硅膠管中乙二醇盲樣的測定及其不確定度評定

萬永彪， 李 潔， 楊中智， 張 琪

(1.新鄉(xiāng)市職業(yè)病防治研究所檢測檢驗(yàn)科； 2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003)

乙二醇是常見的有機(jī)化工原料，在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛[1]，常用作溶劑、防凍劑以及合成滌綸的原料。乙二醇屬低毒類化合物，若勞動者長期接觸也可造成神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)以及肝腎等機(jī)體損害[2]。國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工作場所乙二醇的相關(guān)職業(yè)接觸限值[3]，因而測定工作場所空氣中乙二醇濃度在職業(yè)衛(wèi)生檢測中具有重要意義。我國《檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定評審準(zhǔn)則》[4](2016版)中條款4.5.15明確規(guī)定：檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)需要建立和保持應(yīng)用評定測量不確定度的程序。本實(shí)驗(yàn)室在參加全國職業(yè)衛(wèi)生室間比對乙二醇盲樣考核項(xiàng)目中，結(jié)合自身實(shí)際情況，依據(jù)國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GBZ/T 300.86-2017[5]對硅膠管中乙二醇盲樣的含量進(jìn)行測定，并依據(jù)國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF 1059.1-2012[6]對乙二醇盲樣檢測過程中的不確定度進(jìn)行評定和分析，識別影響乙二醇盲樣測定不確定度的關(guān)鍵因素，探討減少不確定度的有效途徑，以期為職業(yè)衛(wèi)生檢測實(shí)驗(yàn)室乙二醇濃度測量不確定度的評定提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品來源 中國疾病預(yù)防控制中心職業(yè)衛(wèi)生與中毒控制所。

1.2 儀器與試劑 安捷倫7890A型氣相色譜儀(美國安捷倫公司)，氫火焰離子化檢測器(FID)，HP-INNOWAX毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，配備自動進(jìn)樣系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)所用試劑：乙二醇標(biāo)準(zhǔn)樣(色譜純，天津市津科精細(xì)化工研究所)；甲醇(色譜鑒定無干擾雜峰，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司)；硅膠管中乙二醇質(zhì)控樣來源于中國疾病預(yù)防控制中心職業(yè)衛(wèi)生與中毒控制所。

1.3 實(shí)驗(yàn)部分

1.3.1 儀器條件 汽化室溫度：250 ℃；柱溫：初始溫度80 ℃，以20 ℃·min-1升至180 ℃，保持3 min；柱載氣流量為1.0 mL·min-1；氫氣流量：50 mL·min-1，空氣流量：350 mL·min-1，尾吹氣：25 mL·min-1，檢測器溫度為300 ℃；進(jìn)樣量：1.0 μL。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制和測定 以甲醇為溶劑，先配制乙二醇標(biāo)準(zhǔn)儲備液(10.01 μg·μL-1)，再依次配制乙二醇濃度分別為0.00、20.02、40.04、80.08、120.12和160.16 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。將配制好的標(biāo)準(zhǔn)系列分別進(jìn)樣1.0 μL，每個(gè)濃度點(diǎn)平行進(jìn)樣3次，得到不同濃度待測物質(zhì)色譜圖，由峰面積積分平均值對應(yīng)濃度的關(guān)系得出線性回歸方程。

1.3.3 樣品處理測定 將盲樣(管中硅膠)倒入2 mL解吸瓶中，準(zhǔn)確加入1.0 mL甲醇解吸液，密封振搖1 min，放置30 min，搖勻，供測定。在與標(biāo)準(zhǔn)系列相同的操作條件下進(jìn)樣1.0 μL盲樣樣品，測得樣品峰面積，代入線性回歸方程中，可得待測組分的濃度；樣品濃度經(jīng)體積換算后按每支μg報(bào)告結(jié)果。將中國疾病預(yù)防控制中心職業(yè)衛(wèi)生與中毒控制所的質(zhì)控樣同盲樣處理。

2 結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線和方法的檢出限 用2～20 μL可調(diào)移液器準(zhǔn)確取0、2.0、4.0、8.0、12.0、16.0 μL的乙二醇標(biāo)準(zhǔn)儲備液，用甲醇稀釋至1.0 mL。將配制好的標(biāo)準(zhǔn)系列分別進(jìn)樣1.0 μL，每個(gè)濃度點(diǎn)平行進(jìn)樣3次，以乙二醇的調(diào)整保留時(shí)間定性，取峰面積積分平均值對應(yīng)濃度的關(guān)系得出線性回歸方程：y=3.130 8x-0.293 0(r=0.999 5)；方法的檢出限(相當(dāng)于3倍噪聲值)為 1.1 μg·mL-1；以采集1.5 L空氣樣品計(jì)，最低檢出濃度為0.7 mg·m-3。

2.2 精密度實(shí)驗(yàn) 配制不同濃度(20.02、40.04和120.12 μg·mL-1)的乙二醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，按上述條件，每一個(gè)濃度進(jìn)行6次平行進(jìn)樣測定，計(jì)算平均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)等參數(shù)。其中，不同質(zhì)量濃度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.7%～1.7%。見表1。

2.3 解吸效率實(shí)驗(yàn) 取3組空白硅膠管，每組6支，分別加入低、中、高3個(gè)不同劑量的乙二醇，密封硅膠管，放置過夜，分別按上述條件解吸供測定，計(jì)算解吸效率。在本方法條件下，乙二醇的平均解吸效率為96.5%～101.6%。見表2。

表1 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果(n=6)

表2 解吸效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果(n=6)

2.4 盲樣測定結(jié)果 對硅膠管中乙二醇盲樣樣品進(jìn)行處理后，重復(fù)測定6次取平均值。盲樣測定結(jié)果為每支81.9 μg。中國疾病預(yù)防控制中心職業(yè)衛(wèi)生與中毒控制所反饋的職業(yè)衛(wèi)生檢測能力盲樣考核結(jié)果為滿意。

3 不確定度的評定

3.1 不確定度分量分析

在實(shí)驗(yàn)中，1 mL吸量管用到6次，故合成得到標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和稀釋過程中產(chǎn)生的不確定度為：

=0.009 8

3.1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對不確定度 配制乙二醇的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，測定各標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜峰的峰面積值，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)測定3次，取平均值。結(jié)果見表3。計(jì)算得相關(guān)系數(shù)r=0.999 5，標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=3.130 8x-0.293 0。(x為濃度，y為積分峰面積)。

根據(jù)上述相關(guān)數(shù)據(jù)，按下式[8]計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線的剩余標(biāo)準(zhǔn)差(SR)：

式中：yi—曲線各點(diǎn)的峰面積；xi—標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的濃度值，μg·mL-1；a—標(biāo)準(zhǔn)曲線截距；b—標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率；n—標(biāo)準(zhǔn)系列濃度點(diǎn)共測量次數(shù)，18。

表3 乙二醇標(biāo)準(zhǔn)溶液及樣品測得結(jié)果

按下面公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對不確定度。

3.1.4 樣品重復(fù)測定產(chǎn)生的相對不確定度 對硅膠管中乙二醇盲樣樣品進(jìn)行處理后，重復(fù)測定6次。結(jié)果分別為82.6、81.0、82.1、81.3、81.6、82.8 μg/支，平均值為81.9 μg/支，標(biāo)準(zhǔn)偏差s=0.721。樣品重復(fù)性測定產(chǎn)生的相對不確定度為：

3.2 合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度 綜合以上，可計(jì)算氣相色譜法測定硅膠管中乙二醇盲樣的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

=0.015 8

故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：ux=81.9×0.015 8=1.3 μg/支

取包含因子k=2(95%置信區(qū)間)，則擴(kuò)展不確定度為：

U=k×ux=2×1.3=2.6 μg/支

3.3 不確定度報(bào)告 本實(shí)驗(yàn)通過氣相色譜法測定硅膠管中乙二醇盲樣的擴(kuò)展不確定度為U=2.6 μg/支，硅膠管中乙二醇盲樣結(jié)果報(bào)告為：(81.9±2.6)μg/支，k=2。

4 討論

本研究采用溶劑解吸-氣相色譜法測定了硅膠管中乙二醇盲樣，并對檢測過程中的不確定度進(jìn)行評定，得出測量的擴(kuò)展不確定度。硅膠管中乙二醇盲樣經(jīng)甲醇溶液解吸，HP-INNOWAX毛細(xì)管色譜柱分離，氫火焰離子化檢測器檢測，峰面積定量的氣相色譜法分析其含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本方法測定乙二醇的效果良好。通過對檢測過程中各不確定度分量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度分量對合成不確定度的貢獻(xiàn)最大,與梁高洲等[9-12]報(bào)道基本一致。針對本實(shí)驗(yàn)中乙二醇盲樣的測定，結(jié)合前期多次預(yù)實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際操作中遇到的問題，為得到更為準(zhǔn)確、合理的檢測數(shù)據(jù)，筆者認(rèn)為可以在以后的實(shí)驗(yàn)過程中更加注重這兩個(gè)方面：配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，選擇精密度高的量具容器[13-15]，保證相關(guān)輔助設(shè)備、量具容器等在檢定(或校準(zhǔn))有效期內(nèi)并處于正常使用狀態(tài)；同時(shí)在檢測方法允許的前提下盡可能減少標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋次數(shù)，并嚴(yán)格規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制過程[16-17]。在標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合方面，選擇合格、純度高的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及試劑，實(shí)驗(yàn)所用試劑、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(色譜純)、有證書的國家質(zhì)控樣等均應(yīng)在有效期內(nèi)并滿足實(shí)驗(yàn)分析要求；同時(shí)調(diào)整儀器的相關(guān)條件，使儀器達(dá)到最佳狀態(tài)?？梢赃M(jìn)行多次預(yù)實(shí)驗(yàn)，通過預(yù)實(shí)驗(yàn)，使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法摸索出最佳儀器條件，如柱溫、檢測室溫度、載氣流量等，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度水平對應(yīng)于色譜峰積分面積的大致范圍[18-19]。以減少測量過程中不確定度分量，從而提高檢測的準(zhǔn)確度，更好地保證檢測結(jié)果的質(zhì)量。

通過對硅膠管中乙二醇盲樣的測定過程進(jìn)行不確定度分量分析，了解乙二醇盲樣測定值所處范圍及范圍的大小，該方法對職業(yè)衛(wèi)生檢測實(shí)驗(yàn)室乙二醇濃度測量不確定度的評定提供參考，在實(shí)際工作中具有一定的實(shí)用價(jià)值。本研究采用溶劑解吸-氣相色譜法測定了硅膠管中乙二醇盲樣，考核結(jié)果評定為滿意。同時(shí)對乙二醇盲樣檢測過程中的不確定度進(jìn)行評定，得出測量的擴(kuò)展不確定度。嚴(yán)格把控檢測過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)前處理和曲線擬合等步驟的質(zhì)量控制，減少測量過程中的不確定度，有助于提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。該不確定度評定方法在實(shí)際測定工作中具有一定的實(shí)用價(jià)值，也是完善實(shí)驗(yàn)室檢測結(jié)果和保證檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要方式之一。