丙酮中除蟲脲溶液標準物質研制

曹進喜，李強，谷輝

(威海市計量所，山東威海 264200)

除蟲脲的化學分子式為C14H9ClF2N2O2，屬苯甲酰基苯基脲類殺蟲劑，主要是胃毒和觸殺作用，能夠抑制昆蟲生長需要的幾丁聚糖合成或使其快速降解，使昆蟲幼體蛻皮過程受到限制，停止發(fā)育而致死［1–3］。該產品具有低毒特性，并能有效地防治對有機磷、有機氯有抗性的害蟲，因而被廣泛用于蔬菜、瓜果、糧棉油作物、茶葉、園林等的害蟲防治。

隨著人們對食品安全意識的日益加強，農藥殘留監(jiān)控也受到越來越多的關注［4–10］。由于該類農藥對人類存在潛在危險，世界各個國家都非常重視，并相繼制定嚴格的殘留農藥標準，美國國家環(huán)境保護部門發(fā)布相關技術文件，規(guī)定了除蟲脲在系列產品中的殘留限制含量，國家衛(wèi)生和計生委發(fā)布實施的食品安全國家標準《食品中農藥最大殘留限量》中規(guī)定了食品中除蟲脲的最大殘留量為20 mg／kg。

目前測定果蔬中苯甲酰脲類農藥的色譜方法主要有高效液相色譜法、液相色譜–串聯(lián)質譜法、超高效液相色譜–串聯(lián)質譜法和氣相色譜–質譜法等。采用上述方法進行藥物殘留分析，需要將待測組分與基體進行分離，然后選擇合適的分析手段完成檢測，由于處理步驟復雜，選擇溶劑多樣，各家數(shù)據(jù)存在一定差別，為了使測試數(shù)據(jù)更加準確可靠，必須采用相同溶劑基體的同類農藥溶液標準物質對測試儀器進行校準，采用建立工作曲線的方式，使測試方法得到優(yōu)化。

筆者選用國家有證標準物質作為起始物料，通過稱量、溶解、分裝、密封等操作過程，制備了丙酮中除蟲脲溶液標準物質，制備過程嚴格控制實驗室溫度、濕度，以及漂浮于空氣中的雜質等，使用器具均符合國家檢定計量要求，確保該標準物質量值準確、溯源可靠。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

液相色譜儀：Agilent-1260 型，配可調波長紫外檢測器，美國Agilent 公司；

電子天平：AB204–N 型，分度值為0.000 1 g，瑞士METTLER–TOLEDO 公司；

容量瓶：500 mL，A 級，經檢定合格后使用；

分裝注射器：Dosys174 型，瑞士SOCOREX 公司；

分裝容器：2 mL 安瓿瓶，美國Agilent 公司；

除蟲脲純度標準物質：編號為GBW(E) 060893，純度為99.8%，相對擴展不確定度為0.6%(k=2)，中國計量科學研究院；

丙酮：色譜純，美國Thermo Fisher(中國)有限公司。

1.2 基本制備流程

首先根據(jù)實際需求，進行除蟲脲溶液標準物質的配方設計。對預用溶劑及除蟲脲純物質理化性質進行綜合分析：除蟲脲純品為白色晶體，對光源、熱源比較穩(wěn)定，可以在常溫下穩(wěn)定貯存，在常用有機溶劑丙酮中的溶解度為6.5 g／L，經過理論計算，滿足設計需求。

通過定量溶解方式制備丙酮中除蟲脲溶液標準物質。

采用方差分析法進行統(tǒng)計處理，通過組間方差與組內方差的比較來判定丙酮中除蟲脲溶液標準物質的均勻性。

采用直線擬合的統(tǒng)計方法，對丙酮中除蟲脲溶液標準物質短時間內對非正常儲存溫度和較長時間內常溫貯存的穩(wěn)定性進行評估。

從配制容器、溫度、原料、使用天平、除蟲脲丙酮溶液的均勻性及穩(wěn)定性等各個方面分別進行合理的不確定度評定。

綜上，丙酮中除蟲脲溶液標準物質的基本制備流程見圖1。

圖1 丙酮中除蟲脲溶液標準物質的基本制備流程

1.3 色譜條件

色 譜 柱：SB–C18柱(250 mm×4.6 mm，5 μm，美國Agilent 公司)，流動相：甲醇–水(體積比為85∶15)；檢測波長：300 nm；流量：1.0 mL／min；進樣體積：20 μL。

2 標準物質制備

2.1 標準溶液配制

為避免空氣中灰塵等的影響，配制過程在超凈室中進行，并保持溫度為(20±2)℃。

(1)定量溶解。準備潔凈干燥的燒杯，直接以燒杯為稱量容器，準確稱取除蟲脲0.050 1 g，向燒杯中加入適量丙酮，待完全溶解。

(2)準確定容。將已經完全溶解的除蟲脲丙酮溶液轉移至500 mL 容量瓶中，再用丙酮定容，并且反復上下顛倒搖勻。

(3)密封分裝。將裝有標準溶液的容量瓶、連續(xù)分液注射器及分裝安瓿瓶(2 mL)通過軟管密閉連接，定量分裝，每瓶為1 mL 裝量，共460 瓶，并保持低溫封口，整個過程避免了溶劑揮發(fā)，確保標準溶液特性量值的準確。

(4)保存。依次將分裝后標準溶液編號并粘貼標簽，放置于避光、陰涼的地方貯存。

2.2 標準溶液中除蟲脲的檢測

采用液相色譜法按1.3 色譜條件對丙酮溶劑和制備的丙酮中除蟲脲溶液標準物質進行測定。丙酮溶劑色譜圖見圖2，丙酮中除蟲脲溶液色譜圖見圖3。

圖2 丙酮溶劑色譜圖

由圖2 可知，丙酮保留時間為2.578 min，該丙酮試劑中不含除蟲脲組分。

圖3 丙酮中除蟲脲溶液色譜圖

由圖3 可知，丙酮保留時間為2.578 min，除蟲脲保留時間為4.070 min。

3 結果與討論

3.1 均勻性檢驗

依據(jù)JJF 1343–2012 的規(guī)定，樣品單元數(shù)為300時，抽樣量不少于15 個。按照隨機抽取的原則，從460 個分裝單元中抽取16 個單元(即16 瓶)進行均勻性檢驗。采用色譜法進行分析，在相同條件下，每個單元平行測量3 次，記錄測量值，采用方差分析法進行統(tǒng)計處理，通過組間方差與組內方差的比較來判定標準物質的均勻性［11–13］。

采用液相色譜法對丙酮中除蟲脲溶液標準物質進行檢測，數(shù)據(jù)列于表1。按照均勻性檢驗數(shù)據(jù)處理方法，自由度ν1=15，ν1=32，取給定的顯著性水平α=0.05，查表得F 臨界值為1.99。由表1 統(tǒng)計結果可知，總平均值為99.92 μg／mL。計算得組間差方和為5.75，組內差方和為10.67，組間方差=0.38，組內方差s22=0.33，計算得F實驗值為1.15，

表1 均勻性檢驗結果 μg／mL

小于查表所得F 臨界值1.99，從而可以判定分裝后的除蟲脲標準溶液是均勻的。

3.2 穩(wěn)定性檢驗

對已進行均勻性檢驗合格的標準溶液，需要進行短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性檢驗。短期穩(wěn)定性評估主要是考察短時間內非正常貯存溫度對標準物質特性值的影響，本實驗設計溫度為50℃，時間為10 天，測試安排為每天連續(xù)測定，測試方法和測試儀器與均勻性檢驗一致，每個樣品重復測量3 次，以平均值作為統(tǒng)計值，用回歸曲線法進行穩(wěn)定性監(jiān)測結果的判斷。

除蟲脲標準溶液的短期穩(wěn)定性測試結果列于表2。

表2 短期穩(wěn)定性測試結果

采用回歸曲線進行穩(wěn)定性判斷是以測試時間T為橫坐標，以標準溶液中除蟲脲含量c 為縱坐標建立數(shù)學模型，得到回歸曲線c=a+β1T，進行t 檢驗，即根據(jù)自由度查表得到t 臨界值，根據(jù)回歸曲線計算斜率β1的絕對值與斜率標準偏差的比值，該比值和t 臨界值進行比較。通過表2 數(shù)據(jù)計算可得：斜率β1的絕對值為0.002，β1標準偏差為0.019，兩者比值小于查表得到的t 臨界值(t=2.31)，表明回歸曲線斜率不顯著，在周期為10 天、高溫50℃的貯存條件下，沒有觀察到丙酮中除蟲脲標準溶液量值的明顯不穩(wěn)定。

長期穩(wěn)定性是考察在較長周期內正常保存條件下該溶液標準物質特性值的穩(wěn)定性，測試時間安排按照前密后疏的原則，測試周期通常為13 個月，測試方法和測試儀器與均勻性檢驗一致，每個樣品重復測量3 次，以平均值作為統(tǒng)計值，用回歸曲線法進行穩(wěn)定性監(jiān)測結果的判斷。長期穩(wěn)定性測試結果列于表3。

表3 長期穩(wěn)定性檢驗結果

通過表3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算可得：斜率β1的絕對值為0.042，β1標準偏差s(β1)為0.026，兩者比值小于查表得到的t 臨界值(t=2.31)，表明回歸曲線斜率不顯著，在較長周期12 個月的正常貯存條件下，沒有觀察到丙酮中除蟲脲標準溶液量值的明顯不穩(wěn) 定。

3.3 標準溶液的定值

3.3.1 定值方法

丙酮中除蟲脲溶液標準物質是基于重量–容量法，通過定量溶解定容的方式配制得到。依據(jù)起始物料除蟲脲質量、純度和溶液最終定容體積，其特性量值按式(1)計算。

式中：c——丙酮中除蟲脲的質量濃度，μg／mL；

m——除蟲脲純度標準物質的質量，g；

w——除蟲脲純度標準物質的純度，%；

V——標準溶液定容體積，mL。

經過計算，丙酮中除蟲脲溶液標準物質定值結果為100 μg／mL。

3.3.2 定值結果驗證

為了進一步證明上述制備的丙酮中除蟲脲標準溶液量值準確可靠，需要進行特性量值比對。比對過程：以上述制備的標準溶液為標準，與國家二級標準物質GBW(E) 081501 丙酮中除蟲脲溶液標準物質(標準值為100 μg／mL，擴展不確定度為2%)進行量值測試結果比對，將測試結果比對誤差與標準溶液不確定度進行比較，結果列于表4。由表4 結果可知，研制的溶液標準物質與已經批準的標準物質水平相當，說明本實驗采用稱量–容量法配制的標準溶液，其量值是準確可靠的。

表4 國內除蟲脲溶液標準物質比對分析結果 μg／mL

3.3.3 不確定度評定

從除蟲脲丙酮標準溶液制備整體過程的每一環(huán)節(jié)逐一分析，科學判斷該標準物質總不確定度主要產生于以下幾個方面［14–15］：

(1)制備使用起始物料除蟲脲純品引入的不確定度，根據(jù)標物證書計算原料純度引入的相對標準不確定度up=0.6%／2=0.3%。

(2)稱量用電子天平的分度值0.000 1 g，稱量樣品m=50.1 mg，按照均勻分布，k 3= ，所以電子天平分度值引入的相對標準不確定度：

天平最大允許誤差為0.5 mg，稱量樣品m=50.1 mg，按照均勻分布，，所以電子天平最大允許誤差引入的相對標準不確定度：

合成得稱量過程引入的相對標準不確定度：

(3)制備過程標準溶液定容是使用500 mL 的容量瓶，規(guī)格為A 級，最大允許誤差為±0.25 mL，按均勻分布考慮，，則容量瓶引入的相對標準不確定度：

(4)溶液配制環(huán)境溫度為(20±2)℃，丙酮體積膨脹系數(shù)為1.43×10–3／℃，按均勻分布考慮，，則由溫度變化引起的體積誤差引入的相對標準不確定度：

(5)根據(jù)均勻性測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算表明，選擇色譜方法評估該標準溶液的均勻性重復性良好，所以由均勻性影響因素對定值結果引入的相對標準不確定度：

(6)通過穩(wěn)定性測量結果統(tǒng)計，該溶液標準物質在12 月內正常保存條件下特性量值的不穩(wěn)定性是不明顯的，所以由穩(wěn)定性影響因素對定值結果引入的相對標準不確定度：

以上各個不確定分量均對定值結果有一定影響，而且彼此之間互不相關，則合成相對標準不確定度：

取包含因子k=2，則相對擴展不確定度：

研制的丙酮中除蟲脲溶液標準物質定值結果為100 μg／mL，相對擴展不確定度為2%(k=2)。

4 結論

(1)基于稱量–容量法以分步定量溶解方式制備的丙酮中除蟲脲溶液標準物質，除蟲脲濃度量值滿足均勻性F 檢驗和穩(wěn)定性t 檢驗，與國家相關標準物質測試結果比對，量值符合技術要求。

(2)制備的除蟲脲丙酮溶液標準物質可用于測定果蔬、茶葉、土壤等中除蟲脲類殘留農藥日常分析與檢測，同時適用于相關方法評價、儀器工作曲線建立及校準。