活性炭吸附/二硫化碳解吸—氣相色譜法測定環(huán)境空氣中苯的不確定度評定

彭英

（江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇南京 210000）

《檢測和校準實驗室能力的通用要求》中明確指出校準或檢測實驗室應(yīng)具有測量不確定度的評定程序，實驗室出具證書或報告時，必須包含有關(guān)評定校準或測試結(jié)果的不確定度說明。苯是一種石油化工基本原料，常溫下為一種無色透明液體，具有強烈的芳香氣味。由于苯的揮發(fā)性大，暴露于空氣中很容易擴散。人和動物吸入或皮膚接觸大量苯，會引起急性和慢性苯中毒，苯已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為強烈致癌物質(zhì)。本文采用標準HJ584-2014 的方法使用氣相色譜儀測定空氣中苯系物含量，并對不確定度進行分析。

1.方法原理及操作流程

1.1 方法原理

取出按照標準采完樣品的活性炭管中的活性炭后，加入適量二硫化碳溶劑解析30min，直接用微量注射器將試樣溶液注入氣相色譜的進樣口，氣化后被載氣帶入色譜柱，用氫火焰離子化驗檢測器檢測并記錄色譜圖，根據(jù)苯的色譜峰的保留時間來定性，采用標準溶液外標峰面積來計算待測樣品中苯的含量，再根據(jù)實際采樣體積來計算空氣中苯的最終濃度。

1.2 操作流程

用活性炭來吸附氣體中的苯，然后用1.0mlCS2（二硫化碳）溶液洗脫，再用氣相色譜法測定洗脫液中苯的含量，從而換算出氣樣中苯的濃度，如表1 所示。

表1 測得溶液中苯的濃度（mg·L-1）

當采樣體積為10L 時，測得樣品中苯的濃度為2.03 mg·m-3。

2.建立數(shù)學模式

苯濃度計算公式如下：

C=C0×V2/V1

其中：C—單位體積氣體中苯的含量（mg·m-3）

C0—在洗脫液中苯的濃度（mg·L-1）

V1—大氣采樣體積（L）

V2—洗脫液的體積（ml）

則相對標準不確定度計算為：

其中：U(C)—C 的標準測量不確定度，mg·m-3

U(C0)—C0的標準測量不確定度，mg·L-1

U(V2)—V2的標準測量不確定度，ml

U(V1)—V1的標準測量不確定度，L

3.各量值不確定度的計算

3.1 C0 的不確定度

C0的不確定度由兩部分組成：其一是當由六種標準溶液的濃度—峰面積擬合的直線求得C0時所產(chǎn)生的不確定度；其二是由標準貯備液配制六個標準濃度系列時移液所產(chǎn)生不確定度。

3.1.1 直線擬合所產(chǎn)生的不確定度

用氣相色譜法測定C0，采用標準貯備液200±8mg·L-1配制6 種標準溶液，其濃度分別為0，10，20，30，40，50mg·L-1。每個濃度分別測定3 次，測量色譜峰面積由色譜工作站計算，結(jié)果見表2。

表2 校準曲線各標準點的測量值（峰面積）

苯擬合校準曲線方程表示為：

A=B1C0+B0

其中：A—苯的峰面積；

C0—苯的濃度，mg·L-1；

B1—校準曲線的斜率，B1=1.5404；

B0—校準曲線的截距，B0=0.0683；

對苯C0進行兩次測定，由擬合的直線方程求得C0=20.3mg·L-1，則C0的標準不確定度為：

3.1.2 貯備液配制標準溶液所產(chǎn)生的不確定度

以5mg·L-1標準溶液為例闡述不確定度的大小。

苯貯備液（200±8.0mg·L-1）按40:960（CS2溶劑），是用50μl 取液器和1000μl 取液器來完成的，所以：

C10=Cstock/f25

其中：C10—10 的溶液濃度，mg·L-1

Cstock—貯備液濃度，mg·L-1

f25=（960+40）/40 = 25

對50μl 和1000μl 取液器進行不確定度分析，由標定、校準和使用溫度不同3 個不確定度來源合成給出V40、V1000 的不確定度分別為：0.4μl、8μl，所以：

由此可見，此項不確定度中相對于貯備液的不確定度移液過程中所產(chǎn)生的不確定度完全可以忽略不計，故：

3.2 采樣體積V1 的不確定度

大氣采樣器的氣體體積是儀器根據(jù)實時的溫度、大氣壓自動換算的，據(jù)檢定，10L 氣體的標準偏差為0.8L，按正態(tài)分布（置信水平為0.95），其轉(zhuǎn)換成標準不確定度為0.8/1.96=0.408L，相對標準不確定度為0.408/10=0.0408。

3.3 CS2 洗脫液V2 的不確定度

4.不確定度的有關(guān)量值

計算不確定度公式中各項目的值列在表3 中。

表3 量值及不確定度

5.計算合成標準不確定度

6.計算擴展不確定度

取包含因子K=2（近似95%置信概率），則擴展不確定度為：U = 0.133×2=0.266 ≈0.27mg·m-3

該氣體中苯的濃度為：2.03mg·m-3±0.27mg·m-3。

7.結(jié)論

從上述不確定度分量的分析中看出，本實驗室空氣中苯系物不確定度主要來自于從標準曲線求苯系物含量、解吸體積和采樣體積等。因此，為減小不確定度，要盡量保證曲線的線性擬合，解吸體積和采樣體積的準確性等。