鄧紅蓮謝燕紅廖力李丹奕

分光光度法測(cè)定游泳池水中尿素的不確定度分析

鄧紅蓮①謝燕紅①廖力①李丹奕①

目的：分析分光光度法測(cè)定游泳池水中尿素的不確定度。方法：采取分光光度法對(duì)游泳池水中的尿素含量進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)不確定度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)分析檢測(cè)結(jié)果的不確定度。結(jié)果：取樣為10 mL，k=2時(shí)，尿素含量檢測(cè)結(jié)果為取樣10 mL時(shí)尿素含量0.746 mg/L，不確定度為0.101 mg/L。結(jié)論：游泳池水中尿素含量測(cè)定結(jié)果的不確定度由多項(xiàng)分量組成，分光光度法反映出測(cè)定的科學(xué)性，對(duì)游泳池水質(zhì)監(jiān)測(cè)具有重要指導(dǎo)意義。

不確定度； 二乙酰一肟； 分光光度法； 尿素； 游泳池水

客觀現(xiàn)實(shí)所存在的系統(tǒng)性誤差值屬于不變性值，因無(wú)法完全被人們掌握與認(rèn)知，所以可以認(rèn)為這種誤差值是以某種概率的形式分布在某個(gè)區(qū)域當(dāng)中的，而概率分布的本身則為分散性的，不確定度的測(cè)量旨在明確被測(cè)量值的分散性參數(shù)[1]。當(dāng)泳池中尿素與其分解產(chǎn)物的含量過(guò)高時(shí)，可對(duì)人體健康產(chǎn)生不同程度的損傷[2]。尿素作為一項(xiàng)重要的污染程度指標(biāo)，已經(jīng)成為游泳池水質(zhì)的一項(xiàng)主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目[3-4]。分析游泳池水尿素含量檢測(cè)的不確定度可有效提高實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。為提高游泳池水中尿素含量的檢測(cè)水平，筆者對(duì)分光光度法測(cè)定尿素的不確定度進(jìn)行了計(jì)算分析，現(xiàn)將詳細(xì)數(shù)據(jù)匯總?cè)缦隆?/p>

1 資料與方法

1.1 一般資料 本次檢測(cè)依據(jù)《測(cè)量不確定度評(píng)定

與表示》JJF 1059-1999，采用二乙酰一肟分光光度法對(duì)游泳池水中的尿素含量進(jìn)行檢測(cè)[5]。遵照GB/ T18204.29-2000《游泳水中尿素測(cè)定方法》對(duì)游泳池水當(dāng)中的尿素含量進(jìn)行測(cè)定[6]。水中的雙乙酰與尿素發(fā)生反應(yīng)后生成的產(chǎn)物為有色的二嗪衍生復(fù)合物，復(fù)合物的顏色深淺程度與尿素的含量為正比，可于460 nm波長(zhǎng)時(shí)被最大程度吸收[7]。配制出一系列特定濃度的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)專(zhuān)用溶液，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液及樣品行依次檢測(cè)，以曲線回歸方程式計(jì)算樣品當(dāng)中的尿素含量。

1.2 方法

回歸曲線方法，采取最小二乘法對(duì)曲線計(jì)算進(jìn)行校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)回歸方程格式為：Y=bX+a，已知Y值對(duì)X值的回歸直線，計(jì)算出被測(cè)量的X值的數(shù)學(xué)模型作為：X=（Y-a）/b，計(jì)算方差公式為

1.2.2 不確定度的分量與計(jì)算方法 稱(chēng)量過(guò)程引入不確定度Urel（W），電子天平檢測(cè)檢定證書(shū)所標(biāo)注的允差值U為4 mg，以電子天平稱(chēng)取尿素W=0.1000 g，稱(chēng)取2次，據(jù)此天平稱(chēng)取試驗(yàn)?zāi)蛩剡^(guò)程中的相對(duì)不確定度為：尿素的純度不確定度Urel（P），依據(jù)GBW-09201國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物研究中心出具的證書(shū)，尿素標(biāo)準(zhǔn)物的不確定度為2%，根據(jù)均勻分布的原則換算，則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度為；1000 mL容量瓶引入不確定度Urel（V1），A級(jí)的1000 mL容量瓶最大的允差值為0.40 mL，所以不確定度為U（V1.1）采取稱(chēng)量法將容量瓶注滿(mǎn)共計(jì)10次后進(jìn)行稱(chēng)量，A類(lèi)體積的重復(fù)不確定度：U（V1.2）=0.10 mL，在室溫為（20±3）℃的條件下，H2O的膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃，依據(jù)均勻分布的原則不確定度1 L容量瓶引入過(guò)程的不確定度Urel（V1）為0.44×10-3。100 mL容量瓶引入的不確定度Urel（V2）與Urel（V1）類(lèi)似，100 mL的A級(jí)容量瓶最大允差值為0.10 mL， Urel（V2.1）=0.06 mL，Urel（V2.2）=0.07 mL，Urel（V2.3）=0.04 mL，所以Urel（V2）=0.73×10-3；10 mL移液管引入的不確定度Urel（V3），與Urel（V1）類(lèi)似，10 mL移液管的允差值為±0.01 mL，Urel（V3.1）=0.006 mL，Urel（V3.2）=0.007 mL，Urel（V3.3）=0.004 mL，因此Urel（V3）=0.95×10-3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)與方差計(jì)算的公式計(jì)算，尿素的標(biāo)準(zhǔn)溶液相對(duì)不確定度為：

2 結(jié)果

2.1 分光光度法測(cè)定結(jié)果 使用分光光度法分別檢測(cè)一系列的尿素標(biāo)準(zhǔn)溶液，結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 尿素系列標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定結(jié)果明細(xì)表

2.2 標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算結(jié)果 根據(jù)表1數(shù)據(jù)與線性方程公式y(tǒng)=bx+a行線性擬合計(jì)算，結(jié)果為y=0.0247x+0.0081，r=0.9995；標(biāo)準(zhǔn)差見(jiàn)表2。

表2 回歸方程標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算結(jié)果明細(xì)表

標(biāo)準(zhǔn)系列計(jì)算均數(shù)：x=5.86 μg，n=7，標(biāo)準(zhǔn)差s=5.31 μg

標(biāo)準(zhǔn)溶液的偏差平方和為：

根據(jù)試驗(yàn)方法對(duì)一個(gè)樣品進(jìn)行兩次測(cè)量，A1（吸光度）為0.185，A2（吸光度）為0.183，以直線方程計(jì)算x1=7.57 μg，x2=7.38 μg，xx=7.46 μg。

2.3 極差系數(shù)結(jié)果 Urel（2）平行試驗(yàn)A類(lèi)不確定度計(jì)算，測(cè)量2次，極差系統(tǒng)C=1.13，

2.4 分光光度法不確定度計(jì)算結(jié)果 回收12個(gè)樣品加以標(biāo)記，平均回收率為91.75%，因此

2.5 分光光度法計(jì)數(shù)分辨率不確定度計(jì)算結(jié)果 分光光度法計(jì)讀數(shù)分辨率為0.001%，均勻分布下不確定度：

2.6 移液管不確定度計(jì)算結(jié)果 取樣10 mL與標(biāo)準(zhǔn)溶液相同，Urel（5）=0.95×10-3。

2.7 合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算

2.8 相對(duì)不確定度擴(kuò)展計(jì)算 Urel=K Urel（Xx），K取值為2，則計(jì)算結(jié)果為：Urel=2×6.79×10-2=13.58×10-2；因此相對(duì)不確定度擴(kuò)展計(jì)算結(jié)果為U=Urel×Xx=13.58×10-2×7.46=1.01 μg；取樣10 mL時(shí)，游泳池水中的平均尿素濃度為（0.746±0.101）mg/L。2.9 不確定度計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì) 各項(xiàng)不確定度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 各項(xiàng)不確定度計(jì)算結(jié)果明細(xì)表

3 討論

尿素也稱(chēng)碳酰二胺是由氧、碳、氮及氫構(gòu)成的一種有機(jī)化合物[8]。游泳池中的尿素主要來(lái)自于人體的分泌物、排泄物[9]。尿素測(cè)定是游泳池水質(zhì)監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)[10]。隨著人民生活水平的不斷提高，游泳已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｐ蓍e、鍛煉、娛樂(lè)的一項(xiàng)重要活動(dòng)，游泳池內(nèi)的水質(zhì)優(yōu)劣直接影響游泳者的身體健康與安全。目前國(guó)外在測(cè)定水中尿素含量時(shí)多采取尿素酶法、硫酸消煮甲醛法、OPA法及二乙酰一肟比色法等[11-13]。二乙酰一肟分光光度法是我國(guó)檢測(cè)游泳池水中尿素的標(biāo)準(zhǔn)方法[14]。二乙酰一肟分光光度法測(cè)定游泳池水中尿素含量具有操作簡(jiǎn)便，靈敏度高及精密度理想的特點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定，不確定度合理[15-16]。本次分析過(guò)程與結(jié)果表明分光光度法測(cè)量結(jié)果的不確定度是由多項(xiàng)分量所構(gòu)成的，各個(gè)分量均已考慮到測(cè)量的全過(guò)程中的相關(guān)系統(tǒng)性效應(yīng)以及隨機(jī)性效應(yīng)所導(dǎo)致的檢測(cè)結(jié)果的不確定度。因此可以認(rèn)為該測(cè)定方法可以全面正確的反映出檢測(cè)結(jié)果的全貌及科學(xué)準(zhǔn)確性，有助于提高實(shí)驗(yàn)室對(duì)游泳池水質(zhì)的監(jiān)控水平。

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Uncertainty Analysis of Spectrophotometry Method Determination of Urea in Swimming Pool Water/

DENG Hong-lian，XIE Yan-hong，LIAO Li，et al.//Medical Innovation of China，2015，12（08）：100-102

Objective：To analyze the uncertainty of spectrophotometry method determination of urea in swimming pool water.Method：Urea content in swimming pool water was detected by spectrophotometry method， uncertainty of test results was analyzed based on uncertainty evaluation criteria. Result：When sampling for 10 mL，k=2，the content of the detection result of the urea was 0.746 mg/L，the uncertainty was 0.101 mg/L. Conclusion：Uncertainty of test results of urea content in the pool water are composed of a number of components， spectrophotometric determination reflects the scientific nature， is with important guiding significance for the swimming pool water quality monitoring.

Uncertainty； Diacetyl oxime； Spectrophotometry； Urea； Swimming pool water

10.3969/j.issn.1674-4985.2015.08.036

2014-11-20） （本文編輯：陳丹云）

①?gòu)V東省深圳市寶安區(qū)石巖預(yù)防保健所 廣東 深圳 518108

鄧紅蓮

First-author’s address：Shiyan Prevention and Health-care Station of Baoan District in Shenzhen，Shenzhen 518108，China