固相微萃取氣相色譜法測(cè)定濃海水中氯酚含量的不確定度評(píng)定

趙靜紅，劉 靜，曾興宇，周東星，潘獻(xiàn)輝

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固相微萃取氣相色譜法測(cè)定濃海水中氯酚含量的不確定度評(píng)定

趙靜紅，劉 靜，曾興宇，周東星，潘獻(xiàn)輝

（國(guó)家海洋局 天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192）

建立固相微萃取氣相色譜法測(cè)定濃海水中2,4,6-三氯酚和五氯酚，并進(jìn)行了測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定。重點(diǎn)分析了樣品采集、標(biāo)準(zhǔn)溶液制備、校準(zhǔn)曲線回歸、前處理方法等分量引入的不確定度，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，通過(guò)乘以95%概率下的擴(kuò)展因子2，獲得測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度。

固相微萃?。粴庀嗌V；濃海水；2,4,6-三氯酚；五氯酚；不確定度

水體中氯酚毒性較大，已被證實(shí)均具有致癌致突變性[1]。除來(lái)自農(nóng)田農(nóng)藥流失及工業(yè)廢水排放外，加氯消毒也可產(chǎn)生一些新的2,4,6-三氯酚和五氯酚。美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局（EPA）和我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5750-2006）將氯酚列入污染物監(jiān)測(cè)范圍[2,3]。本文采用固相微萃取毛細(xì)管氣相色譜法測(cè)定了濃海水中2,4,6-三氯酚和五氯酚含量，參照J(rèn)JF 1059-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[4]與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[5,6]，系統(tǒng)介紹了測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定過(guò)程。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

氣相色譜儀7890A(μECD檢測(cè)器)，配自動(dòng)頂空裝置(美國(guó)Agilent公司)；HP-5石英毛細(xì)管柱（30 m× 0. 32 mm×0. 25μm）(美國(guó)安捷倫公司)；固相微萃取裝置，配固相聚丙烯酸酯（PA）萃取頭（85μm）（美國(guó)色譜科公司）。

高純水（經(jīng)MILLI-Q 純水系統(tǒng)凈化）；氯化鈉（天津光復(fù)化學(xué)試劑廠）；氫氧化鈉（天津光復(fù)化學(xué)試劑廠）；鹽酸（天津光復(fù)化學(xué)試劑廠）；2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液（BW9416-1000，標(biāo)準(zhǔn)值1 000μg/mL）和五氯酚(PCP)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液（GBW(E)080475，標(biāo)準(zhǔn)值1 000μg/mL）（環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所）。

1.2 色譜條件

載氣：高純氮，99.999%；進(jìn)樣口溫度280 ℃；分流比10：1；柱溫40 ℃保持3 min，程序升溫以30 ℃/min至180 ℃，再以20 ℃/min升至280 ℃，保持3 min；檢測(cè)器溫度300 ℃；載氣：高純氮，99.999%，載氣流量3.0 mL/min。固相微萃取條件：萃取溫度60 ℃，萃取時(shí)間40 min，解析時(shí)間2.5 min。外標(biāo)法定量。

1.3 干擾及消除

為了減小鹽誤差對(duì)聚丙烯酸酯（PA）萃取的干擾，應(yīng)在樣品和標(biāo)準(zhǔn)系列中加入過(guò)量鹽。并事先將聚丙烯酸酯（PA）萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口以280℃條件下活化1 h。

1.4 樣品的處理與測(cè)定

取10.00 mL樣品至預(yù)先加入0.5 mL 1 mol/L鹽酸溶液和3.6 g氯化鈉的22 mL頂空瓶?jī)?nèi)，加蓋密封，置于固相微萃取裝置中，與標(biāo)準(zhǔn)系列同時(shí)處理，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

標(biāo)準(zhǔn)工作液：分別取2,4,6-三氯酚標(biāo)準(zhǔn)樣品（BW9416-1000，標(biāo)準(zhǔn)值1 000μg/mL）和五氯酚（標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW(E)080475，標(biāo)準(zhǔn)值1 000μg/mL）1 mL于10.0 mL容量瓶中，高純水定容，配制標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，濃度為100.0μg/mL；分別取上述標(biāo)準(zhǔn)使用溶液1 mL于同一個(gè)10.0 mL容量瓶中，用氫氧化鈉溶液[(NaOH)=1 mmol/L]稀釋配制成混合標(biāo)準(zhǔn)溶液；而后配制成濃度梯度為0.0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)系列濃度。

1.6 不確定度來(lái)源和數(shù)學(xué)模型

采用外標(biāo)法測(cè)定，其濃度計(jì)算公式為(1)：

（1）

式中：x—濃海水中2,4,6-三氯酚和五氯酚濃度，μg/L；

0—標(biāo)準(zhǔn)使用溶液中2,4,6-三氯酚和五氯酚濃度，μg/L；

A—濃海水中2,4,6-三氯酚和五氯酚測(cè)定色譜峰面積；

0—標(biāo)準(zhǔn)溶液中2,4,6-三氯酚和五氯酚酚測(cè)定色譜峰面積。

根據(jù)測(cè)量過(guò)程和公式(1)，濃海水中2,4,6-三氯酚和五氯酚濃度測(cè)量不確定度的來(lái)源主要有：①標(biāo)準(zhǔn)樣品稀釋引入的不確定度，包括：購(gòu)置的標(biāo)準(zhǔn)樣品純度引入的不確定度（1，2），使用移液器移取標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)引入的不確定度（3），稀釋過(guò)程中使用的容量瓶自身引入的不確定度（4），定容讀數(shù)誤差引入的不確定度（5），定容溫度引起的體積變化引入的不確定度（6），標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制時(shí)移液器取樣引入的不確定度（7）；②計(jì)算工作曲線引入的不確定度（8）；③取樣時(shí)引入的不確定度（9）④μECD檢測(cè)器穩(wěn)定性引入的不確定度（10）；⑤固相微萃取處理樣品引入的不確定度（11）。因此，不確定度評(píng)定數(shù)學(xué)模型為公式(2)：

prep—固相微萃取樣品處理過(guò)程對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響所引入的修正因子，且數(shù)學(xué)期望等于1，即(prep)=1。

2 不確定度評(píng)定具體過(guò)程

2.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品稀釋引入的不確定度

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)液純度引入的相對(duì)不確定度

BW9416-1000甲醇中2,4,6-三氯酚標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液的濃度為1 000μg/mL，不確定度3.0%，即為±30μg/mL，GBW(E)080475甲醇中五氯酚標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液的濃度為1000μg/mL，不確定度3.0%，即為±30μg/mL，按矩形均勻分布計(jì)算(B類評(píng)定)，則：

2.1.2 使用移液器移取標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)引入不確定度

移液器各移取1 mL標(biāo)準(zhǔn)樣品溶校準(zhǔn)證書給出擴(kuò)展不確定度為0.4μg，=2，則：

2.1.3 稀釋過(guò)程中使用的容量瓶自身引入的不確定度

10 mL 容量瓶最大允差為±0.04 mL， 50 mL容量瓶最大允差為±0.05 mL按矩形分布計(jì)算(B類評(píng)定)，則：

2.1.4 定容讀數(shù)誤差引入的不確定度

定容讀數(shù)誤差引入的不確定度的評(píng)定可采用重復(fù)量取的方法(數(shù)據(jù)見表1)，計(jì)算(A類評(píng)定),則：

表1 容量瓶重復(fù)定容實(shí)驗(yàn)結(jié)果

注：試驗(yàn)溫度20 ℃，純水密度近似為1 000 kg/m3

2.1.5 溫度引起的體積變化引入的不確定度

本測(cè)試是在16.5 ℃的條件下進(jìn)行的，50 mL容量瓶溫度與20 ℃校準(zhǔn)時(shí)的體積變化為±50 mL×3.5 ℃×2.10×10-4℃-1=±0.037 mL(2.10×10-4℃-1為20℃水體積膨脹系數(shù))；10 mL容量瓶與20 ℃校準(zhǔn)體積變化為±10 mL×3.5 ℃×2.10×10-4℃-1=±0.007 4 mL (2.10×10-4℃-1為20 ℃水體積膨脹系數(shù))，取矩形分布，則：

2.1.6 定標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制時(shí)移液器取樣引入的不確定度

用移液器移取10 mL標(biāo)準(zhǔn)樣品溶，移液器校準(zhǔn)證書給出擴(kuò)展不確定度為3μg，=2，則：

2.2 計(jì)算工作曲線引入的不確定度

2,4,6-三氯酚和五氯酚混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液濃度分別為0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0μg/L，每一濃度溶液測(cè)試3次，用最小二乘法分別得到工作曲線，=+，為斜率，為截距，經(jīng)計(jì)算2，4,6-三氯酚的工作曲線方程中=6.39×104,=-4.66×104；五氯酚的工作曲線方程中=5.58×104,=-1.50×104。

式中：—為18；

計(jì)算出2,4,6-三氯酚的標(biāo)準(zhǔn)偏差為35 499.1，五氯酚的標(biāo)準(zhǔn)偏差為13 651.9，

對(duì)樣品中2,4,6-三氯酚和五氯酚濃度測(cè)定3次，由工作曲線方程計(jì)算得出樣品中2,4,6-三氯酚質(zhì)量濃度分別為5.58、5.83、5.64μg/L，平均質(zhì)量濃度為5.68μg/L，五氯酚質(zhì)量濃度分別為6.76、6.92、7.01 μg/L，平均質(zhì)量濃度為6.90 μg/L，則用工作曲線求得樣品中2,4,6-三氯酚濃度引入的相對(duì)不確定度rel8(1)=0.061，用工作曲線求得樣品中五氯酚濃度引入的相對(duì)不確定度rel8(2)=0.022（B類評(píng)定），

—工作曲線方程斜率；

—標(biāo)準(zhǔn)工作曲線殘差的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

—為3；

—為18。

2.3 取樣時(shí)引入的不確定度

用10 mL移液器將樣品溶液移至22 mL頂空瓶，移液器校準(zhǔn)證書給出擴(kuò)展不確定度為3μg，=2，按矩形分布計(jì)算(B類評(píng)定)，則：

2.4 μECD檢測(cè)器穩(wěn)定性引入的不確定度

儀器穩(wěn)定性是構(gòu)成檢測(cè)器測(cè)量不確定度的主要來(lái)源，連續(xù)測(cè)定6次空白水樣(濃度數(shù)據(jù)見表2)，2,4,6-三氯酚濃度值穩(wěn)定性計(jì)算相對(duì)不確定度rel10(1)=0.039，五氯酚濃度值的穩(wěn)定性計(jì)算相對(duì)不確定度rel10(2)=0.014(A類評(píng)定)，

— 6。

表2 穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

2.5 固相微萃取處理樣品引入的不確定度

固相微萃取過(guò)程需要加熱、鹽析、吸附、解析等步驟，實(shí)驗(yàn)中通常采用回收率評(píng)定過(guò)程引入的不確定度。根據(jù)回收率的測(cè)定結(jié)果（見表3）計(jì)算平均加標(biāo)回收率與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，則2,4,6-三氯酚的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rel11(1)=0.008 2，五氯酚的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rel11(2)=0.0040。

RSD—相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，%；

表3 平均加標(biāo)回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

3 擴(kuò)展不確定度

3.1 合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

將上述不確定度分量結(jié)算結(jié)果代入以下公式，計(jì)算相對(duì)合成不確定度：

3.2 擴(kuò)展不確定度

實(shí)驗(yàn)測(cè)得樣品中2,4,6-三氯酚濃度為x(01)=5.68 μg/L，取95%的置信概率，包含因子=2，則擴(kuò)展不確定度為：

樣品中2,4,6-三氯酚濃度測(cè)量結(jié)果表示為：（5.68 ±0.87）μg/L，= 2。

實(shí)驗(yàn)測(cè)得樣品中五氯酚濃度為x(02)=6.90 μg/L，取95%的置信概率，包含因子=2，則擴(kuò)展不確定度為：

樣品中五酚濃度測(cè)量結(jié)果表示為：(6.90±0.50) μg/L，= 2。

［1］ 張曉健，李爽. 消毒副產(chǎn)物總致癌風(fēng)險(xiǎn)的首要指標(biāo)參數(shù)-鹵乙酸[J].給水排水，2000，26(8)：96-100.

［2］ 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部GB5749-2006. 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].

［3］ 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部 GB17324-2003. 瓶（桶）裝飲用純凈水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].

［4］ JJF 1059 -2010，測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[ S].

［5］ 劉靜，曾興宇. 氣相色譜法測(cè)定海水中異狄氏劑的不確定度評(píng)定[J]. 化學(xué)分析計(jì)量，2013，22（5）：1-4.

［6］ 劉靜，曾興宇. 氣相色譜法測(cè)定海水中狄氏劑的不確定度評(píng)定[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2013，30（5）：2502-2057.

Evaluation of Uncertainty in Measurement of Chlorophenol in Concentrated Seawater by Gas Chromatography With Solid Phase Micro-Extraction

（Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization, State Oceanic Administration, Tianjin 300192, China）

A method was developed for determining 2,4,6-trichlorophenol and pentachlorophenol in concentrated seawater by gas chromatography with headspace solid phase micro-extraction, and the measurement uncertainty was evaluated. The sources of uncertainty produced in analysis process were discussed, and sample collection, preparation of standard solution, standard curve regression, dilution of sample, pre-treatment process, etc. were considered as the main sources of the measurement uncertainty. And the expanded uncertainty was obtained from synthetic standard uncertainty multiplied by expanded factor of 2 under the confidence level of 95%.

HS-SPME；GC；concentrated seawater；2,4,6-trichlorophenol；pentachlorophenol；uncertainty

O 657

A

1671-0460（2016）07-1543-04

海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：201305039。

2016-02-01

趙靜紅（1992-），女，天津市人，助理工程師，2015年畢業(yè)于天津科技大學(xué)化學(xué)專業(yè)，研究方向：從事海水檢測(cè)技術(shù)工作。E-mail：68315403@qq.com。

劉靜（1983-），女，工程師，碩士，研究方向：海水水質(zhì)分析檢測(cè)。E-mail：msfatter@hotmail.com。