液相色譜-原子熒光聯用儀校準方法探討

(山東省計量科學研究院，濟南 250014)

1 引言

液相色譜-原子熒光聯用儀是利用高效液相色譜將元素的不同形態進行分離，并通過原子熒光檢測器進行檢測的儀器。該儀器具有結構簡單、分析成本低、靈敏度高、選擇性好、線性范圍寬等優點，逐漸在微量元素形態分析中占有重要地位。近年來，LC-AFS被廣泛用于砷、汞、硒等元素形態的檢測[1-4]。隨著國家對食品安全的重視，液相色譜-原子熒光聯用方法作為食品中甲基汞、無機砷的標準方法寫入了國家標準[5,6]，但相關的國家產品標準和校準規范尚未頒布。

本文通過對國內市場上液相色譜-原子熒光聯用儀了解，剖析其計量技術指標 ，探尋了一套簡單適用的校準方法，供使用單位和計量部門參考。

2 儀器工作原理及結構

液相色譜-原子熒光聯用儀是由色譜分離系統和光譜檢測系統通過專用借口連接組成的。整個聯用裝置由四部分組成，即色譜分離系統、反應系統、光譜檢測系統和數據處理系統，其連接原理圖如圖1所示。

圖1 液相色譜-原子熒光聯用儀儀器結構

色譜分離系統將被測元素的不同形態按照在色譜柱中停留時間的不同順序流出，達到按形態進行物理分離的效果；反應系統將色譜分離出來的元素與還原劑反應，轉化為可被原子熒光檢測到的無機態氣體；光譜檢測系統將被測試元素定量轉化為可被檢測的光譜信號；數據處理系統負責記錄這些數據并進行相應的處理[1]。

3 儀器主要技術指標及要求

儀器性能評價項目主要分為外觀、流量設定值誤差、流量穩定性誤差、噪聲、漂移、最小檢測量、測量線性、測量重復性作為主要評價項目。上述項目的設置參考了液相色譜及原子熒光光度計的主要計量項目，使得檢定項目與之既有相關性，又有其自身計量特性。

綜上所述，儀器檢定的主要指標如表1所示。

表1 液相色譜-原子熒光聯用儀主要計量技術指標

4 校準用設備及試劑

4.1 校準設備

分析天平、秒表、進樣器、空心陰極燈。

標準物質：一甲基砷溶液標準物質，GBW08668，中國計量科學研究院；二甲基砷溶液標準物質，GBW08669，中國計量科學研究院；亞砷酸根溶液標準物質， GBW08667，中國計量科學研究院；砷酸根溶液標準物質， GBW08666，中國計量科學研究院。

5 校準方法的探討

儀器部分校準方法可參考JJG705—2014《液相色譜儀檢定規程》和JJG939—2009《原子熒光分光光度計檢定規程》[7,8]。

5.1 泵流量設定值誤差SS及流量穩定性誤差SR

校準條件設定參照表2、表3。

表2 流量設定值誤差SS和流量穩定性誤差SR的要求

按表2的要求設定流量，啟動儀器，壓力穩定后，在流動相出口處用事先清洗稱重過的容量瓶收集流動相，同時用秒表計時，收集表2規定時間流出的流動相，在分析天平上稱重，按式(1)、式(2)計算SS和SR。

表3 泵流量設定值誤差及流量穩定性誤差校準數據

(1)

(2)

(3)

式中：Fm：流量實測值，mL/min;

W2：容量瓶+流動相的質量，g；

W1：容量瓶的質量，g；

ρ：實驗溫度下流動相的密度，g/cm3；

t：收集流動相的時間，min；

Fm：同一組測量的算術平均值，mL/min；

Fs：流量設定值，mL/min；

Fmax：同一組測量中流量最大值，mL/min；

Fmin：同一組測量中流量最小值，mL/min。

5.2 噪聲和漂移

開機預熱，按儀器推薦的測量條件設置儀器參數，啟動泵，只注入流動相，不進載流及還原劑，待儀器穩定后記錄基線30min。

基線噪聲即為基線最大峰-峰值與初始值的比值(%)。

如圖2所示，基線最大峰-峰值為2.5mV，初始值為94.5mV，則基線噪聲為：

基線漂移即為30min內基線偏離起始點的最大信號值與初始值比值(%)。

圖2 基線噪聲計算示意圖

圖3 基線漂移計算示意圖

5.3 最小檢測濃度

用進樣器取100μL的3.0 ng/mL的一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)、亞砷酸鈉(III)和As(V)標準混合溶液注入儀器，記錄色譜圖，由色譜峰高和基線噪聲，取信噪比為2時檢測器的檢出量為儀器的最小檢測濃度(ng/mL)。

式中:CL：最小檢測量ng/mL;

Nd：基線噪聲，熒光強度(或mV);

C：標準混合溶液濃度ng/mL;

V：進樣體積μL;

H：標準混合溶液的色譜峰高，熒光強度(或mV)。如圖4所示，以一甲基砷(MMA)為例，3ng/mL一甲基砷的色譜峰高H為178.6mV,基線噪聲Nd為2.5mV，標準溶液的濃度C為3ng/mL，進樣體積V為100，將數據代如公式，得到：

圖4 砷元素形態標準物質(3.0 ng/mL)譜圖

5.4 相關系數

選擇在兩個數量級范圍內，均勻分布的用水稀釋的5個濃度的系列標準溶液，在儀器推薦條件下對每一濃度點分別進行3次平行測定，對MMA和As(V)測量結果熒光強度取算術平均值后，與標準溶液的標準值做線性回歸，按照下式計算其相關系數γ，結果見表4。

Ci：第i種溶液的濃度；

Hi：第i種溶液的峰高或者峰面積；

n：某種組分濃度的個數。

表4 MMA溶液相關系數校準數據

5.5 定性重復性和定量重復性的檢定

對100ng/mL的混標溶液連續進行6次重復測量，分別對MMA和As(V)的保留時間及熒光強度測量重復性(RSD)分別按下式 進行計算，結果見表5。

式中：RSD—定性(定量)測量重復性的相對標準偏差；

表5 儀器定性重復性和定量重復性校準數據

6 結論

本文提出的校準項目和方法經試驗驗證適用于液相色譜-原子熒光聯用儀的校準，操作性強，能夠滿足儀器技術要求以及用戶需求，因此，可以依據此方法對液相色譜-原子熒光聯用儀進行計量校準。