五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備及量值評(píng)定

趙亞嫻，王偉，劉海萍，黃林艷，魯炳聞，楊剛，房麗萍

(國(guó)家環(huán)境保護(hù)污染物計(jì)量和標(biāo)準(zhǔn)樣品研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(籌)，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所，北京100029)

五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備及量值評(píng)定

趙亞嫻，王偉，劉海萍，黃林艷，魯炳聞，楊剛，房麗萍

(國(guó)家環(huán)境保護(hù)污染物計(jì)量和標(biāo)準(zhǔn)樣品研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(籌)，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所，北京100029)

介紹甲醇中五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品的研制過(guò)程，五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品采用稱(chēng)量法制備，配制濃度為100 μg/mL。通過(guò)氣相色譜－質(zhì)譜法對(duì)其進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)和穩(wěn)定性檢測(cè)，結(jié)果顯示標(biāo)準(zhǔn)樣品均勻性良好，在24個(gè)月監(jiān)測(cè)期內(nèi)量值穩(wěn)定。不確定度評(píng)估結(jié)果顯示相對(duì)擴(kuò)展不確定度為3%(k=2)。研究結(jié)果表明研制的標(biāo)準(zhǔn)樣品量值準(zhǔn)確可靠，可用于五氯苯相關(guān)的環(huán)境監(jiān)測(cè)和科學(xué)研究工作。

五氯苯;標(biāo)準(zhǔn)樣品;均勻性;穩(wěn)定性;不確定度

0 引言

五氯苯(Pentachlorobenzene)是一類(lèi)典型的持久性有機(jī)污染物，氯化程度高，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于殺蟲(chóng)劑、阻燃劑和絕緣液［1］，對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境具有潛在威脅［2］。因此，在2009年5月被列入《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》第四次締約方大會(huì)的新增受控名單中［3］。目前，我國(guó)對(duì)五氯苯的環(huán)境監(jiān)測(cè)及污染控制已經(jīng)全面展開(kāi)。準(zhǔn)確可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是評(píng)價(jià)我國(guó)五氯苯污染狀況和制定污染控制對(duì)策的基礎(chǔ)。

為了規(guī)范五氯苯監(jiān)測(cè)方法，環(huán)境保護(hù)部相繼頒布了HJ 621－2011《水質(zhì)氯苯類(lèi)化合物的測(cè)定氣相色譜法》［4］和HJ 699－2014《水質(zhì)有機(jī)氯農(nóng)藥和氯苯類(lèi)化合物的測(cè)定氣相色譜－質(zhì)譜法》［5］兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)樣品在保證分析方法的準(zhǔn)確性及量值溯源性方面具有重要作用，是環(huán)境監(jiān)測(cè)不可缺少的標(biāo)準(zhǔn)量具。然而目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)有與之配套的甲醇中五氯苯標(biāo)準(zhǔn)樣品。

因此，為了滿(mǎn)足我國(guó)環(huán)境中五氯苯的監(jiān)測(cè)工作的需求，本研究制備了甲醇中五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品，考察了其均勻性和穩(wěn)定性，并對(duì)定值結(jié)果進(jìn)行了不確定度評(píng)定。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

AE 160精密電子天平(瑞士Mettler公司); 7890A氣相色譜－5973C質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國(guó)Agilent公司);FPS2－SS安瓿瓶自動(dòng)灌封機(jī)(美國(guó)Cozzoli公司);DN64烘箱(日本Yamato公司);五氯苯(證書(shū)純度為99.5%±0.5%);甲醇中五氯苯溶液:100 μg/mL;甲醇中六氯苯溶液:100 μg/mL;甲醇為HPLC級(jí)。

1.2 儀器工作條件

本研究采用氣相色譜－氫火焰離子化檢測(cè)法(GC－FID)進(jìn)行五氯苯純品的純度驗(yàn)證，以氣相色譜－質(zhì)譜法(GC－MS)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)樣品定值以及均勻性、穩(wěn)定性檢測(cè)。

1.2.1 GC－FID工作條件

1)氣相色譜測(cè)定條件:HP－5色譜柱(30 m× 0.25 mm，0.25 μm)，進(jìn)樣口溫度220℃;分流進(jìn)樣，分流比為10∶1;載氣為高純氦氣(純度99.999%)，載氣流量為1.0 mL/min。升溫程序:初始溫度80℃，保持1 min，再以20℃/min速率升溫至200℃，保持2 min。

2)FID檢測(cè)器條件:FID溫度:250℃;H2流量為65 mL/min，空氣壓力為50 kPa。

1.2.2 GC－MS工作條件

1)氣相色譜測(cè)定條件:HP－5MS色譜柱(30 m× 0.25 mm，0.25 μm)，進(jìn)樣口溫度250℃，分流進(jìn)樣，分流比為20∶1;載氣為高純氦氣(純度為99.999%)，載氣流量為1.0 mL/min。升溫程序:初始溫度80℃，保持1 min，再以20℃/min速率升溫至200℃，保持2min。

2)質(zhì)譜條件:采用電子轟擊源(EI源)對(duì)樣品進(jìn)行離子化，離子源溫度:230℃;四極桿溫度:150℃;接口溫度:250℃;采用選擇離子模式(SIM)，五氯苯選擇離子為m/z 250，252;內(nèi)標(biāo)物六氯苯的選擇離子為m/z 284，286。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

本試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)樣品采用稱(chēng)量法配制。根據(jù)純品純度、目標(biāo)濃度以及配制體積等參數(shù)計(jì)算所需稱(chēng)量質(zhì)量。在(20±1)℃的超凈間內(nèi)，將準(zhǔn)確稱(chēng)量的五氯苯純品0.1003 g(精確至0.0001g)置于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解并完全轉(zhuǎn)移至預(yù)先加入500 mL甲醇的1000 mL容量瓶中，定容至刻度線并充分搖勻。配制過(guò)程需用甲醇多次清洗容量瓶以確保轉(zhuǎn)移完全。標(biāo)準(zhǔn)溶液轉(zhuǎn)移至潔凈樣品瓶中密封并置于低溫冰柜－18℃冷凍約1 h。用自動(dòng)灌封機(jī)將其分裝于2 mL棕色安瓿瓶中，灌封體積1.2 mL，共裝700瓶。

1.3.2 樣品均勻性檢測(cè)

根據(jù)GB/T 15000.3——2008《標(biāo)準(zhǔn)樣品工作導(dǎo)則》(3)［6］以及HJ/T 173——2005《環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品研復(fù)制技術(shù)規(guī)范》［7］的要求，當(dāng)所制成的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品總單元數(shù)≤1000時(shí)，隨機(jī)抽取樣品數(shù)一般為10～20個(gè)?？紤]到本研究五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品研制數(shù)量為700支，因此我們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)樣品灌封的前、中、后期隨機(jī)取樣10支，每支重復(fù)測(cè)定3次，以單因素方差分析法(F檢驗(yàn))對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的均勻性。

1.3.3 樣品穩(wěn)定性檢測(cè)

按照環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品研制技術(shù)要求［6，7］，本試驗(yàn)考察了樣品在室溫和4℃冷藏條件下長(zhǎng)期保存的穩(wěn)定性。按照先密后疏的原則，在配制完成后的當(dāng)月、1個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月、9個(gè)月、12個(gè)月、18個(gè)月和24個(gè)月檢測(cè)五氯苯含量的變化。每次隨機(jī)抽取室溫和冷藏保存條件下樣品各3支，每支樣品平行測(cè)定3次，以3支樣品測(cè)定的平均值作為該時(shí)間點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。采用t檢驗(yàn)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算及穩(wěn)定性評(píng)估。

1.3.4 定值及不確定度評(píng)估

本標(biāo)準(zhǔn)樣品采用配制值作為標(biāo)準(zhǔn)值。特性量值不確定度UCRM的評(píng)定參考文獻(xiàn)［8－9］方法，通過(guò)測(cè)定配制過(guò)程中產(chǎn)生的不確定度、標(biāo)準(zhǔn)樣品不均勻性引起的不確定度，以及有效期內(nèi)量值不穩(wěn)定引起的不確定度的合成并擴(kuò)展(包含因子k=2)獲得。

2 結(jié)果與討論

2.1 純度測(cè)試結(jié)果

純品平行測(cè)定6次后采用色譜面積歸一化法計(jì)算其純度值。結(jié)果顯示五氯苯純度測(cè)試均值為99.81%，與純度證書(shū)給定的標(biāo)準(zhǔn)值范圍一致。本試驗(yàn)采用證書(shū)給定的純度值計(jì)算所需純品質(zhì)量。

2.2 方法的標(biāo)準(zhǔn)曲線和精密度

分別移取五氯苯和六氯苯標(biāo)準(zhǔn)溶液配制成質(zhì)量濃度為1.0，2.5，5.0，10，15 μg/mL的五氯苯標(biāo)準(zhǔn)溶液系列(含內(nèi)標(biāo)六氯苯質(zhì)量濃度為10 μg/mL)，按照儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果顯示，五氯苯質(zhì)量濃度在1.0～15 μg/mL的范圍內(nèi)呈線性，線性方程為y=0.9413x+0.0033，相關(guān)系數(shù)為0.9999。

按照相同的測(cè)試條件，對(duì)濃度為5.0 μg/mL的同一樣品平行測(cè)定10次，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，在定值范圍內(nèi)，五氯苯的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%。以上結(jié)果表明，建立的方法精密度和準(zhǔn)確度良好，符合本試驗(yàn)的分析要求。

表1 精密度和準(zhǔn)確度測(cè)定結(jié)果(n=10)

2.3 均勻性檢驗(yàn)

本研究中均勻性結(jié)果如表2所示，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品工作導(dǎo)則及技術(shù)規(guī)范［6，7］的要求，采用單因素方差分析法(F檢驗(yàn))進(jìn)行均勻性評(píng)價(jià)。其中，本次檢驗(yàn)組間自由度為9，組內(nèi)自由度為20，臨界值F0.05(9，20)=2.39。統(tǒng)計(jì)分析獲得標(biāo)準(zhǔn)樣品組間和組內(nèi)的平方和SS均為2.93;均方MS分別為0.325和0.147，組間方差及組內(nèi)方差的比為2.22，小于統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的臨界值。因此可判定所研制的甲醇中五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品是均勻的。

表2 均勻性檢驗(yàn)結(jié)果(n=3) μg/mL

2.4 穩(wěn)定性檢驗(yàn)

已有文獻(xiàn)報(bào)道，氯苯類(lèi)物質(zhì)在甲醇介質(zhì)中具有良好的短期穩(wěn)定性［10］，因此本研究?jī)H對(duì)研制標(biāo)準(zhǔn)樣品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性進(jìn)行了考察。五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品在室溫和冷藏條件下的濃度變化如圖1所示，24個(gè)月監(jiān)測(cè)期內(nèi)甲醇中五氯苯含量并無(wú)顯著性變化。

圖1 室溫和冷藏條件下穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果

進(jìn)一步采用t檢驗(yàn)對(duì)24個(gè)月內(nèi)五氯苯檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。由表3數(shù)據(jù)可知，時(shí)間斜率|b1|＜t0.95，n－2×s(b1)，表明甲醇中五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品在室溫和冷藏條件下保存24個(gè)月穩(wěn)定性均良好?？紤]到標(biāo)準(zhǔn)樣品在使用過(guò)程中的便利性，建議用戶(hù)可在室溫條件下保存甲醇中五氯苯標(biāo)準(zhǔn)樣品。

表3 穩(wěn)定性檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.5 定值與不確定度評(píng)定

本研究的定值方法采用以稱(chēng)量法為基礎(chǔ)的配制值為標(biāo)準(zhǔn)值，最終甲醇中五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品的標(biāo)準(zhǔn)值為100 μg/mL。特性值不確定度主要參考文獻(xiàn)報(bào)道的方法［8－9］進(jìn)行評(píng)定。由于氯苯在甲醇中具有良好的短期穩(wěn)定性［10］，故對(duì)樣品因運(yùn)輸及環(huán)境因素引入的短期穩(wěn)定性不確定度忽略不計(jì)。本研究中標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)準(zhǔn)值的合成不確定度uCRM表示為:

式中:uchar——配制不確定度分量;

ubb——均勻性不確定度分量;

ults——長(zhǎng)期穩(wěn)定性不確定度分量。

2.5.1 不確定度分量計(jì)算

①配制不確定度分量(uchar)

配制不確定度分量主要由純度P、稱(chēng)量質(zhì)量m以及定容體積V引起的不確定度組成。按下式進(jìn)行計(jì)算:

②均勻性不確定度分量(ubb)

由樣品不均勻引入的不確定度分量通過(guò)方差分析瓶間的標(biāo)準(zhǔn)偏差(Sbb)，當(dāng)組間方差大于組內(nèi)方差時(shí)，均勻性不確定度分量ubb= Sbb。本試驗(yàn)中ubb=0.25 μg/mL

③長(zhǎng)期穩(wěn)定性不確定度分量(ults)

甲醇中五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品的穩(wěn)定性檢驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，甲醇中五氯苯在24個(gè)月監(jiān)測(cè)期內(nèi)是穩(wěn)定的。經(jīng)線性擬合數(shù)據(jù)獲得長(zhǎng)期不穩(wěn)定性引入的不確定分量ults=0.77 μg/mL。

2.5.2 不確定度分量合成

將上述計(jì)算獲得的不確定度分量按照式(1)進(jìn)行合成，最終得到甲醇中五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品在95%置信水平下，合成不確定度為1.01 μg/mL，包含因子k=2時(shí)，相對(duì)擴(kuò)展不確定度為3%。

2.6 量值比對(duì)

本研究采用與國(guó)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行量值比對(duì)分析來(lái)驗(yàn)證所研制的甲醇中五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品定值結(jié)果的準(zhǔn)確性，并按下式對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià):

式中:xCRM——國(guó)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)樣品的標(biāo)準(zhǔn)值，100 μg/mL;

xmeas——國(guó)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定均值;

uCRM——國(guó)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)樣品的不確定度，5 μg/mL;

umeas——測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差;

k——置信水平95%時(shí)的包含因子，通常取值為2。

以同樣的儀器方法對(duì)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)定，平行測(cè)定3次。最終測(cè)定結(jié)果為99.76 μg/mL，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.11 μg/mL，測(cè)定結(jié)果在其不確定度范圍內(nèi)。進(jìn)一步經(jīng)計(jì)算可知:，表明甲醇中五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品與國(guó)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)樣品具有良好的量值一致性，定值結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

3 結(jié)束語(yǔ)

本研究研制的甲醇中五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品具有良好的均勻性和穩(wěn)定性。采用國(guó)際通用技術(shù)導(dǎo)則評(píng)估了量值的不確定度，并與國(guó)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行量值比對(duì)分析，結(jié)果顯示本標(biāo)準(zhǔn)樣品量值準(zhǔn)確、可靠。甲醇中五氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品的研制填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)樣品的空白，豐富了標(biāo)準(zhǔn)樣品體系。該標(biāo)準(zhǔn)樣品主要用于環(huán)境監(jiān)測(cè)分析的工作標(biāo)準(zhǔn)及繪制校準(zhǔn)曲線等，可為我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)與科研機(jī)構(gòu)提供技術(shù)支撐和量值溯源保障。

［1］魏復(fù)盛，國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法［M］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002:123－140.

［2］李賓客，任廣軍，蘆會(huì)杰，等.不同形貌的TiO2材料對(duì)五氯苯的熱降解［J］.環(huán)境化學(xué)，2015，34(12):2213－2222.

［4］水質(zhì)氯苯類(lèi)化合物的測(cè)定氣相色譜法:HJ 621－2011［S］.北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社，2011.

［5］水質(zhì)有機(jī)氯農(nóng)藥和氯苯類(lèi)化合物的測(cè)定氣相色譜－質(zhì)譜法:HJ 699－2014［S］.北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社，2014.

［6］2006標(biāo)準(zhǔn)樣品工作導(dǎo)則(3)標(biāo)準(zhǔn)樣品定值的一般原則和統(tǒng)計(jì)方法:GB/T 15000.3－2008/ISO guide 35［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［7］環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品研復(fù)制技術(shù)規(guī)范:HJ/T 173－2005［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

［8］中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì).化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南［M］.北京:中國(guó)計(jì)量出版社，2002:159－167.

［9］劉海萍，封躍鵬，房麗萍，等.1，2，3－三氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品量值不確定度的評(píng)定［J］.化學(xué)試劑，2011，33(12): 1099－1100.

［10］封躍鵬，邱赫男，房麗萍，等.25種VOCs混合溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品穩(wěn)定性及其不確定度研究［J］.分析實(shí)驗(yàn)室，2015，34(10):1169－1173.

(編輯:徐柳)

Development of a solution reference material for pentachlorobenzene in methanol

ZHAO Yaxian，WANG Wei，LIU Haiping，HUANG Linyan，LU Bingwen，YANG Gang，F(xiàn)ANG Liping
(Institute for Reference Materials of Ministry of Environmental Protection，State Environmental Protection Key Laboratory of Environmental Pollutant Metrology and Reference Materials Study，Beijing 100029，China)

A reference material(RM)for pentachlorobenzene in methanol was developed.The solution RM of pentachlorobenzene at concentration of 100 μg/mL was prepared by weighing method.Homogeneity test and stability monitoring were measured by gas chromatography－mass spectrometry.Results suggest the solution RM has the good homogeneity and stability during 24－month monitoring period.The expanded uncertainty was 3%(k=2)for pentachlorobenzene after the uncertainty assess.Results showed values of the solution RM developed in this work was accurate and reliable，suggesting the RM can be used for environmental monitoring and other relative research wok of pentachlorobenzene.

pentachlorobenzene;reference material;homogeneity;stability;uncertainty

A

1674－5124(2016)11－0035－04

10.11857/j.issn.1674－5124.2016.11.008

2016－04－19;

2016－06－08

2013年度環(huán)境保護(hù)部國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制(修)訂項(xiàng)目(2013－56);環(huán)境化學(xué)與生態(tài)毒理學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(KF2014－20)

趙亞嫻(1985－)，女，河北衡水市人，工程師，博士，

主要從事有機(jī)標(biāo)準(zhǔn)樣品研制工作。

房麗萍(1980－)，女，正高級(jí)工程師，博士，主要從事標(biāo)準(zhǔn)樣品研制工作。