(中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司質(zhì)量檢驗(yàn)中心，獨(dú)山子 833699)

近年來(lái)，由于燃油產(chǎn)品的更新?lián)Q代，品種增多，各種添加劑的頻繁使用，不斷有燃油因?yàn)槲⑸锏拇嬖?，?dǎo)致燃油性質(zhì)改變，從而可能造成堵塞輸油管路、過(guò)濾器、發(fā)動(dòng)機(jī)等現(xiàn)象，給生產(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重的后果[1-3]。一般微生物優(yōu)先利用C10～C18碳鏈的烴類(lèi)作為生長(zhǎng)所需的碳源，所以柴油和航空燃油更容易受到微生物的污染[4]。因此嚴(yán)格控制燃油中微生污染物的量，才能確保燃油性質(zhì)的穩(wěn)定性和安全性。

測(cè)量不確定度是評(píng)定測(cè)量水平的指標(biāo)，是判定測(cè)量結(jié)果的依據(jù)。因此正確評(píng)定測(cè)量不確定度對(duì)客觀分析測(cè)量結(jié)果有重要意義。本文對(duì)燃油中微生物污染測(cè)定過(guò)程進(jìn)行分析，給出了不確定度的評(píng)定過(guò)程。

1 試驗(yàn)過(guò)程

1.1 試驗(yàn)方法

根據(jù)JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的規(guī)定，按照ASTM D7463-2008進(jìn)行試驗(yàn)研究。

1.2 方法概述

本方法是根據(jù)生物體所產(chǎn)生的光量與樣品中三磷酸腺苷(ATP)的濃度成比例的方法，來(lái)測(cè)定三磷酸腺苷的含量，測(cè)量結(jié)果以相對(duì)光單位給出。該測(cè)試方法是用來(lái)估計(jì)活微生物量，旨在評(píng)估抗菌殺蟲(chóng)劑的功效、監(jiān)控燃料儲(chǔ)存和分配系統(tǒng)中微生物的污染。方法用來(lái)測(cè)量樣品中ATP的濃度,它是所有活細(xì)胞的一個(gè)組分，它包括細(xì)菌和真菌。因此，ATP的出現(xiàn)是燃料系統(tǒng)中微生物污染的可靠指征。ATP與非生物起源物質(zhì)無(wú)關(guān)。

1.3 儀器、材料與試劑[5]

微生物測(cè)試筆：使用環(huán)境溫度為5℃～35℃，存儲(chǔ)環(huán)境溫度為2～8℃，在室溫下存儲(chǔ)不得超過(guò)3周，否則測(cè)試筆中的酶試劑將會(huì)失效，嚴(yán)禁使用過(guò)期微生物測(cè)試筆，具體見(jiàn)圖1。

微生物測(cè)定儀：用以測(cè)定燃油和水中三磷酸腺苷總量，HY-LITE 2或同類(lèi)型儀器。

圖1 燃料測(cè)試筆和無(wú)ATP測(cè)試筆

專(zhuān)用測(cè)試瓶：用以測(cè)定過(guò)程中樣品和專(zhuān)用試劑的混合。材料為高密度聚乙烯或等效材料，洗滌干凈后可以重復(fù)使用，容量為250mL、500mL、1000mL，裝樣時(shí)應(yīng)留有10%空間便于樣品混合和震蕩。

微生物ATP測(cè)試套裝：由ATP測(cè)試筆和巴氏殺菌吸管組成。

1.4 取樣要求

取樣容器：使用耐油透明容器，要具有良好的密閉性，潔凈、無(wú)塵，使用時(shí)禁止接觸取樣容器內(nèi)部。必要時(shí)進(jìn)行消毒處理(使用75%乙醇沖洗并吹干)。

取樣量：如果采取樣品體積小于500mL，可直接加入干凈的樣品瓶；如果大于500mL，當(dāng)檢測(cè)對(duì)象是油層時(shí)，將上層的500mL注入干凈的樣品瓶；當(dāng)檢測(cè)對(duì)象是水層時(shí)，應(yīng)棄去上層部分油層，直至剩余體積小于500mL后全部注入干凈的樣品瓶。

樣品要求：為防止微生物死亡和繁殖，樣品應(yīng)在取回后盡快測(cè)定，最長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò)24小時(shí)。樣品不能結(jié)冰和加熱。若已收集的樣品需在4小時(shí)后再進(jìn)行測(cè)試，那么測(cè)試前應(yīng)將其冰存或在0℃～5℃條件下冷藏。避免樣品結(jié)冰。測(cè)試前樣品應(yīng)恢復(fù)至室溫。

2 分析步驟

按照1.1所述分析方法操作。

3 建立測(cè)量數(shù)學(xué)模型

(1)樣品水含量小于等于0.5%(v/v)時(shí)，按公式(1)計(jì)算每升樣品的RLU值。

(1)

式中：RLU——儀器顯示發(fā)光值

V——實(shí)際(燃料)樣品容積，毫升，

D——稀釋系數(shù)

b——試劑平均基礎(chǔ)讀數(shù)(如果試劑基礎(chǔ)讀數(shù)測(cè)不到，這個(gè)值設(shè)為20)。

(2)樣品中可見(jiàn)水含量大于0.5%(v/v)時(shí)，不需要修正測(cè)定結(jié)果，結(jié)果按照RLU報(bào)出，如果樣品被稀釋?zhuān)瑒t按照公式(2)計(jì)算。

RLU=(RLU實(shí)際-b)×D+b

(2)

(3)報(bào)告結(jié)果精確到個(gè)位。

4 不確定度來(lái)源確定和分析

RLU值表示的是燃油微生污染物受螢光素酶作用后的發(fā)光值，該值直接體現(xiàn)出燃油中微生污染物的數(shù)量，是一個(gè)樣品點(diǎn)的數(shù)據(jù)，一般要多測(cè)幾個(gè)求平均值，才能反映整體水平。

本試驗(yàn)選取同一批次的樣品制備15 份均勻樣品,進(jìn)行重復(fù)性測(cè)試,檢測(cè)步驟主要包括樣品量取、反應(yīng)、靜置、震蕩及測(cè)定等。

不確定度來(lái)源因果圖如圖2 所示。由圖2可見(jiàn),該試驗(yàn)不確定度主要來(lái)源于樣品的均勻性、樣品的量取、靜置條件等,以及重復(fù)性檢測(cè)。

因本試驗(yàn)規(guī)定了在相同條件下(包括在一定的靜置溫度、靜置時(shí)間、同一種測(cè)試筆等)反應(yīng)、靜置，我們只對(duì)量取、靜置和反應(yīng)及重復(fù)性檢測(cè)所引起的不確定度進(jìn)行分析量化,故燃油中微生污染物的不確定度主要來(lái)源于以下幾個(gè)分量:

(1)重復(fù)性檢驗(yàn)的不確定度；

(2)量取樣品體積不確定度；

(3)靜置和反應(yīng)條件不確定度；

(4)萃取液吸取的不確定度。

圖2 燃油微生污染物總數(shù)不確定度來(lái)源因果圖

5 測(cè)量不確定度分量的計(jì)算

5.1 樣品重復(fù)測(cè)量時(shí),重復(fù)性引起的的不確定度U(n) (A類(lèi)評(píng)定)

本試驗(yàn)選取同一批次的樣品制備15 份均勻樣品,由同一人員嚴(yán)格按ASTM D7463-2008進(jìn)行燃油微生物污染重復(fù)性測(cè)試,得出一組數(shù)據(jù),檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1 。

表1 同一批次燃油15個(gè)樣的微生污染物測(cè)定結(jié)果 RLU/L

表1具體計(jì)算過(guò)程如下:

(1)共測(cè)量15 個(gè)樣品,每個(gè)樣品測(cè)量?jī)纱?樣品的兩次測(cè)量結(jié)果為x1j和x2j(表1中第2 列和第3列)。

(2)對(duì)測(cè)量結(jié)果x1j和x2j取對(duì)數(shù),分別得到lgx1j,lgx2j以及兩者的平均值(表1中第4、5、6列)。

(3 )對(duì)每一個(gè)樣品分別計(jì)算其殘差的平方和(表1 中第7 列)。

=(2.7738-2.7586)2+(2.7435-2.7586)2

=0.01522+(-0.0151)2

=0.00046

(4)由各樣品的殘差平方和,計(jì)算15 個(gè)樣品的合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差，得到：

=0.0168

(5 )每一個(gè)樣品測(cè)量?jī)纱?故樣品微生物污染度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

5.2 量取體積引起的不確定度U(v)

本試驗(yàn)量取樣品體積時(shí)需用250 mL 量筒。該體積有兩個(gè)主要的影響因素:量筒校準(zhǔn)和溫度影響。

5.2.1校準(zhǔn)引入的不確定度

由250mL 量筒引入的允許誤差為±1.0 mL ,量筒的校準(zhǔn)不確定度為：

5.2.2溫度引入的不確定度

由于量筒和溶液實(shí)際溫度與校準(zhǔn)溫度不同,規(guī)定出廠校準(zhǔn)溫度20 ℃,而量取試樣平均溫度為 15℃,溫度對(duì)體積的不確定度的影響應(yīng)由溫度變化和體積膨脹系數(shù)來(lái)計(jì)算,由于玻璃的體積膨脹系數(shù)相比試樣的體積膨脹系數(shù)較少,可忽略不計(jì),在此僅考慮燃油的體積膨脹系數(shù)為13×10-4/℃。

U(vb)=250mL×15×13×10-4=4.875mL

則:將以上兩個(gè)分量合成:

=4.909mL

5.2.3相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

按《燃油微生物污染測(cè)定法》要求,樣品實(shí)際量取體積為250mL ,引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5.3 藍(lán)色萃取液吸取移液體積量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(l)

本實(shí)驗(yàn)吸取藍(lán)色萃取液量用一次性吸量管吸取1 mL左右。溫度對(duì)其影響極小,可以忽略不計(jì)。一次性吸量管吸取1 mL允許誤差為±0.008 mL,故一次性吸量管吸取1 mL按均勻分布引起的不確定度：

則引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算

由于各分量的不確定度來(lái)源彼此獨(dú)立不相關(guān),采用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成得：

=0.0234

7 擴(kuò)展不確定

根據(jù)置信概率p=0.95 和自由度v=14,由t分布表得到包含因子k=2.14。于是擴(kuò)展不確定為：

U95=k·Urel(r)=2.14×0.0234 =0.050

(1)根據(jù)表1 可知樣品lg xj的取值范圍,當(dāng)樣品的微生物污染度的lg值以區(qū)間的形式表示:

lgxj-0.050≤lgxj≤lgxj+0.050

取反對(duì)數(shù),可知其微生物污染度結(jié)果分布的區(qū)間。

(2)測(cè)量不確定度結(jié)果報(bào)告對(duì)于第一個(gè)樣品,從表1中可知

則它的取值范圍為

2.7086≤lgx1≤2.8086

取反對(duì)數(shù)可知其微生物污染度結(jié)果可估算為：

(511～644)RLU/L 之間。

其它樣品按同樣方法計(jì)算。

8 結(jié)論

從以上計(jì)算結(jié)果可知，本文通過(guò)對(duì)燃油微生物污染度檢驗(yàn)測(cè)定結(jié)果的測(cè)量不確定度來(lái)源進(jìn)行分析和評(píng)估，可見(jiàn)由微生物污染度檢驗(yàn)量取體積引起的不確定度U(v)是最大的，是本方法測(cè)量不確定度的主要來(lái)源，占不確定度的主要部分；其次為重復(fù)性引起的的不確定度U(n)，最后藍(lán)色萃取液吸取移液體積量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(l)也有影響,是不能忽略的。

基于以上分析結(jié)果,對(duì)于燃油微生物污染度檢驗(yàn)測(cè)定引起的不確定度，可作如下思考：

(1)對(duì)于樣品量取體積引起的不確定度，它主要由人員、環(huán)境及操作重復(fù)性產(chǎn)生，因此在燃油微生物污染度檢驗(yàn)測(cè)定引入不確定度可以提高檢測(cè)結(jié)果的有效性、科學(xué)性、公正性和可靠性，從而提高燃油微生物污染度的檢驗(yàn)工作質(zhì)量。

(2)由于燃油微生物污染度檢驗(yàn)結(jié)果較大，直接計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差不方便、不直觀，且計(jì)算量大，容易出錯(cuò)，故取對(duì)數(shù)后進(jìn)行計(jì)算。

(3)由于現(xiàn)目前的燃料油中加入了多種調(diào)合劑，極有可能影響燃料油的穩(wěn)定性，在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中，導(dǎo)致微生物繁殖。由于以前發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)堵塞的情況很少，且檢驗(yàn)部門(mén)對(duì)燃油微生物污染度檢驗(yàn)不夠重視，導(dǎo)致分析操作人員操作不夠嚴(yán)謹(jǐn)。但近幾年出現(xiàn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)堵塞，導(dǎo)致車(chē)輛無(wú)法啟動(dòng)的問(wèn)題越來(lái)越頻繁，嚴(yán)重影響了人們的生活，而且，根據(jù)目前的檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致這種現(xiàn)象產(chǎn)生的最大可能原因就是燃油中微生污染物的存在，因此，要求各生產(chǎn)檢測(cè)部門(mén)對(duì)燃油微生物污染度的測(cè)定引起足夠的重視，所以要求檢測(cè)人員熟練掌握各項(xiàng)操作技能，并嚴(yán)格按照規(guī)定的檢測(cè)條件進(jìn)行測(cè)定。