丙酮中除虫脲溶液标准物质研制

曹进喜，李强，谷辉

(威海市计量所，山东威海 264200)

除虫脲的化学分子式为C14H9ClF2N2O2，属苯甲酰基苯基脲类杀虫剂，主要是胃毒和触杀作用，能够抑制昆虫生长需要的几丁聚糖合成或使其快速降解，使昆虫幼体蜕皮过程受到限制，停止发育而致死［1–3］。该产品具有低毒特性，并能有效地防治对有机磷、有机氯有抗性的害虫，因而被广泛用于蔬菜、瓜果、粮棉油作物、茶叶、园林等的害虫防治。

随着人们对食品安全意识的日益加强，农药残留监控也受到越来越多的关注［4–10］。由于该类农药对人类存在潜在危险，世界各个国家都非常重视，并相继制定严格的残留农药标准，美国国家环境保护部门发布相关技术文件，规定了除虫脲在系列产品中的残留限制含量，国家卫生和计生委发布实施的食品安全国家标准《食品中农药最大残留限量》中规定了食品中除虫脲的最大残留量为20 mg／kg。

目前测定果蔬中苯甲酰脲类农药的色谱方法主要有高效液相色谱法、液相色谱–串联质谱法、超高效液相色谱–串联质谱法和气相色谱–质谱法等。采用上述方法进行药物残留分析，需要将待测组分与基体进行分离，然后选择合适的分析手段完成检测，由于处理步骤复杂，选择溶剂多样，各家数据存在一定差别，为了使测试数据更加准确可靠，必须采用相同溶剂基体的同类农药溶液标准物质对测试仪器进行校准，采用建立工作曲线的方式，使测试方法得到优化。

笔者选用国家有证标准物质作为起始物料，通过称量、溶解、分装、密封等操作过程，制备了丙酮中除虫脲溶液标准物质，制备过程严格控制实验室温度、湿度，以及漂浮于空气中的杂质等，使用器具均符合国家检定计量要求，确保该标准物质量值准确、溯源可靠。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

液相色谱仪：Agilent-1260 型，配可调波长紫外检测器，美国Agilent 公司；

电子天平：AB204–N 型，分度值为0.000 1 g，瑞士METTLER–TOLEDO 公司；

容量瓶：500 mL，A 级，经检定合格后使用；

分装注射器：Dosys174 型，瑞士SOCOREX 公司；

分装容器：2 mL 安瓿瓶，美国Agilent 公司；

除虫脲纯度标准物质：编号为GBW(E) 060893，纯度为99.8%，相对扩展不确定度为0.6%(k=2)，中国计量科学研究院；

丙酮：色谱纯，美国Thermo Fisher(中国)有限公司。

1.2 基本制备流程

首先根据实际需求，进行除虫脲溶液标准物质的配方设计。对预用溶剂及除虫脲纯物质理化性质进行综合分析：除虫脲纯品为白色晶体，对光源、热源比较稳定，可以在常温下稳定贮存，在常用有机溶剂丙酮中的溶解度为6.5 g／L，经过理论计算，满足设计需求。

通过定量溶解方式制备丙酮中除虫脲溶液标准物质。

采用方差分析法进行统计处理，通过组间方差与组内方差的比较来判定丙酮中除虫脲溶液标准物质的均匀性。

采用直线拟合的统计方法，对丙酮中除虫脲溶液标准物质短时间内对非正常储存温度和较长时间内常温贮存的稳定性进行评估。

从配制容器、温度、原料、使用天平、除虫脲丙酮溶液的均匀性及稳定性等各个方面分别进行合理的不确定度评定。

综上，丙酮中除虫脲溶液标准物质的基本制备流程见图1。

图1 丙酮中除虫脲溶液标准物质的基本制备流程

1.3 色谱条件

色 谱 柱：SB–C18柱(250 mm×4.6 mm，5 µm，美国Agilent 公司)，流动相：甲醇–水(体积比为85∶15)；检测波长：300 nm；流量：1.0 mL／min；进样体积：20 μL。

2 标准物质制备

2.1 标准溶液配制

为避免空气中灰尘等的影响，配制过程在超净室中进行，并保持温度为(20±2)℃。

(1)定量溶解。准备洁净干燥的烧杯，直接以烧杯为称量容器，准确称取除虫脲0.050 1 g，向烧杯中加入适量丙酮，待完全溶解。

(2)准确定容。将已经完全溶解的除虫脲丙酮溶液转移至500 mL 容量瓶中，再用丙酮定容，并且反复上下颠倒摇匀。

(3)密封分装。将装有标准溶液的容量瓶、连续分液注射器及分装安瓿瓶(2 mL)通过软管密闭连接，定量分装，每瓶为1 mL 装量，共460 瓶，并保持低温封口，整个过程避免了溶剂挥发，确保标准溶液特性量值的准确。

(4)保存。依次将分装后标准溶液编号并粘贴标签，放置于避光、阴凉的地方贮存。

2.2 标准溶液中除虫脲的检测

采用液相色谱法按1.3 色谱条件对丙酮溶剂和制备的丙酮中除虫脲溶液标准物质进行测定。丙酮溶剂色谱图见图2，丙酮中除虫脲溶液色谱图见图3。

图2 丙酮溶剂色谱图

由图2 可知，丙酮保留时间为2.578 min，该丙酮试剂中不含除虫脲组分。

图3 丙酮中除虫脲溶液色谱图

由图3 可知，丙酮保留时间为2.578 min，除虫脲保留时间为4.070 min。

3 结果与讨论

3.1 均匀性检验

依据JJF 1343–2012 的规定，样品单元数为300时，抽样量不少于15 个。按照随机抽取的原则，从460 个分装单元中抽取16 个单元(即16 瓶)进行均匀性检验。采用色谱法进行分析，在相同条件下，每个单元平行测量3 次，记录测量值，采用方差分析法进行统计处理，通过组间方差与组内方差的比较来判定标准物质的均匀性［11–13］。

采用液相色谱法对丙酮中除虫脲溶液标准物质进行检测，数据列于表1。按照均匀性检验数据处理方法，自由度ν1=15，ν1=32，取给定的显著性水平α=0.05，查表得F 临界值为1.99。由表1 统计结果可知，总平均值为99.92 μg／mL。计算得组间差方和为5.75，组内差方和为10.67，组间方差=0.38，组内方差s22=0.33，计算得F实验值为1.15，

表1 均匀性检验结果 μg／mL

小于查表所得F 临界值1.99，从而可以判定分装后的除虫脲标准溶液是均匀的。

3.2 稳定性检验

对已进行均匀性检验合格的标准溶液，需要进行短期稳定性和长期稳定性检验。短期稳定性评估主要是考察短时间内非正常贮存温度对标准物质特性值的影响，本实验设计温度为50℃，时间为10 天，测试安排为每天连续测定，测试方法和测试仪器与均匀性检验一致，每个样品重复测量3 次，以平均值作为统计值，用回归曲线法进行稳定性监测结果的判断。

除虫脲标准溶液的短期稳定性测试结果列于表2。

表2 短期稳定性测试结果

采用回归曲线进行稳定性判断是以测试时间T为横坐标，以标准溶液中除虫脲含量c 为纵坐标建立数学模型，得到回归曲线c=a+β1T，进行t 检验，即根据自由度查表得到t 临界值，根据回归曲线计算斜率β1的绝对值与斜率标准偏差的比值，该比值和t 临界值进行比较。通过表2 数据计算可得：斜率β1的绝对值为0.002，β1标准偏差为0.019，两者比值小于查表得到的t 临界值(t=2.31)，表明回归曲线斜率不显著，在周期为10 天、高温50℃的贮存条件下，没有观察到丙酮中除虫脲标准溶液量值的明显不稳定。

长期稳定性是考察在较长周期内正常保存条件下该溶液标准物质特性值的稳定性，测试时间安排按照前密后疏的原则，测试周期通常为13 个月，测试方法和测试仪器与均匀性检验一致，每个样品重复测量3 次，以平均值作为统计值，用回归曲线法进行稳定性监测结果的判断。长期稳定性测试结果列于表3。

表3 长期稳定性检验结果

通过表3 数据统计计算可得：斜率β1的绝对值为0.042，β1标准偏差s(β1)为0.026，两者比值小于查表得到的t 临界值(t=2.31)，表明回归曲线斜率不显著，在较长周期12 个月的正常贮存条件下，没有观察到丙酮中除虫脲标准溶液量值的明显不稳 定。

3.3 标准溶液的定值

3.3.1 定值方法

丙酮中除虫脲溶液标准物质是基于重量–容量法，通过定量溶解定容的方式配制得到。依据起始物料除虫脲质量、纯度和溶液最终定容体积，其特性量值按式(1)计算。

式中：c——丙酮中除虫脲的质量浓度，μg／mL；

m——除虫脲纯度标准物质的质量，g；

w——除虫脲纯度标准物质的纯度，%；

V——标准溶液定容体积，mL。

经过计算，丙酮中除虫脲溶液标准物质定值结果为100 μg／mL。

3.3.2 定值结果验证

为了进一步证明上述制备的丙酮中除虫脲标准溶液量值准确可靠，需要进行特性量值比对。比对过程：以上述制备的标准溶液为标准，与国家二级标准物质GBW(E) 081501 丙酮中除虫脲溶液标准物质(标准值为100 μg／mL，扩展不确定度为2%)进行量值测试结果比对，将测试结果比对误差与标准溶液不确定度进行比较，结果列于表4。由表4 结果可知，研制的溶液标准物质与已经批准的标准物质水平相当，说明本实验采用称量–容量法配制的标准溶液，其量值是准确可靠的。

表4 国内除虫脲溶液标准物质比对分析结果 μg／mL

3.3.3 不确定度评定

从除虫脲丙酮标准溶液制备整体过程的每一环节逐一分析，科学判断该标准物质总不确定度主要产生于以下几个方面［14–15］：

(1)制备使用起始物料除虫脲纯品引入的不确定度，根据标物证书计算原料纯度引入的相对标准不确定度up=0.6%／2=0.3%。

(2)称量用电子天平的分度值0.000 1 g，称量样品m=50.1 mg，按照均匀分布，k 3= ，所以电子天平分度值引入的相对标准不确定度：

天平最大允许误差为0.5 mg，称量样品m=50.1 mg，按照均匀分布，，所以电子天平最大允许误差引入的相对标准不确定度：

合成得称量过程引入的相对标准不确定度：

(3)制备过程标准溶液定容是使用500 mL 的容量瓶，规格为A 级，最大允许误差为±0.25 mL，按均匀分布考虑，，则容量瓶引入的相对标准不确定度：

(4)溶液配制环境温度为(20±2)℃，丙酮体积膨胀系数为1.43×10–3／℃，按均匀分布考虑，，则由温度变化引起的体积误差引入的相对标准不确定度：

(5)根据均匀性测试数据统计计算表明，选择色谱方法评估该标准溶液的均匀性重复性良好，所以由均匀性影响因素对定值结果引入的相对标准不确定度：

(6)通过稳定性测量结果统计，该溶液标准物质在12 月内正常保存条件下特性量值的不稳定性是不明显的，所以由稳定性影响因素对定值结果引入的相对标准不确定度：

以上各个不确定分量均对定值结果有一定影响，而且彼此之间互不相关，则合成相对标准不确定度：

取包含因子k=2，则相对扩展不确定度：

研制的丙酮中除虫脲溶液标准物质定值结果为100 μg／mL，相对扩展不确定度为2%(k=2)。

4 结论

(1)基于称量–容量法以分步定量溶解方式制备的丙酮中除虫脲溶液标准物质，除虫脲浓度量值满足均匀性F 检验和稳定性t 检验，与国家相关标准物质测试结果比对，量值符合技术要求。

(2)制备的除虫脲丙酮溶液标准物质可用于测定果蔬、茶叶、土壤等中除虫脲类残留农药日常分析与检测，同时适用于相关方法评价、仪器工作曲线建立及校准。