五氯苯溶液標準樣品的制備及量值評定

趙亞嫻，王偉，劉海萍，黃林艷，魯炳聞，楊剛，房麗萍

(國家環境保護污染物計量和標準樣品研究重點實驗室(籌)，環境保護部標準樣品研究所，北京100029)

五氯苯溶液標準樣品的制備及量值評定

趙亞嫻，王偉，劉海萍，黃林艷，魯炳聞，楊剛，房麗萍

(國家環境保護污染物計量和標準樣品研究重點實驗室(籌)，環境保護部標準樣品研究所，北京100029)

介紹甲醇中五氯苯溶液標準樣品的研制過程，五氯苯溶液標準樣品采用稱量法制備，配制濃度為100 μg/mL。通過氣相色譜－質譜法對其進行均勻性檢驗和穩定性檢測，結果顯示標準樣品均勻性良好，在24個月監測期內量值穩定。不確定度評估結果顯示相對擴展不確定度為3%(k=2)。研究結果表明研制的標準樣品量值準確可靠，可用于五氯苯相關的環境監測和科學研究工作。

五氯苯;標準樣品;均勻性;穩定性;不確定度

0 引言

五氯苯(Pentachlorobenzene)是一類典型的持久性有機污染物，氯化程度高，物理化學性質穩定，被廣泛應用于殺蟲劑、阻燃劑和絕緣液［1］，對人類健康和生態環境具有潛在威脅［2］。因此，在2009年5月被列入《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》第四次締約方大會的新增受控名單中［3］。目前，我國對五氯苯的環境監測及污染控制已經全面展開。準確可靠的監測數據是評價我國五氯苯污染狀況和制定污染控制對策的基礎。

為了規范五氯苯監測方法，環境保護部相繼頒布了HJ 621－2011《水質氯苯類化合物的測定氣相色譜法》［4］和HJ 699－2014《水質有機氯農藥和氯苯類化合物的測定氣相色譜－質譜法》［5］兩項標準。標準樣品在保證分析方法的準確性及量值溯源性方面具有重要作用，是環境監測不可缺少的標準量具。然而目前國內尚無有與之配套的甲醇中五氯苯標準樣品。

因此，為了滿足我國環境中五氯苯的監測工作的需求，本研究制備了甲醇中五氯苯溶液標準樣品，考察了其均勻性和穩定性，并對定值結果進行了不確定度評定。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

AE 160精密電子天平(瑞士Mettler公司); 7890A氣相色譜－5973C質譜聯用儀(美國Agilent公司);FPS2－SS安瓿瓶自動灌封機(美國Cozzoli公司);DN64烘箱(日本Yamato公司);五氯苯(證書純度為99.5%±0.5%);甲醇中五氯苯溶液:100 μg/mL;甲醇中六氯苯溶液:100 μg/mL;甲醇為HPLC級。

1.2 儀器工作條件

本研究采用氣相色譜－氫火焰離子化檢測法(GC－FID)進行五氯苯純品的純度驗證，以氣相色譜－質譜法(GC－MS)進行標準樣品定值以及均勻性、穩定性檢測。

1.2.1 GC－FID工作條件

1)氣相色譜測定條件:HP－5色譜柱(30 m× 0.25 mm，0.25 μm)，進樣口溫度220℃;分流進樣，分流比為10∶1;載氣為高純氦氣(純度99.999%)，載氣流量為1.0 mL/min。升溫程序:初始溫度80℃，保持1 min，再以20℃/min速率升溫至200℃，保持2 min。

2)FID檢測器條件:FID溫度:250℃;H2流量為65 mL/min，空氣壓力為50 kPa。

1.2.2 GC－MS工作條件

1)氣相色譜測定條件:HP－5MS色譜柱(30 m× 0.25 mm，0.25 μm)，進樣口溫度250℃，分流進樣，分流比為20∶1;載氣為高純氦氣(純度為99.999%)，載氣流量為1.0 mL/min。升溫程序:初始溫度80℃，保持1 min，再以20℃/min速率升溫至200℃，保持2min。

2)質譜條件:采用電子轟擊源(EI源)對樣品進行離子化，離子源溫度:230℃;四極桿溫度:150℃;接口溫度:250℃;采用選擇離子模式(SIM)，五氯苯選擇離子為m/z 250，252;內標物六氯苯的選擇離子為m/z 284，286。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

本試驗標準樣品采用稱量法配制。根據純品純度、目標濃度以及配制體積等參數計算所需稱量質量。在(20±1)℃的超凈間內，將準確稱量的五氯苯純品0.1003 g(精確至0.0001g)置于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解并完全轉移至預先加入500 mL甲醇的1000 mL容量瓶中，定容至刻度線并充分搖勻。配制過程需用甲醇多次清洗容量瓶以確保轉移完全。標準溶液轉移至潔凈樣品瓶中密封并置于低溫冰柜－18℃冷凍約1 h。用自動灌封機將其分裝于2 mL棕色安瓿瓶中，灌封體積1.2 mL，共裝700瓶。

1.3.2 樣品均勻性檢測

根據GB/T 15000.3——2008《標準樣品工作導則》(3)［6］以及HJ/T 173——2005《環境標準樣品研復制技術規范》［7］的要求，當所制成的環境標準樣品總單元數≤1000時，隨機抽取樣品數一般為10～20個。考慮到本研究五氯苯溶液標準樣品研制數量為700支，因此我們在標準樣品灌封的前、中、后期隨機取樣10支，每支重復測定3次，以單因素方差分析法(F檢驗)對數據進行統計分析，檢驗標準樣品的均勻性。

1.3.3 樣品穩定性檢測

按照環境標準樣品研制技術要求［6，7］，本試驗考察了樣品在室溫和4℃冷藏條件下長期保存的穩定性。按照先密后疏的原則，在配制完成后的當月、1個月、3個月、6個月、9個月、12個月、18個月和24個月檢測五氯苯含量的變化。每次隨機抽取室溫和冷藏保存條件下樣品各3支，每支樣品平行測定3次，以3支樣品測定的平均值作為該時間點穩定性檢驗數據。采用t檢驗方法進行數據計算及穩定性評估。

1.3.4 定值及不確定度評估

本標準樣品采用配制值作為標準值。特性量值不確定度UCRM的評定參考文獻［8－9］方法，通過測定配制過程中產生的不確定度、標準樣品不均勻性引起的不確定度，以及有效期內量值不穩定引起的不確定度的合成并擴展(包含因子k=2)獲得。

2 結果與討論

2.1 純度測試結果

純品平行測定6次后采用色譜面積歸一化法計算其純度值。結果顯示五氯苯純度測試均值為99.81%，與純度證書給定的標準值范圍一致。本試驗采用證書給定的純度值計算所需純品質量。

2.2 方法的標準曲線和精密度

分別移取五氯苯和六氯苯標準溶液配制成質量濃度為1.0，2.5，5.0，10，15 μg/mL的五氯苯標準溶液系列(含內標六氯苯質量濃度為10 μg/mL)，按照儀器工作條件進行測定。結果顯示，五氯苯質量濃度在1.0～15 μg/mL的范圍內呈線性，線性方程為y=0.9413x+0.0033，相關系數為0.9999。

按照相同的測試條件，對濃度為5.0 μg/mL的同一樣品平行測定10次，結果見表1。由表1可知，在定值范圍內，五氯苯的相對標準偏差小于5%。以上結果表明，建立的方法精密度和準確度良好，符合本試驗的分析要求。

表1 精密度和準確度測定結果(n=10)

2.3 均勻性檢驗

本研究中均勻性結果如表2所示，根據標準樣品工作導則及技術規范［6，7］的要求，采用單因素方差分析法(F檢驗)進行均勻性評價。其中，本次檢驗組間自由度為9，組內自由度為20，臨界值F0.05(9，20)=2.39。統計分析獲得標準樣品組間和組內的平方和SS均為2.93;均方MS分別為0.325和0.147，組間方差及組內方差的比為2.22，小于統計檢驗的臨界值。因此可判定所研制的甲醇中五氯苯溶液標準樣品是均勻的。

表2 均勻性檢驗結果(n=3) μg/mL

2.4 穩定性檢驗

已有文獻報道，氯苯類物質在甲醇介質中具有良好的短期穩定性［10］，因此本研究僅對研制標準樣品的長期穩定性進行了考察。五氯苯溶液標準樣品在室溫和冷藏條件下的濃度變化如圖1所示，24個月監測期內甲醇中五氯苯含量并無顯著性變化。

圖1 室溫和冷藏條件下穩定性檢驗結果

進一步采用t檢驗對24個月內五氯苯檢測結果進行穩定性評價。由表3數據可知，時間斜率|b1|＜t0.95，n－2×s(b1)，表明甲醇中五氯苯溶液標準樣品在室溫和冷藏條件下保存24個月穩定性均良好。考慮到標準樣品在使用過程中的便利性，建議用戶可在室溫條件下保存甲醇中五氯苯標準樣品。

表3 穩定性檢驗統計結果

2.5 定值與不確定度評定

本研究的定值方法采用以稱量法為基礎的配制值為標準值，最終甲醇中五氯苯溶液標準樣品的標準值為100 μg/mL。特性值不確定度主要參考文獻報道的方法［8－9］進行評定。由于氯苯在甲醇中具有良好的短期穩定性［10］，故對樣品因運輸及環境因素引入的短期穩定性不確定度忽略不計。本研究中標準樣品標準值的合成不確定度uCRM表示為:

式中:uchar——配制不確定度分量;

ubb——均勻性不確定度分量;

ults——長期穩定性不確定度分量。

2.5.1 不確定度分量計算

①配制不確定度分量(uchar)

配制不確定度分量主要由純度P、稱量質量m以及定容體積V引起的不確定度組成。按下式進行計算:

②均勻性不確定度分量(ubb)

由樣品不均勻引入的不確定度分量通過方差分析瓶間的標準偏差(Sbb)，當組間方差大于組內方差時，均勻性不確定度分量ubb= Sbb。本試驗中ubb=0.25 μg/mL

③長期穩定性不確定度分量(ults)

甲醇中五氯苯溶液標準樣品的穩定性檢驗數據顯示，甲醇中五氯苯在24個月監測期內是穩定的。經線性擬合數據獲得長期不穩定性引入的不確定分量ults=0.77 μg/mL。

2.5.2 不確定度分量合成

將上述計算獲得的不確定度分量按照式(1)進行合成，最終得到甲醇中五氯苯溶液標準樣品在95%置信水平下，合成不確定度為1.01 μg/mL，包含因子k=2時，相對擴展不確定度為3%。

2.6 量值比對

本研究采用與國外同類標準樣品進行量值比對分析來驗證所研制的甲醇中五氯苯溶液標準樣品定值結果的準確性，并按下式對結果進行評價:

式中:xCRM——國外同類標準樣品的標準值，100 μg/mL;

xmeas——國外同類標準樣品的測定均值;

uCRM——國外同類標準樣品的不確定度，5 μg/mL;

umeas——測量結果的標準偏差;

k——置信水平95%時的包含因子，通常取值為2。

以同樣的儀器方法對國外標準樣品進行測定，平行測定3次。最終測定結果為99.76 μg/mL，標準偏差為0.11 μg/mL，測定結果在其不確定度范圍內。進一步經計算可知:，表明甲醇中五氯苯溶液標準樣品與國外同類標準樣品具有良好的量值一致性，定值結果準確可靠。

3 結束語

本研究研制的甲醇中五氯苯溶液標準樣品具有良好的均勻性和穩定性。采用國際通用技術導則評估了量值的不確定度，并與國外同類標準樣品進行量值比對分析，結果顯示本標準樣品量值準確、可靠。甲醇中五氯苯溶液標準樣品的研制填補了國內該項標準樣品的空白，豐富了標準樣品體系。該標準樣品主要用于環境監測分析的工作標準及繪制校準曲線等，可為我國環境監測與科研機構提供技術支撐和量值溯源保障。

［1］魏復盛，國家環境保護總局水和廢水監測分析方法編委會.水和廢水監測分析方法［M］.北京:中國環境科學出版社，2002:123－140.

［2］李賓客，任廣軍，蘆會杰，等.不同形貌的TiO2材料對五氯苯的熱降解［J］.環境化學，2015，34(12):2213－2222.

［4］水質氯苯類化合物的測定氣相色譜法:HJ 621－2011［S］.北京:中國質檢出版社，2011.

［5］水質有機氯農藥和氯苯類化合物的測定氣相色譜－質譜法:HJ 699－2014［S］.北京:中國質檢出版社，2014.

［6］2006標準樣品工作導則(3)標準樣品定值的一般原則和統計方法:GB/T 15000.3－2008/ISO guide 35［S］.北京:中國標準出版社，2008.

［7］環境標準樣品研復制技術規范:HJ/T 173－2005［S］.北京:中國標準出版社，2005.

［8］中國實驗室國家認可委員會.化學分析中不確定度的評估指南［M］.北京:中國計量出版社，2002:159－167.

［9］劉海萍，封躍鵬，房麗萍，等.1，2，3－三氯苯溶液標準樣品量值不確定度的評定［J］.化學試劑，2011，33(12): 1099－1100.

［10］封躍鵬，邱赫男，房麗萍，等.25種VOCs混合溶液標準樣品穩定性及其不確定度研究［J］.分析實驗室，2015，34(10):1169－1173.

(編輯:徐柳)

Development of a solution reference material for pentachlorobenzene in methanol

ZHAO Yaxian，WANG Wei，LIU Haiping，HUANG Linyan，LU Bingwen，YANG Gang，FANG Liping
(Institute for Reference Materials of Ministry of Environmental Protection，State Environmental Protection Key Laboratory of Environmental Pollutant Metrology and Reference Materials Study，Beijing 100029，China)

A reference material(RM)for pentachlorobenzene in methanol was developed.The solution RM of pentachlorobenzene at concentration of 100 μg/mL was prepared by weighing method.Homogeneity test and stability monitoring were measured by gas chromatography－mass spectrometry.Results suggest the solution RM has the good homogeneity and stability during 24－month monitoring period.The expanded uncertainty was 3%(k=2)for pentachlorobenzene after the uncertainty assess.Results showed values of the solution RM developed in this work was accurate and reliable，suggesting the RM can be used for environmental monitoring and other relative research wok of pentachlorobenzene.

pentachlorobenzene;reference material;homogeneity;stability;uncertainty

A

1674－5124(2016)11－0035－04

10.11857/j.issn.1674－5124.2016.11.008

2016－04－19;

2016－06－08

2013年度環境保護部國家環境標準制(修)訂項目(2013－56);環境化學與生態毒理學國家重點實驗室開放基金(KF2014－20)

趙亞嫻(1985－)，女，河北衡水市人，工程師，博士，

主要從事有機標準樣品研制工作。

房麗萍(1980－)，女，正高級工程師，博士，主要從事標準樣品研制工作。