五氯苯溶液标准样品的制备及量值评定

赵亚娴，王伟，刘海萍，黄林艳，鲁炳闻，杨刚，房丽萍

(国家环境保护污染物计量和标准样品研究重点实验室(筹)，环境保护部标准样品研究所，北京100029)

五氯苯溶液标准样品的制备及量值评定

赵亚娴，王伟，刘海萍，黄林艳，鲁炳闻，杨刚，房丽萍

(国家环境保护污染物计量和标准样品研究重点实验室(筹)，环境保护部标准样品研究所，北京100029)

介绍甲醇中五氯苯溶液标准样品的研制过程，五氯苯溶液标准样品采用称量法制备，配制浓度为100 μg/mL。通过气相色谱－质谱法对其进行均匀性检验和稳定性检测，结果显示标准样品均匀性良好，在24个月监测期内量值稳定。不确定度评估结果显示相对扩展不确定度为3%(k=2)。研究结果表明研制的标准样品量值准确可靠，可用于五氯苯相关的环境监测和科学研究工作。

五氯苯;标准样品;均匀性;稳定性;不确定度

0 引言

五氯苯(Pentachlorobenzene)是一类典型的持久性有机污染物，氯化程度高，物理化学性质稳定，被广泛应用于杀虫剂、阻燃剂和绝缘液［1］，对人类健康和生态环境具有潜在威胁［2］。因此，在2009年5月被列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》第四次缔约方大会的新增受控名单中［3］。目前，我国对五氯苯的环境监测及污染控制已经全面展开。准确可靠的监测数据是评价我国五氯苯污染状况和制定污染控制对策的基础。

为了规范五氯苯监测方法，环境保护部相继颁布了HJ 621－2011《水质氯苯类化合物的测定气相色谱法》［4］和HJ 699－2014《水质有机氯农药和氯苯类化合物的测定气相色谱－质谱法》［5］两项标准。标准样品在保证分析方法的准确性及量值溯源性方面具有重要作用，是环境监测不可缺少的标准量具。然而目前国内尚无有与之配套的甲醇中五氯苯标准样品。

因此，为了满足我国环境中五氯苯的监测工作的需求，本研究制备了甲醇中五氯苯溶液标准样品，考察了其均匀性和稳定性，并对定值结果进行了不确定度评定。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

AE 160精密电子天平(瑞士Mettler公司); 7890A气相色谱－5973C质谱联用仪(美国Agilent公司);FPS2－SS安瓿瓶自动灌封机(美国Cozzoli公司);DN64烘箱(日本Yamato公司);五氯苯(证书纯度为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;甲醇为HPLC级。

1.2 仪器工作条件

本研究采用气相色谱－氢火焰离子化检测法(GC－FID)进行五氯苯纯品的纯度验证，以气相色谱－质谱法(GC－MS)进行标准样品定值以及均匀性、稳定性检测。

1.2.1 GC－FID工作条件

1)气相色谱测定条件:HP－5色谱柱(30 m× 0.25 mm，0.25 μm)，进样口温度220℃;分流进样，分流比为10∶1;载气为高纯氦气(纯度99.999%)，载气流量为1.0 mL/min。升温程序:初始温度80℃，保持1 min，再以20℃/min速率升温至200℃，保持2 min。

2)FID检测器条件:FID温度:250℃;H2流量为65 mL/min，空气压力为50 kPa。

1.2.2 GC－MS工作条件

1)气相色谱测定条件:HP－5MS色谱柱(30 m× 0.25 mm，0.25 μm)，进样口温度250℃，分流进样，分流比为20∶1;载气为高纯氦气(纯度为99.999%)，载气流量为1.0 mL/min。升温程序:初始温度80℃，保持1 min，再以20℃/min速率升温至200℃，保持2min。

2)质谱条件:采用电子轰击源(EI源)对样品进行离子化，离子源温度:230℃;四极杆温度:150℃;接口温度:250℃;采用选择离子模式(SIM)，五氯苯选择离子为m/z 250，252;内标物六氯苯的选择离子为m/z 284，286。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备

本试验标准样品采用称量法配制。根据纯品纯度、目标浓度以及配制体积等参数计算所需称量质量。在(20±1)℃的超净间内，将准确称量的五氯苯纯品0.1003 g(精确至0.0001g)置于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解并完全转移至预先加入500 mL甲醇的1000 mL容量瓶中，定容至刻度线并充分摇匀。配制过程需用甲醇多次清洗容量瓶以确保转移完全。标准溶液转移至洁净样品瓶中密封并置于低温冰柜－18℃冷冻约1 h。用自动灌封机将其分装于2 mL棕色安瓿瓶中，灌封体积1.2 mL，共装700瓶。

1.3.2 样品均匀性检测

根据GB/T 15000.3——2008《标准样品工作导则》(3)［6］以及HJ/T 173——2005《环境标准样品研复制技术规范》［7］的要求，当所制成的环境标准样品总单元数≤1000时，随机抽取样品数一般为10～20个。考虑到本研究五氯苯溶液标准样品研制数量为700支，因此我们在标准样品灌封的前、中、后期随机取样10支，每支重复测定3次，以单因素方差分析法(F检验)对数据进行统计分析，检验标准样品的均匀性。

1.3.3 样品稳定性检测

按照环境标准样品研制技术要求［6，7］，本试验考察了样品在室温和4℃冷藏条件下长期保存的稳定性。按照先密后疏的原则，在配制完成后的当月、1个月、3个月、6个月、9个月、12个月、18个月和24个月检测五氯苯含量的变化。每次随机抽取室温和冷藏保存条件下样品各3支，每支样品平行测定3次，以3支样品测定的平均值作为该时间点稳定性检验数据。采用t检验方法进行数据计算及稳定性评估。

1.3.4 定值及不确定度评估

本标准样品采用配制值作为标准值。特性量值不确定度UCRM的评定参考文献［8－9］方法，通过测定配制过程中产生的不确定度、标准样品不均匀性引起的不确定度，以及有效期内量值不稳定引起的不确定度的合成并扩展(包含因子k=2)获得。

2 结果与讨论

2.1 纯度测试结果

纯品平行测定6次后采用色谱面积归一化法计算其纯度值。结果显示五氯苯纯度测试均值为99.81%，与纯度证书给定的标准值范围一致。本试验采用证书给定的纯度值计算所需纯品质量。

2.2 方法的标准曲线和精密度

分别移取五氯苯和六氯苯标准溶液配制成质量浓度为1.0，2.5，5.0，10，15 μg/mL的五氯苯标准溶液系列(含内标六氯苯质量浓度为10 μg/mL)，按照仪器工作条件进行测定。结果显示，五氯苯质量浓度在1.0～15 μg/mL的范围内呈线性，线性方程为y=0.9413x+0.0033，相关系数为0.9999。

按照相同的测试条件，对浓度为5.0 μg/mL的同一样品平行测定10次，结果见表1。由表1可知，在定值范围内，五氯苯的相对标准偏差小于5%。以上结果表明，建立的方法精密度和准确度良好，符合本试验的分析要求。

表1 精密度和准确度测定结果(n=10)

2.3 均匀性检验

本研究中均匀性结果如表2所示，根据标准样品工作导则及技术规范［6，7］的要求，采用单因素方差分析法(F检验)进行均匀性评价。其中，本次检验组间自由度为9，组内自由度为20，临界值F0.05(9，20)=2.39。统计分析获得标准样品组间和组内的平方和SS均为2.93;均方MS分别为0.325和0.147，组间方差及组内方差的比为2.22，小于统计检验的临界值。因此可判定所研制的甲醇中五氯苯溶液标准样品是均匀的。

表2 均匀性检验结果(n=3) μg/mL

2.4 稳定性检验

已有文献报道，氯苯类物质在甲醇介质中具有良好的短期稳定性［10］，因此本研究仅对研制标准样品的长期稳定性进行了考察。五氯苯溶液标准样品在室温和冷藏条件下的浓度变化如图1所示，24个月监测期内甲醇中五氯苯含量并无显著性变化。

图1 室温和冷藏条件下稳定性检验结果

进一步采用t检验对24个月内五氯苯检测结果进行稳定性评价。由表3数据可知，时间斜率|b1|＜t0.95，n－2×s(b1)，表明甲醇中五氯苯溶液标准样品在室温和冷藏条件下保存24个月稳定性均良好。考虑到标准样品在使用过程中的便利性，建议用户可在室温条件下保存甲醇中五氯苯标准样品。

表3 稳定性检验统计结果

2.5 定值与不确定度评定

本研究的定值方法采用以称量法为基础的配制值为标准值，最终甲醇中五氯苯溶液标准样品的标准值为100 μg/mL。特性值不确定度主要参考文献报道的方法［8－9］进行评定。由于氯苯在甲醇中具有良好的短期稳定性［10］，故对样品因运输及环境因素引入的短期稳定性不确定度忽略不计。本研究中标准样品标准值的合成不确定度uCRM表示为:

式中:uchar——配制不确定度分量;

ubb——均匀性不确定度分量;

ults——长期稳定性不确定度分量。

2.5.1 不确定度分量计算

①配制不确定度分量(uchar)

配制不确定度分量主要由纯度P、称量质量m以及定容体积V引起的不确定度组成。按下式进行计算:

②均匀性不确定度分量(ubb)

由样品不均匀引入的不确定度分量通过方差分析瓶间的标准偏差(Sbb)，当组间方差大于组内方差时，均匀性不确定度分量ubb= Sbb。本试验中ubb=0.25 μg/mL

③长期稳定性不确定度分量(ults)

甲醇中五氯苯溶液标准样品的稳定性检验数据显示，甲醇中五氯苯在24个月监测期内是稳定的。经线性拟合数据获得长期不稳定性引入的不确定分量ults=0.77 μg/mL。

2.5.2 不确定度分量合成

将上述计算获得的不确定度分量按照式(1)进行合成，最终得到甲醇中五氯苯溶液标准样品在95%置信水平下，合成不确定度为1.01 μg/mL，包含因子k=2时，相对扩展不确定度为3%。

2.6 量值比对

本研究采用与国外同类标准样品进行量值比对分析来验证所研制的甲醇中五氯苯溶液标准样品定值结果的准确性，并按下式对结果进行评价:

式中:xCRM——国外同类标准样品的标准值，100 μg/mL;

xmeas——国外同类标准样品的测定均值;

uCRM——国外同类标准样品的不确定度，5 μg/mL;

umeas——测量结果的标准偏差;

k——置信水平95%时的包含因子，通常取值为2。

以同样的仪器方法对国外标准样品进行测定，平行测定3次。最终测定结果为99.76 μg/mL，标准偏差为0.11 μg/mL，测定结果在其不确定度范围内。进一步经计算可知:，表明甲醇中五氯苯溶液标准样品与国外同类标准样品具有良好的量值一致性，定值结果准确可靠。

3 结束语

本研究研制的甲醇中五氯苯溶液标准样品具有良好的均匀性和稳定性。采用国际通用技术导则评估了量值的不确定度，并与国外同类标准样品进行量值比对分析，结果显示本标准样品量值准确、可靠。甲醇中五氯苯溶液标准样品的研制填补了国内该项标准样品的空白，丰富了标准样品体系。该标准样品主要用于环境监测分析的工作标准及绘制校准曲线等，可为我国环境监测与科研机构提供技术支撑和量值溯源保障。

［1］魏复盛，国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法［M］.北京:中国环境科学出版社，2002:123－140.

［2］李宾客，任广军，芦会杰，等.不同形貌的TiO2材料对五氯苯的热降解［J］.环境化学，2015，34(12):2213－2222.

［4］水质氯苯类化合物的测定气相色谱法:HJ 621－2011［S］.北京:中国质检出版社，2011.

［5］水质有机氯农药和氯苯类化合物的测定气相色谱－质谱法:HJ 699－2014［S］.北京:中国质检出版社，2014.

［6］2006标准样品工作导则(3)标准样品定值的一般原则和统计方法:GB/T 15000.3－2008/ISO guide 35［S］.北京:中国标准出版社，2008.

［7］环境标准样品研复制技术规范:HJ/T 173－2005［S］.北京:中国标准出版社，2005.

［8］中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南［M］.北京:中国计量出版社，2002:159－167.

［9］刘海萍，封跃鹏，房丽萍，等.1，2，3－三氯苯溶液标准样品量值不确定度的评定［J］.化学试剂，2011，33(12): 1099－1100.

［10］封跃鹏，邱赫男，房丽萍，等.25种VOCs混合溶液标准样品稳定性及其不确定度研究［J］.分析实验室，2015，34(10):1169－1173.

(编辑: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年度环境保护部国家环境标准制(修)订项目(2013－56);环境化学与生态毒理学国家重点实验室开放基金(KF2014－20)

赵亚娴(1985－)，女，河北衡水市人，工程师，博士，

主要从事有机标准样品研制工作。

房丽萍(1980－)，女，正高级工程师，博士，主要从事标准样品研制工作。