空气中苯浓度的测量不确定度评定

一 测量方法简述

1 利用气相色谱仪测量空气中苯的浓度，根据GB50325-2001《民

用建筑工程室内环境污染控制规范》和GB 11737-《居住区大气中苯、甲苯和二甲苯卫生检测标准方法 气相色谱法》。 2 仪器和设备

⑴空气采样器:流量范围0～1.5L/min。 ⑵活性炭采样管

⑶注射器: 2.5mL、2.0mL气密针 100mL注射器 ⑷热解吸装置：温度范围0～400℃ ⑸气相色谱仪:氢火焰离子化检测器

⑹色谱柱:长2m,内径4mm不锈钢柱,内填充聚乙二醇6000-6201担体(5:100)固体相 ⑺混合标气一瓶 3 采样方法

将处理好的采样管用与空气采样器口垂直连接，以0.5L/min的速度抽取10L空气。同时在室外的上风向采一个样作为空白管。记录采样点的温度、湿度、大气压。采样后，将管的两端套上塑料帽，并记录采样时的温度和大气压力。样品可保存5天。 4分析步骤: ⑴热解吸：

先调节好热解吸所需的温度（350℃）及流量5OmL/min,在出气口串接100mL注射器,接好气路，通入氮气,使注射器刻度为10mL

时即按“断”按键,停止通入氮气,将此10mL气推掉不要,热解3分钟,按“通”开关,则氮气以50mL/min的流速通过吸附管到注射器。当注射器到100mL时（此时，样品中的苯并未全部转移到注射器中，但标准样品的解吸条件与此完全相同，故可认为二者引起的误差相互抵消——解吸率相互补偿）,立即按“断”开关,则停止通氮,热解吸完成,立即将注射器用胶帽盖上,准备进气相色谱。 ⑵样品分析:

条件：柱温：100℃，注样器温度：150℃，检测器温度：150℃ 方法：取1mL解吸气进气相色谱仪,用保留时间定性,用峰高或峰面积定量。在做每一批样的当天要用标准气体校准，标准样品也经过热解析，进样量为1mL。

5结果计算:

(1)将采样体积按下式换算成标准状态下的采样体积。

T0P273PV0Vt10(L) 273tP0273tP0式中:

V0:换算成标准状态下的采样体积（L） V1:采样体积,10L。

T0:标准状态的绝对温度T=273K t:采样时采样点的温度℃。 P0:标准状态的大气压力P=101.3kPa P:采样时采样占的大气压力kPa。

(2)算出空白和样品解吸气体苯的浓度。

C解吸＝C标h标h解吸（mg/m3) 式中：

C解吸为空白或样品解吸气中苯的浓度(mg/m3) C标为标气中苯的浓度(mg/m3) (已知) h标为标气色谱图中苯的峰高或峰面积

h解吸为空白或样品解吸气色谱图中苯的峰高或峰面积 （3）计算出空白和样品实际气体中苯的浓度

C解吸100106V0103C＝10V0C解吸 （解析率已得到补偿，不再考虑）

式中:

C为空白或样品实际气体中苯的浓度(mg/m3)

100×10-6为注射器中解吸气体的体积（m3），注射器的示值误差可忽略不计。V0×10-3为空白或样品换算为标准状态下的体积（m3）。 (4)算出室内空气中苯的浓度（即减去空白后浓度） C苯＝C样品-C空白

式中:

C苯 室内空气中苯的浓度(mg/m3) C样品 为样品实际气体中苯的浓度(mg/m3) C空白 为空白实际气体中苯的浓度(mg/m3)

二 数学模型

C苯Fhom（h样h空）k10V0

C苯——室内空气中苯的浓度

h样——样品解吸气体的峰响应值（峰高或峰面积） h空——空白解吸气体的峰响应值（峰高或峰面积）

k——校准因子（mg/m3/单位峰响应值），由标准样品解吸气体

校准色谱仪时得到

V0—— 采样体积（L），换算为标准状态 Fhom——样品不均匀性修正因子 三 各不确定度分量评定 1 校准因子的不确定度

（1） 标准气体浓度的不确定度

已知标准气体浓度为11.50mg/m3 , 扩展不确定度为0.592 mg/m3 设k=2, 则相对标准不确定度为： u1rel0.592/211.502.57%

（2） 人员操作、校准条件变化引起的重复性 做11次校准试验，得到一组观测列： 3.022 2.983 2.929 3.077 3.062 2.847

2.570 3.002 2.888 2.804 2.785 (10-4mg/m3/单位峰面积) s(x)0.1498104 x2.9063104 u2rel(x)s(x)/11x1.55%

(3) 以上两项合成

22222 urel (k)u12relu2(x)(2.571.55)(%)rel urel(k)3.0%

2 峰响应值的不确定度

峰响应值的测量过程与标准样品校准过程是完全相同的，其单次测量的相对标准偏差的水平应该是一样的，故可采用1条中（2）的数据：

srel(h)s(x)0.149810x42.90631045.15%

urel(h样h空)2srel(h)7.29%

色谱仪的随机性误差已反映在单次测量的相对标准偏差中，系统性误差已通过校准得到修正，可不再考虑。 3 样品体积的不确定度

（1） 采样体积的测量不确定度 采样体积VtLT

L------流量计显示的流量 T------采样时间

流量的不确定度主要由流量计的示值误差（2%，均匀分布）引起，时间测量的不确定度可忽略不计，则：

222urel(Vt)urel(L)urel(T)

urel(Vt)urel(L)2%31.15%

(2) 标准状态容积的不确定度

由实际状态换算为标准状态时，需要进行压力、温度修正。压力测量采用精密气压计，其示值误差约为0.1%。温度测量采用数字式温度计，其示值误差约为0.３%。因而压力、温度修正对标准状态容积的不确定度影响可以忽略不计，urel(V0)urel(Vt)

４样品不均匀性的不确定度

由于目前还不具备研究样品不均匀性对测量不确定度的影响的条件，故暂不考虑。 四 求合成标准不确定度

2222 ucrel(C苯)urel(k)urel(h样h空)urel(V0)(3.027.2921.152)(%)2

ucrel(C苯)7.96% 五 求扩展不确定度 取k=2

Urel(C苯)kucrel(C苯)27.96%15.9% 六 结论

在本实验室内部，在不考虑样品均匀性的情况下，室内空气中苯浓度测量的不确定度为15.9%(k=2)。

在不确定度的各分量中峰响应值测量的不确定度为最显著分量，这可能与热解吸时解吸率补偿的不一致有关。