超高效液相色谱法测定地表水中多环芳烃实验分析测量不确定度评定

张 明，唐访良，徐建芬，陈 峰，余 波

(杭州市环境监测中心站，浙江杭州310007)

超高效液相色谱法测定地表水中多环芳烃实验分析测量不确定度评定

张 明，唐访良，徐建芬，陈 峰，余 波

(杭州市环境监测中心站，浙江杭州310007)

对超高效液相色谱法测定地表水中16种多环芳烃过程的不确定度进行了评定。通过数学模型分析并计算测试过程中的不确定度分量，最后计算出相对合成标准不确定度和相对扩展不确定度。据分析，在引起不确定度的诸多因素中，回收率引入的不确定度分量最大，其次是测量重复性和标准物质引入的不确定度。

液相色谱;多环芳烃;地表水;不确定度

多环芳烃(PAHs)是广泛分布于自然界的一类痕量有机污染物，具有致癌、致畸和致突变性［1，2］。目前，世界各地都不同程度受到了PAHs污染。近年来，国内外学者已对各地饮用水中PAHs污染特性展开了大量的研究工作［3，4］。其含量的检测分析亦已成为饮用水安全中百姓关心、政府关注的重要问题，因此污染物检测数据的准确性显得至关重要。为了提供更科学、更完整的检测数据，测量不确定度逐渐受到各检测实验室的重视。我国于1999年发布了《测量不确定度评定与表示》［5］，据此各检测实验室对有关测量不确定度的问题进行了广泛的研究与讨论。笔者结合检测方法和实际操作，参照相关方法［6］对液相色谱测定地表水中多环芳烃污染物的不确定度进行了评定。本文仅评定分析过程的测量不确定度。

1实验

1.1仪器与试剂

Waters Acquity超高效液相色谱仪(UPLC);色谱柱:Aquity UPLC BEH RP181.7μm 2.1mm×150mm。

多环芳烃标准溶液(200μg/ml，美国Accustandard公司);乙腈、正己烷为色谱纯，无水硫酸钠(分析纯)经马弗炉400℃烘8h;超纯水由Mill－Q A－10纯水仪制备。

1.2实验步骤

摇匀水样并量取1000ml，倒入2000ml分液漏斗中，加入50ml正己烷，振摇5min，静置分层，收集有机相，重复萃取一遍，合并有机相，加入无水硫酸钠至有流动的无水硫酸钠存在，放置30min，脱水干燥。30℃氮吹浓缩至约1ml。用乙腈转换溶剂，定容1ml。

色谱条件:柱温45℃;流速0.6ml/min;流动相乙腈/水，梯度洗脱。

1.3数学模型

水中多环芳烃质量浓度的计算公式:

式中:y－试样中多环芳烃的峰面积;

a－标准曲线的截距;

b－标准曲线的斜率;

c－标准样品质量浓度，μg/L;

cx－样品质量浓度，μg/L;

V1－样品萃取液浓缩后定容的体积，ml;

V2－样品取样体积，ml。

由检测方法和数学模型分析，各不确定度分量之间互不相关，按不确定度传播律，得到其合成不确定度为:

式中:urel(m1)－前处理引入的相对不确定度;

urel(m2)－多环芳烃标准溶液及其配制过程引入的相对不确定度;

urel(m3)－校准曲线拟合引入的相对不确定度;

urel(m4)－重复测定样品引入的相对不确

;

2不确定度分量的评定

2.1前处理引入的相对不确定度urel(m1)

2.1.1取样过程引入的相对标准不确定度urel(V2)

取样过程的不确定度主要由1000 ml量筒的体积校准和实验室温度变化引入的不确定度。1000 ml量筒在20℃时满刻度最大误差为10ml;一般实验室温度变化在±2℃，水在室温(20℃)的体积膨胀系数1.80×10－3/℃。按均匀分布考虑，采用B类评定，则不确定度:

2.1.2浓缩过程引入的相对标准不确定度urel(V1)

主要是由1.0 ml氮吹浓缩管的体积校准及实验室温度变化引入的不确定度。1ml氮吹浓缩管的允差为±0.05 ml，同2.1.1按均匀分布计算得不确定度:

2.2回收率引入的相对不确定度urel)

回收率引入的不确定度的主要来源是样品在提取、浓缩、转移过程中的损失、沾污及基体效应等。为了检验该不确定度，对空白样品进行样品加标测定，加标量为0.60 μg，结果见表1。

表1回收率引入的相对不确定度结果

200μg/ml多环芳烃标准溶液的相对不确定度为4%，将数据代入回收率不确定度计算公式，则:

对上式计算结果，我们采用t检验法对平均回收率与理论回收率(100%)是否有显著性差异进行检验。统计量t为:

本实验n=6，自由度f=n－1=5，查t分布表(双侧)得t(0.05，5)=2.571。由于计算的统计量t的绝对值均＞2.571，因此，在概率p=95%，可认为所得平均回收率与理论回收率有显著性差异。由于环境监测中，并不要求使用回收率修正测量结果，在实验所得平均回收率与理论回收率有显著性差异的情况下，方法回收率的不确定度则为:

回收率引入的相对不确定度结果见表1。

2.3多环芳烃标准溶液及其配制过程引入的相对不确定度urel(m2)

用乙腈稀释多环芳烃标准溶液，得到一系列浓度的标准使用溶液，相应的标准溶液、容量瓶、移液器量取体积引入的不确定度分别计算如下:

2.3.1标准溶液的相对不确定度

多环芳烃标准溶液的相对不确定度均为4%，urel(cs)=0.040。

2.3.2各种量器引入的测量不确定度

容量瓶、移液器的不确定度均包括体积校准和实验室温度变化引入的不确定度。采用B类评定，按均匀分布考虑，各不确定度分量计算如下:

2.3.2.10.1 ml移液器引入的不确定度urel(V1)

0.1 ml移液器在20℃时的容量允许误差为±2μl，一般实验室温度变化在±2℃，二氯甲烷的体积膨胀系数1.37×10－3/℃，按均匀分布考虑，采用B类评定，则不确定度:

2.3.2.31.0 ml移液器引入的不确定度urel(V3)

1.0 ml移液器在20℃时的容量允许误差为±10μl，同2.3.2.1计算，则不确定度:

2.3.2.42ml容量瓶引入的相对不确定度urel(V4)

2ml(A级)容量瓶容量误差为±0.015 ml，多环芳烃标准溶液以乙腈为溶剂，其体积膨胀系数1.37×10－3/℃，实验室的温差一般变化在±2℃，采用B类评定，按均匀分布考虑，则不确定度

2.3.2.510ml容量瓶引入的相对不确定度urel(V5)

10ml(A级)容量瓶容量误差为±0.020 ml，同2.3.2.4计算，则不确定度

稀释过程中用0.1ml移液器移取0.1ml多环芳烃标准溶液1次，用0.2ml移液器移取0.2ml多环芳烃标准的乙腈溶液2次，用1.0ml移液器移取1.0ml多环芳烃标准的乙腈溶液3次，2ml容量瓶用了5次，10ml容量瓶用了1次。多环芳烃标准溶液的相对不确定度均为4%，urel(cs)=0.040。

2.4标准曲线拟合引入的相对标准不确定度urel(m3)

采用液相色谱法测定多环芳烃，曲线各点质量浓度为1.00、10.0、100、500、1000 μg/L，每个点测定一次。得多环芳烃线性回归方程y=bc+a。结果见表2。

表2多环芳烃标准系列测定结果

由标准曲线求标准不确定度，按下式计算:

式中:sR—标准曲线的剩余标准差;

a，b—标准曲线的截距和斜率;

p—实际样品测定次数，p=1;

n—标准曲线的浓度点数，n=5;

cx—实际样品中多环芳烃质量浓度，μg/L;ci—标准曲线各点质量浓度，μg/L;

c—标准系列标准使用液的质量浓度的平均值，c=323 μg/L;

标准曲线拟合引入不确定度见表3。

表3多环芳烃样品测定结果

2.5重复测定样品引入的相对标准不确定度urel(m4)

重复测定6份加标量为0.60 μg空白加标样，记录对应的质量浓度值c，计算重复测定样品的标准差。以第一组数据为cx。

表4多环芳烃水样加标样测定结果

2.6合成标准不确定度

地表水中多环芳烃测定的各不确定度分量相互独立，则相对合成标准不确定度为:

16种多环芳烃的测量相对合成标准不确定度、扩展不确定度如表5所示。

表5水中多环芳烃各组分的合成不确定度和扩展不确定度(mg/L)

3结论

通过对超高效液相色谱法测定地表水中多环芳烃不确定度的评定，得到16种多环芳烃测量的相对扩展不确定度。结果表明，在引起不确定度的诸多因素中，回收率引入的不确定度分量最大，其次是测量重复性和标准物质引入的不确定度。不确定度分量的大小，可为质量控制提供参考依据，即要控制引入不确定度分量大的因素。因此，在目前的检测水平下，应采取各种措施，改进前处理程序，提高样品回收率，从而提高检测精度。

［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］刘淑琴，王鹏.多环芳烃与致癌性 ［J］．环境保护，1995，(9):42－45．

［3］吕爱娟，沈加林，沈小明，等．固相萃取－高效液相色谱法测定地下水中多环芳烃的技术研究 ［J］．中国环境监测，2009，25(4):19－22．

［4］叶鹏飞，李大义，何德文，等．基于固相微萃取技术的GC法测定水中多环芳烃 ［J］．干旱环境监测，2010，24(4):202－204．

［5］JJF1059－1999，测量不确定度评定与表示［S］．

［6］HJ478－2009，水质多环芳烃的测定 液液萃取和固相萃取高效液相色谱法［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

张明(1981－)，男，硕士，工程师，主要研究方