氣相色譜法測定水中毒死蜱含量的不確定度評定

張 晗，趙云榮，劉 靜，曾興宇

(自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所, 天津 300192)

有機磷農(nóng)藥作為一種廣譜化學合成農(nóng)藥被廣泛用于農(nóng)業(yè)中各種除草、殺蟲和提高作物的產(chǎn)量和質量[1]，但同時也通過大氣、海洋、土壤、生物體等介質在全球傳播，給人類生存造成了潛在的威脅。目前其對水環(huán)境污染已引起廣泛關注。因此，快速準確地檢測水中微量毒死蜱具有重要意義[2]。為了提供更科學、 更完整的檢測數(shù)據(jù), 測量不確定度逐漸受到各檢測實驗室的重視。利用測量不確定度定量評定測量水平或質量, 是誤差理論發(fā)展的一個重要成果[3-4]。文章結合檢測方法和實際操作，參照JJF 1059-1999《測量不確定度評定與表示》[5]對氣相色譜測定水中毒死蜱殘留量的不確定度進行了評價, 系統(tǒng)介紹了評價過程。

1 測量方法

1.1 儀器與試劑

氣相色譜儀Agilent 7890A，火焰光度(FPD)，自動進樣器；旋轉蒸發(fā)儀。高純氮(99.999%)；二氯甲烷，色譜級。無水硫酸鈉，600 ℃烘烤4 h，冷卻后密封保存。毒死蜱標準樣品溶液(GSB 05-1869-2016，100.0 μg/mL，1.0 mL/支，不確定度0.11 μg/mL)。

1.2 色譜條件

進樣溫度250 ℃；檢測器(FPD)溫度200 ℃；柱溫初始溫度100 ℃，保持2 min，以15 ℃/min升溫速率升至230 ℃，保持10 min；柱流量：1.0 mL/min，氫氣流量75 mL/min，空氣流量150 mL/min；外標法定量。

1.3 樣品的處理與測定

取250 mL水樣置于500 mL分液漏斗中，用二氯甲烷50 mL分兩次萃取，合并萃取液，經(jīng)無水硫酸鈉脫水后，濃縮至近干，定容至2.0 mL，供分析用。

2 建立數(shù)學模型

能力驗證樣品溶液中毒死蜱含量按式(1)計算：

(1)

式中：ρ(B)——樣品溶液中毒死蜱的濃度,mg/L;ρ1——GC進樣測試溶液濃度，mg/L;V2——提取濃縮后的體積,mL，10 mL;V1——萃取水樣的體積,mL,500 mL。

根據(jù)測量過程和公式(1)，樣品中毒死蜱濃度的測量不確定度的來源有：①標準溶液配制引入的不確定度，包括：標準液純度引入的不確定度(u1)，標準工作液稀釋過程中移液器引入的相對不確定度(u2)，容量瓶自身引入的不確定度(u3) ，定容時的人為讀數(shù)誤差引入的不確定度(u4)；②標準校準曲線引入的不確定度(u5)；③樣品取樣時引入的不確定度，包括：萃取水樣量取時量筒自身的準確程度引入的不確定度(u6)，量取時人為讀數(shù)誤差引入的不確定度(u7) ；④μECD檢測器響應值引入的不確定度(u8)。

除上述影響因素外，還應考慮到萃取樣品處理過程中引入的不確定度(u9)，氣相色譜儀自動進樣器引入的不確定度(u10)。因此，數(shù)學模型按公式(2)計算：

(2)

式中:fprep——樣品萃取過程對測量結果的影響所引入的修正因子；finject——氣相色譜儀自動進樣器對測量結果的影響所引入的修正因子。

上述2個因子的數(shù)學期望均等于1。即:

E(fprep)=E(finject)=1

注：容量瓶與量筒的溶液溫度與校準時不同所引起的體積變化引入的不確定度忽略不計。

2 不確定度評定

2.1 標準溶液配制引入的不確定度

2.1.1 標準液純度引入的相對不確定度

根據(jù)標準物質說明書，標準物質的濃度C毒死蜱為100 μg/mL，不確定度U毒死蜱為0.11 μg/mL，按矩形均勻分布計算(B類評定)，則：

2.1.2 標準工作液稀釋過程中移液管引入的相對不確定度

用移液管移取1.00 mL標準樣品溶液移液管校準證書給出擴展不確定度為5 μL，按矩形分布計算(B類評定)，則：

2.1.3 標準溶液定容過程中容量瓶自身引入的相對不確定度

B級單標線10 mL 容量瓶最大誤差±0.04 mL，按矩形分布計算(B類評定)，則：

2.1.4 定容時人為讀數(shù)誤差引入的相對不確定度

定容分散性引入的相對不確定度可根據(jù)重復量取實驗(數(shù)據(jù)見表1)，計算(A類評定),則：

表1 10 mL容量瓶重復定容實驗結果Tab.1 Experimental results of repeated constant volume of 10 mL volumetric bottle

2.2 標準校準曲線引入的不確定度

配制一系列濃度的毒死蜱標準溶液，其濃度分別為0.20 μg/mL、1.00 μg/mL、5.00 μg/mL、10.0 μg/mL、15.0 μg/mL，每一濃度溶液進樣3次，得到相應的峰面積(共15個數(shù)據(jù)，見表2)，用曲線擬合方法(最小二乘法)得到校正曲線方程，y=ax+b，a為斜率，b為截距。則：

計算出實驗標準偏差：

表2 標準系列溶液的測量結果Tab.2 Measurement results of standard series solution

對測定樣品中毒死蜱濃度進行3次測定, 由線性回歸方程求得質控樣品質量濃度分別為10.4 μg/mL、10.0 μg/mL、10.0 μg/mL，平均質量濃度為10.1 μg/mL，則用工作曲線求得樣品濃度引入的相對不確定度(B類評定)計算：

2.3 樣品取樣時引入的不確定度

2.3.1 量筒自身的準確程度引入的相對不確定度

量取水樣所用的250 mL量筒，由檢定規(guī)程JJG 196-2007可知，500 mL量筒的允許誤差為±1.0 mL， 根據(jù)制造商提供的建議，以三角分布估計(B類評定)，由此引入的相對不確定度分量為：

2.3.2 定容時人為讀數(shù)誤差引入的相對不確定度

定容分散性引入的相對不確定度可根據(jù)重復量取實驗(數(shù)據(jù)見表3)，計算(A類評定),則：

表3 500 mL量筒重復量取實驗結果Tab.3 Experimental results of repetitive measurement of 500 mL volumetric cylinder

2.4 檢測器響應值引入的不確定度

由于氣相色譜儀靈敏度很高，所以儀器穩(wěn)定性及測定值分散性是構成檢測器測量不確定度的主要來源，連續(xù)測定6次(濃度數(shù)據(jù)見表4)，以濃度值的分散性計算相對不確定度(A類評定)：

表4 標準工作液重復測定實驗結果Tab.4 Experimental results of repeated determination of standard working solution

2.5 樣品萃取處理過程中引入的不確定度

萃取過程需要經(jīng)過用二氯甲烷分兩次萃取，無水硫酸鈉脫水和濃縮等步驟，要確定每一步驟對測量結果不確定度的貢獻很困難，采用回收率對萃取過程引入的不確定度進行評定。在測試結果為未檢出的樣品中添加0.50 μg/mL的標準溶液，重復測定6次，根據(jù)6次添加回收率的測定結果(見表5)計算平均加標回收率與相對標準偏差，則相對標準不確定度u9(fr)為：

表5 回收試驗測定結果、平均加標回收率及相對標準偏差Tab.5 Result of recovery test, average recovery rate and relative standard deviation

2.6 GC自動進樣器引入的不確定度

進樣量引入的不確定度，主要源于自動進樣器進樣針體積重現(xiàn)性。根據(jù)本氣相色譜儀自動進樣器技術參數(shù)(進樣體積為1 μL，進樣重現(xiàn)性≤0.5%)，按矩形分布計算(B類評定)相對不確定度，則：

3 擴展不確定度

3.1 合成相對標準不確定度

將上述不確定度分量結算結果代入以下公式，計算相對合成不確定度：

3.2 擴展不確定度

測得標準樣品的毒死蜱濃度為Cx=0.36 μg/mL，取95%的置信概率，包含因子k=2，則擴展不確定度為：

U=k·urelCx=0.01 μg/mL

樣品毒死蜱濃度測量結果表示為:(0.36±0.01) μg/mL，k=2。