基于AHMT法测定室内空气甲醛含量的不确定度评定

基于AHMT法测定室内空气甲醛含量的不确定度评定

武金 秦晓琛 李楠

兵器工业五二一所 陕西 西安 710065

摘要目前，有多项研究显示基于AHMT分光光度法测定室内空气甲醛含量的试验条件会影响到甲醛检测结果的准确性。本文，通过对A类不确定度的评定和B类不确定度的评定分析，并得出结论。试验部分主要包括试验原理、试验方法以及制作甲醛溶液标准曲线等内容。测量不确定度分析部分包括建立数学模型和不确定度来源分析两个方面。本研究的结果表明，AHMT法在室内空气甲醛含量测定中具有较高的准确性和可靠性，同时也为其他类似的化学物质检测提供了参考。

关键词： 1. AHMT法; 室内空气甲醛含量; 不确定度评定; 数学模型

一、试验原理

1.1背景

甲醛检测结果的准确性直接关系到人民群众的健康，2020年GB 50325—2020《民用建筑工程室内环境污染控制规范》正式将AHMT分光光度法修改为仲裁法。准确快速地测定室内空气中的甲醛含量对于保障居民生活质量和健康具有重要意义[1]。

该方法基于甲醛与4-氨基-3-联氨-5-巯基-1,2,4-三氮杂茂(简称AHMT )在碱性条件下缩合，经高碘酸钾氧化成紫红色化合物原理，通过测定反应后溶液的吸光度变化来计算甲醛的浓度。

1.2 试验方法

室内空气甲醛含量的测定是通过化学分析方法实现的，主要包括样品采集、样品处理和甲醛含量测定三个步骤。在本研究中，选用了AHMT法来进行甲醛的提取与测定。该方法具有操作简便、灵敏度高、准确度好等特点，适合于室内环境甲醛浓度的检测。

制作甲醛溶液标准曲线是通过使用已知浓度的甲醛溶液，通过一系列稀释制备出不同浓度的甲醛标准溶液。这些标准溶液将用于构建回归模型，以此来校正样品中甲醛的测定值[2]。

二、测量不确定度分析与评定

2.1 建立数学模型

在进行室内空气甲醛含量测定的不确定度评定中，首要任务是构建一个能够准确描述测量过程及其不确定性来源的数学模型。这个模型应当包括所有可能影响测量结果的因素，如仪器误差、操作者误差、样品处理误差以及环境变化等。

为了简化分析过程，我们将整个测量过程视为一系列参数和变量的函数。具体而言，可以将测量值表示为：

其中，s代表测量得到的甲醛浓度值，代表甲醛溶液标准曲线上的浓度点，n代表操作者的测量操作和环境因素对测量结果的影响。

接下来，对于每一种不确定度，我们需要根据其特性选择合适的统计方法来评估其贡献。建立一个准确反映测量过程及其不确定性来源的数学模型，是进行不确定度评定的基础。通过对各种不确定度的系统分析和合理分配，可以为后续的不确定度评定提供坚实的理论基础。

2.2 不确定度来源分析

在进行室内空气甲醛含量的测定时，不确定度的来源是多方面的。为了确保测试结果的准确性和可靠性，需要对这些不确定度来源进行详细的分析。主要的不确定度来源包括：仪器误差、操作人员误差、样品制备误差、数据处理误差以及其他潜在的不确定因素。

针对上述不确定度来源，需要采取相应的措施来降低它们对测量结果的影响。例如，通过增加仪器的维护和校准频率，提高操作人员的培训质量，优化样品的制备和储存条件，以及采用更加严格的数据处理方法等。

2.3 A类不确定度的评定

A类不确定度是指对测量过程中已知因素的不确定度进行评定，这部分不确定度通常可以通过实验数据和理论计算直接得到。

首先，针对测量仪器的精度，需要参考仪器说明书或厂家提供的技术规格。其次，操作人员的技术水平也是影响测量结果的重要因素。第三，环境条件的稳定性也是不可忽视的因素。第四，甲醛的释放速率受温度、湿度等环境因素的影响较大，因此在测量前后需要监测并记录环境参数，确保实验条件的一致性。如果环境条件有较大波动，可能会导致甲醛浓度的变化，从而影响测量结果的准确性。

综上所述，可以得出A类不确定度的具体值，为后续的B类不确定度评定和整体不确定度计算提供基础。

2.4 B类不确定度的评定

B类不确定度通常指由多个独立测量结果所产生的不确定度，其计算基于统计学原理。在甲醛含量的测定中，这种不确定度可能来源于重复测量过程中样品处理、操作者技术差异等因素。对于AHMT法测定室内空气甲醛含量而言，B类不确定度的评定涉及以下几个关键步骤：

1. 收集数据：进行多次测量，并记录每次测量得到的甲醛浓度值。

2. 计算平均值和标准偏差：首先计算所有测量值的平均浓度，然后根据测量值计算标准偏差（σ）。这两个统计量为后续分析提供了基础数据。

3. 利用统计方法评估误差范围：使用统计公式或软件工具，如泰勒公式，根据平均值和标准偏差来评估甲醛浓度的误差范围。

4. 考虑系统误差和随机误差：在实际测量中，系统误差是指由于仪器校准不准确或操作失误引起的偏差，它可以通过校正措施减小但无法完全消除。B类不确定度主要反映了随机误差的大小。

5. 综合评估：将上述步骤得到的结果综合考虑，评估整体的B类不确定度。这包括对不同因素造成的影响进行加权，以得到更准确的不确定度估计。

6. 报告编制：最后，将B类不确定度的评估结果以标准格式呈现，明确指出测量结果的可靠性范围。这一步骤对于科研报告的准确性和可信度至关重要。

三、结论

通过本研究，对AHMT法测定室内空气甲醛含量的不确定度进行了全面评估。研究中采用的试验原理和仪器设备为室内空气甲醛浓度测定提供了可靠的技术支持。

在测量不确定度分析阶段，本研究建立了数学模型，并对不确定度来源进行了深入分析。这一过程有助于揭示测量过程中各种因素对测量结果的影响，为不确定度的评定提供了理论依据。通过对A类和B类不确定度的系统评定，本研究明确了不同不确定度成分的贡献程度，并计算出总体不确定度。这一评定结果对于提高室内空气甲醛含量测定的准确性和可靠性具有重要意义。

综上所述，本研究成功评定了AHMT法测定室内空气甲醛含量的不确定度。不确定度评定结果显示，该方法在室内空气甲醛浓度测定中具有较高的准确度和重复性，能够为相关领域的研究和应用提供有力的技术支撑[3]。

然而，需要指出的是，任何测量方法都存在一定的局限性。未来的研究可以考虑引入更多的先进技术和方法，如纳米材料的应用、新型传感器的开发等，以进一步优化AHMT法在室内空气甲醛含量测定中的应用效果。

参考文献：

[1]室内甲醛污染治理技术的研究进展[J]. 温力.资源节约与环保,2014

[2]论述测定室内空气中甲醛含量的方法[J]. 李俊;资源节约与环保,2015

[3]室内空气中甲醛含量检测方法的不确定度评定[J]. 朱超胜;.广州化工,2018