度为 2． 44% ， 扩展不确定度为 4． 88% 。 关键词： 不确定度； 沼液； 凯氏定氮法； 有机氮测定 中图分类号： S216． 4 文献标志码： A 文章编号： 1000 － 1166（ 2014） 06 － 0051 － 02
槡 Urel =
u + u + u 2 rel 定氮仪
2 rel 分度吸管
2 rel 方法
= 槡（ 2． 26% ） 2 + （ 0． 092% ） 2 + （ 0． 925% ） 2
= 2． 44%
2． 3． 2 扩展不确定度
取置信概率为 95% 包含因子 k = 2。则其扩展
不确定度为：
U = rel95 % k × Urel = 2． 44% × 2 = 4． 88%
101. 3% ，99． 8% ，100． 6% 相 对 标 准 偏 差 为
0. 925% 。
2． 3 测量总不确定度和扩展不确定度
2． 3． 1 总不确定度
如文中分析，测量过程中不确定度来源包括以
下部分： 采样的不确定度、标准物质的不确定度、气
相色谱仪的不确定度、统计方法的不确定度。因此
合成相对标准不确定度为：
3 不确定度报告
通过对凯氏定氮仪测定沼液中氮含量不确定度 的评定，得到置信区间为 95% 的相对扩展不确定度 为 Urel95 % 为 4． 887% 。分析 3 类不确定度，实验的重 复性对不确定度的贡献最大，这就要求我们在实验 过程中需要不断提高实验操作水平。与此同时，严 格监控实验室条件以提高实验室检测数据的精确 度。
参考文献：
［1］ 国家质量监督检验检疫总局． JJG-2006 中华人民共和 国计量检定规程［M］． 中国计量出版社，2006： 126 － 128．
［2］ 中国实验室国家认可委员会． 化学分析中不确定度的 评估指南［M］． 中国计量出版社，2002： 1277 － 1279．
［3］ GB11891-89． 水质凯氏氮的测定［S］． ［4］ 缪 英，封蓉芳． 凯氏定氮法测定食品中蛋白质的不确
［J］． Journal of Environmental Sciences，2011，23 （ 9） ： 1472 － 1478． ［16］ Wahidunnabi A K，Eskicioglu C． High pressure homogenization and two-phased anaerobic digestion for enhanced biogas conversion from municipal waste sludge［J］． Water Ｒesearch，2014，66： 430 － 446． ［17］ Zhang Y，Zhang P，Ma B，et al． Sewage sludge disintegration by high-pressure homogenization： A sludge disintegration model［J］． Journal of Environmental Sciences， 2012，24（ 5） ： 814 － 820． ［18］ Zhang S，Zhang P，Zhang G，et al． Enhancement of anaerobic sludge digestion by high － pressure homogenization ［J］． Bioresource Technology，2012，118： 496 － 501． ［19］ 张玉璇． 基于高压均质的污泥破解研究［D］． 北京： 北京林业大学，2012． ［20］ 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［M］． 北京： 中国环境科学出 版社，2006． ［21］ JIN Y，LI H，Mahar Ｒ B，et al． Combined alkaline and ultrasonic pretreatment of sludge before aerobic digestion ［J］． Journal of Environmental Sciences，2009，21 （ 3） ： 279 － 284． ［22］ Tomei M C，Braguglia C M，Mininni G． Anaerobic degradation kinetics of particulate organic matter in untreated and sonicated sewage sludge： Ｒole of the inoculum［J］． Bioresource Technology，2008，99（ 14） ： 6119 － 6126． ［23］ Feng X，Deng J，Lei H，et al． Dewaterability of waste activated sludge with ultrasound conditioning［J］． Bioresource Technology，2009，100（ 3） ： 1074 － 1081．
参照《水质 凯氏氮的测定》GB 11891-89，具体
试验流程如下： 取 250 mL 水样，经消解、蒸馏后所得
馏出液，取 25． 0 mL 试样，经消解、蒸馏后所得馏出
液作为全部试样，用酸滴定法测定。本实验室采用
的凯氏定氮仪为全自动型定氮仪，所测样品经预实
验后，选择酸滴定法作为检测方法。样品检测同时
Uncertainty of Kjeldahl Method in Organic Nitrogen Determination for Biogas Slurry / HE Li1，2 ，ZHANG Jichuan1，2 ，YUAN Ding1，2 ，DING Zi-li1，2 / （ 1． Biogas Institute of Ministry of Agriculture，Chengdu 610041，China； 2． The Quality Inspection Center of Biogas Appliance of Ministry of Agriculture，Chengdu 610041，China） Abstract： The detection of organic nitrogen by Kjeldahl apparatus is simple and efficient． For the purpose of reducing experiment error and improving precision，the uncertainties in the determination were analyzed and evaluated． The results showed that combined uncertainty was 2． 44% and expanded uncertainty was 4． 88% ． Key words： uncertainty； biogas slurry； Kjeldahl apparatus； nitrogen determination
凯氏定氮仪广泛应用于固体、液体物质中全氮 含量的测定。使用不同型号的定氮仪给实验结果及 相关质量评价带来很大影响。本文结合实验室对该 仪器的实际使用要求，严格按照仪器的检定规程操 作，介绍一种检测该仪器测定结果的准确性和可靠 性的方法。
1 不确定度分析
1． 1 实验仪器方法、设备及试剂
1． 1． 1 实验方法
然后将样品消化液于凯氏定氮仪中测定记录消耗硫酸标准溶液的体积同时取试剂空白消化液测定记录消耗硫酸标准溶液的体积分度吸管带入的不确定度实验中使用分度吸管管量取试样和空白体积
中国沼气 China Biogas 2014，32（ 6）
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凯氏定氮法测定沼液中有机氮含量的不确定度计算
贺 莉1，2 ，张冀川1，2 ，袁 丁1，2 ，丁自立1，2
2 不确定度分量的识别和判定
2． 1 不确定度分量的识别
按照沼液测定的过程，分析得知不确定度来源
பைடு நூலகம்
于以下方面： 1） 凯氏定氮仪的不确定度； 2） 分度吸
管带入的不确定度； 3） 电子天平测量重复性的不确
定度；
2． 2 不确定度分量的评定
2． 2． 1 凯氏定氮仪的不确定度
实验使用的凯氏定氮仪经中国测试技术研究院
定度评定［J］． 大家健康，2013，7（ 8） ： 70． ［5］ JJF1059-1999． 测量不确定度评定与表示［S］．
櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵
（ 上接第 20 页） ［7］ Wett B，Phothilangka P，Eladawy A． Systematic compari-
不确定度和实验室的温差引起的不确定度忽略不
计，其测量不确定度为：
收稿日期： 2014-05-09 作者简介： 贺 莉（ 1981 － ） ，女，助理研究员，主要从事沼气产品及设备检测方法研发工作，E-mail： heliscu@ gmail． com 通信作者： 丁自立，E-mail： nybzqzj@ 163． com
× C × 14． 01 × 1000 V
式中： CN 为凯氏氮含量，mg·L － 1 ； V1 为试样滴 定所消耗的磷酸标准溶液体积 mL； V0 为空白试样 滴定所消耗的磷酸标准溶液体积 mL； V 为试样体积 mL； C 为 滴 定 用 磷 酸 标 准 溶 液 浓 度，mol · L － 1 ； 14. 01 为氮元素摩尔质量。
做试剂空白试验。然后将样品消化液于凯氏定氮仪
中测定，记录消耗硫酸标准溶液的体积 V1 （ mL） 。 同时取试剂空白消化液测定，记录消耗硫酸标准溶
液的体积 V0 （ mL） 。 1． 1． 2 仪器设备
自动定氮仪： FOSS 2300（ 配套消解系统）
1． 1． 3 数学模型
CN
= （ V1 － V0 ）
检定，其测量不确定度为： U = 3． 2% ，包含因子 k =
2。
Urel定氮仪
= 0． 032 × 100% 槡2
= 2． 26%
2． 2． 2 分度吸管带入的不确定度
实验中使用分度吸管管量取试样和空白体积。
从计量检定规程 JJG196-2006 可得 25 mL 分度吸管
（ A 级） 允差为 ± 0． 04，按照均匀分布，重复测定的
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中国沼气 China Biogas 2014，32（ 6）
Urel分度吸管
= 0． 04 × 100% 槡3 × 25
= 0． 092%
2． 2． 3 测量重复性的不确定度
同一批次样品扣除空白试剂背景值后对仪器的 回收率进行测定，重复测定 6 次，回收率分别为
101． 2% ，99． 1% ，98． 7% ， 98． 9% ，100． 9% ，
（ 1． 农业部沼气科学研究所，成都 610041； 2． 农业部沼气产品及设备质量监督检验中心，成都 610041）
摘 要： 利用凯氏定氮法测定沼液中有机氮含量测定过程简便、快捷。为了减少实验误差，提高实验精确度，找出 实验的主要影响因素，文章对凯氏定氮法的不确定度进行分析和评定。实验结果表明其合成不确定度为 2． 44% ， 扩展不确定度为 4． 88% 。 关键词： 不确定度； 沼液； 凯氏定氮法； 有机氮测定 中图分类号： S216． 4 文献标志码： A 文章编号： 1000 － 1166（ 2014） 06 － 0051 － 02
槡 Urel =
u + u + u 2 rel 定氮仪
2 rel 分度吸管
2 rel 方法
= 槡（ 2． 26% ） 2 + （ 0． 092% ） 2 + （ 0． 925% ） 2
= 2． 44%
2． 3． 2 扩展不确定度
取置信概率为 95% 包含因子 k = 2。则其扩展
不确定度为：
U = rel95 % k × Urel = 2． 44% × 2 = 4． 88%
101. 3% ，99． 8% ，100． 6% 相 对 标 准 偏 差 为
0. 925% 。
2． 3 测量总不确定度和扩展不确定度
2． 3． 1 总不确定度
如文中分析，测量过程中不确定度来源包括以
下部分： 采样的不确定度、标准物质的不确定度、气
相色谱仪的不确定度、统计方法的不确定度。因此
合成相对标准不确定度为：
3 不确定度报告
通过对凯氏定氮仪测定沼液中氮含量不确定度 的评定，得到置信区间为 95% 的相对扩展不确定度 为 Urel95 % 为 4． 887% 。分析 3 类不确定度，实验的重 复性对不确定度的贡献最大，这就要求我们在实验 过程中需要不断提高实验操作水平。与此同时，严 格监控实验室条件以提高实验室检测数据的精确 度。
参考文献：
［1］ 国家质量监督检验检疫总局． JJG-2006 中华人民共和 国计量检定规程［M］． 中国计量出版社，2006： 126 － 128．
［2］ 中国实验室国家认可委员会． 化学分析中不确定度的 评估指南［M］． 中国计量出版社，2002： 1277 － 1279．
［3］ GB11891-89． 水质凯氏氮的测定［S］． ［4］ 缪 英，封蓉芳． 凯氏定氮法测定食品中蛋白质的不确
［J］． Journal of Environmental Sciences，2011，23 （ 9） ： 1472 － 1478． ［16］ Wahidunnabi A K，Eskicioglu C． High pressure homogenization and two-phased anaerobic digestion for enhanced biogas conversion from municipal waste sludge［J］． Water Ｒesearch，2014，66： 430 － 446． ［17］ Zhang Y，Zhang P，Ma B，et al． Sewage sludge disintegration by high-pressure homogenization： A sludge disintegration model［J］． Journal of Environmental Sciences， 2012，24（ 5） ： 814 － 820． ［18］ Zhang S，Zhang P，Zhang G，et al． Enhancement of anaerobic sludge digestion by high － pressure homogenization ［J］． Bioresource Technology，2012，118： 496 － 501． ［19］ 张玉璇． 基于高压均质的污泥破解研究［D］． 北京： 北京林业大学，2012． ［20］ 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［M］． 北京： 中国环境科学出 版社，2006． ［21］ JIN Y，LI H，Mahar Ｒ B，et al． Combined alkaline and ultrasonic pretreatment of sludge before aerobic digestion ［J］． Journal of Environmental Sciences，2009，21 （ 3） ： 279 － 284． ［22］ Tomei M C，Braguglia C M，Mininni G． Anaerobic degradation kinetics of particulate organic matter in untreated and sonicated sewage sludge： Ｒole of the inoculum［J］． Bioresource Technology，2008，99（ 14） ： 6119 － 6126． ［23］ Feng X，Deng J，Lei H，et al． Dewaterability of waste activated sludge with ultrasound conditioning［J］． Bioresource Technology，2009，100（ 3） ： 1074 － 1081．
参照《水质 凯氏氮的测定》GB 11891-89，具体
试验流程如下： 取 250 mL 水样，经消解、蒸馏后所得
馏出液，取 25． 0 mL 试样，经消解、蒸馏后所得馏出
液作为全部试样，用酸滴定法测定。本实验室采用
的凯氏定氮仪为全自动型定氮仪，所测样品经预实
验后，选择酸滴定法作为检测方法。样品检测同时
Uncertainty of Kjeldahl Method in Organic Nitrogen Determination for Biogas Slurry / HE Li1，2 ，ZHANG Jichuan1，2 ，YUAN Ding1，2 ，DING Zi-li1，2 / （ 1． Biogas Institute of Ministry of Agriculture，Chengdu 610041，China； 2． The Quality Inspection Center of Biogas Appliance of Ministry of Agriculture，Chengdu 610041，China） Abstract： The detection of organic nitrogen by Kjeldahl apparatus is simple and efficient． For the purpose of reducing experiment error and improving precision，the uncertainties in the determination were analyzed and evaluated． The results showed that combined uncertainty was 2． 44% and expanded uncertainty was 4． 88% ． Key words： uncertainty； biogas slurry； Kjeldahl apparatus； nitrogen determination
凯氏定氮仪广泛应用于固体、液体物质中全氮 含量的测定。使用不同型号的定氮仪给实验结果及 相关质量评价带来很大影响。本文结合实验室对该 仪器的实际使用要求，严格按照仪器的检定规程操 作，介绍一种检测该仪器测定结果的准确性和可靠 性的方法。
1 不确定度分析
1． 1 实验仪器方法、设备及试剂
1． 1． 1 实验方法
然后将样品消化液于凯氏定氮仪中测定记录消耗硫酸标准溶液的体积同时取试剂空白消化液测定记录消耗硫酸标准溶液的体积分度吸管带入的不确定度实验中使用分度吸管管量取试样和空白体积
中国沼气 China Biogas 2014，32（ 6）
51
凯氏定氮法测定沼液中有机氮含量的不确定度计算
贺 莉1，2 ，张冀川1，2 ，袁 丁1，2 ，丁自立1，2
2 不确定度分量的识别和判定
2． 1 不确定度分量的识别
按照沼液测定的过程，分析得知不确定度来源
பைடு நூலகம்
于以下方面： 1） 凯氏定氮仪的不确定度； 2） 分度吸
管带入的不确定度； 3） 电子天平测量重复性的不确
定度；
2． 2 不确定度分量的评定
2． 2． 1 凯氏定氮仪的不确定度
实验使用的凯氏定氮仪经中国测试技术研究院
定度评定［J］． 大家健康，2013，7（ 8） ： 70． ［5］ JJF1059-1999． 测量不确定度评定与表示［S］．
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（ 上接第 20 页） ［7］ Wett B，Phothilangka P，Eladawy A． Systematic compari-
不确定度和实验室的温差引起的不确定度忽略不
计，其测量不确定度为：
收稿日期： 2014-05-09 作者简介： 贺 莉（ 1981 － ） ，女，助理研究员，主要从事沼气产品及设备检测方法研发工作，E-mail： heliscu@ gmail． com 通信作者： 丁自立，E-mail： nybzqzj@ 163． com
× C × 14． 01 × 1000 V
式中： CN 为凯氏氮含量，mg·L － 1 ； V1 为试样滴 定所消耗的磷酸标准溶液体积 mL； V0 为空白试样 滴定所消耗的磷酸标准溶液体积 mL； V 为试样体积 mL； C 为 滴 定 用 磷 酸 标 准 溶 液 浓 度，mol · L － 1 ； 14. 01 为氮元素摩尔质量。
做试剂空白试验。然后将样品消化液于凯氏定氮仪
中测定，记录消耗硫酸标准溶液的体积 V1 （ mL） 。 同时取试剂空白消化液测定，记录消耗硫酸标准溶
液的体积 V0 （ mL） 。 1． 1． 2 仪器设备
自动定氮仪： FOSS 2300（ 配套消解系统）
1． 1． 3 数学模型
CN
= （ V1 － V0 ）
检定，其测量不确定度为： U = 3． 2% ，包含因子 k =
2。
Urel定氮仪
= 0． 032 × 100% 槡2
= 2． 26%
2． 2． 2 分度吸管带入的不确定度
实验中使用分度吸管管量取试样和空白体积。
从计量检定规程 JJG196-2006 可得 25 mL 分度吸管
（ A 级） 允差为 ± 0． 04，按照均匀分布，重复测定的
52
中国沼气 China Biogas 2014，32（ 6）
Urel分度吸管
= 0． 04 × 100% 槡3 × 25
= 0． 092%
2． 2． 3 测量重复性的不确定度
同一批次样品扣除空白试剂背景值后对仪器的 回收率进行测定，重复测定 6 次，回收率分别为
101． 2% ，99． 1% ，98． 7% ， 98． 9% ，100． 9% ，