朱振华
摘 要：本文对木材pH测定过程产生的不确定度进行分析，阐述了木材pH值测定过程中不确定度的来源，包括重复测定产生的不确定度、样品质量引入的不确定度、加入的萃取液体积引入的不确定度、配制缓冲溶液产生的不确定度以及pH计引入的不确定度。并且计算了各不确定度分量与扩展相对不確定度，为正确评价和使用检测结果提供理论依据。
关键词：木材 pH值 不确定度
中图分类号：TS67 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（b）-0085-02
pH值是衡量酸碱程度的标准，正常皮肤的pH值在5.5～6.5之间，如果人体接触的外部环境的酸碱度与人体皮肤的正常酸碱度相差过大就会使人产生不适的感觉，也会诱发或加重某些皮肤病。因此，人们经常接触的木材或木制家具的pH值过高或过低，都会导致表皮的天然屏障受到破坏，使皮肤受到刺激，滋生细菌，引起疾病。
本文以GB/T 6043-2009《木材pH值测定方法》[1]为依据，对木材pH值测定过程产生的不确定度因素进行分析，同时分析了测定过程中不确定度的来源，并且计算了各不确定度分量与扩展相对不确定度。
1 实验部分
2.1 实验仪器与试剂
AL204型电子天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司），雷磁PHS-3C型pH计，Integral 5型超纯水机（美国密理博）。雷磁pH缓冲剂：邻苯二甲酸氢钾，pH=4.00（25℃）；混合磷酸盐，pH=6.86（25℃）；硼砂，pH=9.18（25℃）。
1.2 实验步骤
（1）试样制备。将试样破碎后置于通风良好，无酸、碱性气体的室内气干，均匀混合后取约200g，用植物原料粉碎机粉碎后取粒径为40～60目的木粉，置于具有磨口玻塞的广口瓶中备用。
（2）酸度计在使用前按使用说明书校正。称取木粉3g（以绝干计，精确至0.001g），置于50mL烧杯内，准确加入去除二氧化碳的蒸馏水30.0mL，搅拌5min，放置15min后再搅拌5min，静置20min，测定pH值。每一种木粉平行测定两次，两次测定结果差值不得大于0.04，取其算术平均值为测定结果。
（3）实验结果.为计算测定重复性引起的不确定度，本实验平行测定6次，测量结果为7.27、7.20、7.19、7.20、7.18、7.24；平均值为7.21。
2 不确定度的评定
2.1 不确定度因素分析
影响木材pH值测定的各种因素的不确定度由重复测定产生的不确定度u（r）、样品质量引入的不确定度u（m）、加入的萃取液体积引入的不确定度u（V）、配制缓冲溶液产生的不确定度u（h）以及pH计引入的不确定度u（p）组成。
2.2 不确定度分量评定
2.2.1 重复测定产生的不确定度u（r）
在相同的条件下，对样品溶液平行测定6次，重复测定的不确定度u（r）为：
重复测定的相对标准不确定度为：
2.2.2 样品质量引入的不确定度u（m）
样品质量引入的不确定度由天平校准产生的不确定度u（mj）和天平分辨率产生的不确定度u（mf）组成。
（1）天平校准引入的不确定度u（mj）。
本次实验样品的称量使用的电子天平线性最大允许误差MPE为±0.0003g，样品的称量分皮重和毛重两次，按矩形分布：
g（3）
2.2.2.2天平分辨率引入的不确定度u（mf）
本次实验样品的称量使用的电子天平分辨率为0.0001g，按矩形分布：
g（4）
合并以上两个分量，
g（5）
称量3.0000g样品质量的相对标准不确定度为：
（6）
2.2.3 加入的萃取液体积引入的不确定度u（V）
加入的萃取液体积引入的不确定度u（V）由移取萃取液的单标移液管的相对不确定度u（V1）和温度影响产生的不确定度u（V2）组成。
（1）移取萃取液的单标移液管的相对不确定度u（V1）。
10mL单标线吸量管（A级），最大允许误差为±0.02mL[2]，按矩形分布：
（2）温度影响产生的不确定度u（V2）。
实验室的温度控制（20±5）℃，在此温度范围内水的体积膨胀系数是0.00021/℃。玻璃与水相比，其膨胀系数可忽略不计，按矩形分布：
（9）
合并以上两个分量，加入的萃取液体积引入的相对标准不确定度为：
（4）
2.2.4 配制缓冲溶液产生的不确定度u（h）
配制缓冲溶液产生的不确定度u（h）由缓冲剂纯度引入的不确定度u（h1）和缓冲溶液定容用容量瓶引入的不确定度u（h2）组成。
（1）缓冲剂纯度引入的不确定度u（h1）.
根据缓冲剂的准确度为±0.02pH，按均匀分布，则：
（11）
（12）
（2）缓冲溶液定容用容量瓶引入的不确定度u（h2）。
250mL单标线容量瓶（A级），最大允许误差为±0.15mL，按矩形分布：
（13）
（14）
合并以上两个分量，配制缓冲溶液产生的相对标准不确定度为：
（15）
2.2.5 pH计引入的不确定度u（p）
pH计引入的不确定度u（p） 由pH计校准引入的不确定度u（p1）和pH计分辨率引入的不确定度u（p1）组成。
（1）pH计校准引入的不确定度u（p1）
根据校准证书，pH计的扩展不确定度为U（k=2）=0.03pH，则：
（16）
（17）
（2）pH计分辨率引入的不确定度u（p2）。
pH计分辨率为0.01pH，按均匀分布，则：
（18）
合并以上两个分量，pH计引入的相对标准不确定度为：
（20）
3.3 综合成相对不确定度
3.4 扩展不确定度
根据测量不确定度评定指南要求置信概率=95%时，k取2，因此样品中扩展不确定度：
U = k×urel（X）= 2 ×0.00313= 0.00626≈0.7%（22）
3 结语
通过对木材pH值测定全过程的不确定度进行分析，可以看出样品称量产生的不确定度贡献最小，可以忽略不计；重复性测量产生的不确定度和缓冲剂纯度的不确定度对总不确定度的贡献较大，因此可以考虑增加平行试验次数的方法和选用更高纯度的缓冲试剂。
参考文献
[1]GB/T 6043-2009，木材pH值测定方法[S].
[2]JJG 196-2006，常用玻璃量器检定规程[S].
