超高效液相色譜法測定地表水中多環芳烴實驗分析測量不確定度評定

張 明，唐訪良，徐建芬，陳 峰，余 波

(杭州市環境監測中心站，浙江杭州310007)

超高效液相色譜法測定地表水中多環芳烴實驗分析測量不確定度評定

張 明，唐訪良，徐建芬，陳 峰，余 波

(杭州市環境監測中心站，浙江杭州310007)

對超高效液相色譜法測定地表水中16種多環芳烴過程的不確定度進行了評定。通過數學模型分析并計算測試過程中的不確定度分量，最后計算出相對合成標準不確定度和相對擴展不確定度。據分析，在引起不確定度的諸多因素中，回收率引入的不確定度分量最大，其次是測量重復性和標準物質引入的不確定度。

液相色譜;多環芳烴;地表水;不確定度

多環芳烴(PAHs)是廣泛分布于自然界的一類痕量有機污染物，具有致癌、致畸和致突變性［1，2］。目前，世界各地都不同程度受到了PAHs污染。近年來，國內外學者已對各地飲用水中PAHs污染特性展開了大量的研究工作［3，4］。其含量的檢測分析亦已成為飲用水安全中百姓關心、政府關注的重要問題，因此污染物檢測數據的準確性顯得至關重要。為了提供更科學、更完整的檢測數據，測量不確定度逐漸受到各檢測實驗室的重視。我國于1999年發布了《測量不確定度評定與表示》［5］，據此各檢測實驗室對有關測量不確定度的問題進行了廣泛的研究與討論。筆者結合檢測方法和實際操作，參照相關方法［6］對液相色譜測定地表水中多環芳烴污染物的不確定度進行了評定。本文僅評定分析過程的測量不確定度。

1實驗

1.1儀器與試劑

Waters Acquity超高效液相色譜儀(UPLC);色譜柱:Aquity UPLC BEH RP181.7μm 2.1mm×150mm。

多環芳烴標準溶液(200μg/ml，美國Accustandard公司);乙腈、正己烷為色譜純，無水硫酸鈉(分析純)經馬弗爐400℃烘8h;超純水由Mill－Q A－10純水儀制備。

1.2實驗步驟

搖勻水樣并量取1000ml，倒入2000ml分液漏斗中，加入50ml正己烷，振搖5min，靜置分層，收集有機相，重復萃取一遍，合并有機相，加入無水硫酸鈉至有流動的無水硫酸鈉存在，放置30min，脫水干燥。30℃氮吹濃縮至約1ml。用乙腈轉換溶劑，定容1ml。

色譜條件:柱溫45℃;流速0.6ml/min;流動相乙腈/水，梯度洗脫。

1.3數學模型

水中多環芳烴質量濃度的計算公式:

式中:y－試樣中多環芳烴的峰面積;

a－標準曲線的截距;

b－標準曲線的斜率;

c－標準樣品質量濃度，μg/L;

cx－樣品質量濃度，μg/L;

V1－樣品萃取液濃縮后定容的體積，ml;

V2－樣品取樣體積，ml。

由檢測方法和數學模型分析，各不確定度分量之間互不相關，按不確定度傳播律，得到其合成不確定度為:

式中:urel(m1)－前處理引入的相對不確定度;

urel(m2)－多環芳烴標準溶液及其配制過程引入的相對不確定度;

urel(m3)－校準曲線擬合引入的相對不確定度;

urel(m4)－重復測定樣品引入的相對不確

;

2不確定度分量的評定

2.1前處理引入的相對不確定度urel(m1)

2.1.1取樣過程引入的相對標準不確定度urel(V2)

取樣過程的不確定度主要由1000 ml量筒的體積校準和實驗室溫度變化引入的不確定度。1000 ml量筒在20℃時滿刻度最大誤差為10ml;一般實驗室溫度變化在±2℃，水在室溫(20℃)的體積膨脹系數1.80×10－3/℃。按均勻分布考慮，采用B類評定，則不確定度:

2.1.2濃縮過程引入的相對標準不確定度urel(V1)

主要是由1.0 ml氮吹濃縮管的體積校準及實驗室溫度變化引入的不確定度。1ml氮吹濃縮管的允差為±0.05 ml，同2.1.1按均勻分布計算得不確定度:

2.2回收率引入的相對不確定度urel)

回收率引入的不確定度的主要來源是樣品在提取、濃縮、轉移過程中的損失、沾污及基體效應等。為了檢驗該不確定度，對空白樣品進行樣品加標測定，加標量為0.60 μg，結果見表1。

表1回收率引入的相對不確定度結果

200μg/ml多環芳烴標準溶液的相對不確定度為4%，將數據代入回收率不確定度計算公式，則:

對上式計算結果，我們采用t檢驗法對平均回收率與理論回收率(100%)是否有顯著性差異進行檢驗。統計量t為:

本實驗n=6，自由度f=n－1=5，查t分布表(雙側)得t(0.05，5)=2.571。由于計算的統計量t的絕對值均＞2.571，因此，在概率p=95%，可認為所得平均回收率與理論回收率有顯著性差異。由于環境監測中，并不要求使用回收率修正測量結果，在實驗所得平均回收率與理論回收率有顯著性差異的情況下，方法回收率的不確定度則為:

回收率引入的相對不確定度結果見表1。

2.3多環芳烴標準溶液及其配制過程引入的相對不確定度urel(m2)

用乙腈稀釋多環芳烴標準溶液，得到一系列濃度的標準使用溶液，相應的標準溶液、容量瓶、移液器量取體積引入的不確定度分別計算如下:

2.3.1標準溶液的相對不確定度

多環芳烴標準溶液的相對不確定度均為4%，urel(cs)=0.040。

2.3.2各種量器引入的測量不確定度

容量瓶、移液器的不確定度均包括體積校準和實驗室溫度變化引入的不確定度。采用B類評定，按均勻分布考慮，各不確定度分量計算如下:

2.3.2.10.1 ml移液器引入的不確定度urel(V1)

0.1 ml移液器在20℃時的容量允許誤差為±2μl，一般實驗室溫度變化在±2℃，二氯甲烷的體積膨脹系數1.37×10－3/℃，按均勻分布考慮，采用B類評定，則不確定度:

2.3.2.31.0 ml移液器引入的不確定度urel(V3)

1.0 ml移液器在20℃時的容量允許誤差為±10μl，同2.3.2.1計算，則不確定度:

2.3.2.42ml容量瓶引入的相對不確定度urel(V4)

2ml(A級)容量瓶容量誤差為±0.015 ml，多環芳烴標準溶液以乙腈為溶劑，其體積膨脹系數1.37×10－3/℃，實驗室的溫差一般變化在±2℃，采用B類評定，按均勻分布考慮，則不確定度

2.3.2.510ml容量瓶引入的相對不確定度urel(V5)

10ml(A級)容量瓶容量誤差為±0.020 ml，同2.3.2.4計算，則不確定度

稀釋過程中用0.1ml移液器移取0.1ml多環芳烴標準溶液1次，用0.2ml移液器移取0.2ml多環芳烴標準的乙腈溶液2次，用1.0ml移液器移取1.0ml多環芳烴標準的乙腈溶液3次，2ml容量瓶用了5次，10ml容量瓶用了1次。多環芳烴標準溶液的相對不確定度均為4%，urel(cs)=0.040。

2.4標準曲線擬合引入的相對標準不確定度urel(m3)

采用液相色譜法測定多環芳烴，曲線各點質量濃度為1.00、10.0、100、500、1000 μg/L，每個點測定一次。得多環芳烴線性回歸方程y=bc+a。結果見表2。

表2多環芳烴標準系列測定結果

由標準曲線求標準不確定度，按下式計算:

式中:sR—標準曲線的剩余標準差;

a，b—標準曲線的截距和斜率;

p—實際樣品測定次數，p=1;

n—標準曲線的濃度點數，n=5;

cx—實際樣品中多環芳烴質量濃度，μg/L;ci—標準曲線各點質量濃度，μg/L;

c—標準系列標準使用液的質量濃度的平均值，c=323 μg/L;

標準曲線擬合引入不確定度見表3。

表3多環芳烴樣品測定結果

2.5重復測定樣品引入的相對標準不確定度urel(m4)

重復測定6份加標量為0.60 μg空白加標樣，記錄對應的質量濃度值c，計算重復測定樣品的標準差。以第一組數據為cx。

表4多環芳烴水樣加標樣測定結果

2.6合成標準不確定度

地表水中多環芳烴測定的各不確定度分量相互獨立，則相對合成標準不確定度為:

16種多環芳烴的測量相對合成標準不確定度、擴展不確定度如表5所示。

表5水中多環芳烴各組分的合成不確定度和擴展不確定度(mg/L)

3結論

通過對超高效液相色譜法測定地表水中多環芳烴不確定度的評定，得到16種多環芳烴測量的相對擴展不確定度。結果表明，在引起不確定度的諸多因素中，回收率引入的不確定度分量最大，其次是測量重復性和標準物質引入的不確定度。不確定度分量的大小，可為質量控制提供參考依據，即要控制引入不確定度分量大的因素。因此，在目前的檢測水平下，應采取各種措施，改進前處理程序，提高樣品回收率，從而提高檢測精度。

［1］Witt G.Polycyclic aromatic hydrocarbons in water and sediments of the Baltic Sea［J］.Mar Pollut Bull，1995，31(4－12):237－248.

［2］劉淑琴，王鵬.多環芳烴與致癌性 ［J］．環境保護，1995，(9):42－45．

［3］呂愛娟，沈加林，沈小明，等．固相萃?。咝б合嗌V法測定地下水中多環芳烴的技術研究 ［J］．中國環境監測，2009，25(4):19－22．

［4］葉鵬飛，李大義，何德文，等．基于固相微萃取技術的GC法測定水中多環芳烴 ［J］．干旱環境監測，2010，24(4):202－204．

［5］JJF1059－1999，測量不確定度評定與表示［S］．

［6］HJ478－2009，水質多環芳烴的測定 液液萃取和固相萃取高效液相色譜法［S］．

An Evaluation of the Measuring Uncertainty in Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons(PAHs)in the Surface Water by the Ultra－Performance Liquid Chromatography(UPLC)

ZHANG Ming，TANG Fang－liang，XU Jian－fen，CHEN Feng，YU Bo
(Hangzhou Environmental Monitoring Centre，Hangzhou Zhejiang 310007 China)

The study is to evaluate the uncertainty of measuring 16 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons(PAHs)in the surface water with UPLC through the analysis and calculation by the mathematical modeling．The uncertainty of the relative synthesis standard and relative expansion are finally calculated．The analysis reveals that among the different causes of the uncertainty，the recovery is the biggest contributor，that is followed by the repeat of measuring and reference material．

UPLC;PAHs;surface water;uncertainty

X83

A

1673－9655(2012)05－0122－06

2012－02－29

張明(1981－)，男，碩士，工程師，主要研究方