3 种方法在水中挥发酚能力验证中比对研究

李蒙 朱小亮 孙步旭

（江苏省宿迁环境监测中心，江苏宿迁 223800）

1 引言

挥发酚是一种高毒物质，为原生质毒，水中酚达一定浓度时可影响水生动植物的生存，高浓度的酚能抑制水中微生物的生长繁殖，影响水体的自净作用［1-2］。在现行的GB 3838—2002《地表水环境质量标准》和GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中，都明确了其具体限值。挥发酚作为反映地表水水环境质量的重要环境因子，属于河流、湖泊和饮用水水源地等的水环境监测的必测项目，是GB 3838—2002《地表水环境质量标准》基本24 项之一［3-4］。

目前，环境监测分析中，水中挥发酚检测较多采用萃取分光光度法（以下简称“萃取法”）［5］，该方法操作繁琐，耗时较长，萃取步骤操作要求较高，准确度难以保证，操作中需要用到易挥发有机溶剂三氯甲烷，长期接触使用，对人体有潜在的危害。直接分光光度法（以下简称“直接法”）较多应用在工业废水和生活污水的测定中，挥发酚连续流动注射法（以下简称“流动注射法”）目前尚未有统一的环境监测分析标准，因此这2 种方法在挥发酚考核中的应用较少［6-7］。

能力验证是利用实验室间比对评价实验室能力的活动，通过参加能力验证活动，能够对数据有效性和可靠性进行客观评价，同时也是实验室内部质控的一种重要补充方式［8-9］。能力验证活动除有特殊要求的项目外，一般对检测方法没有特别限定，因此十分有必要采用多种方法对考核样进行测定，以保证结果的准确性。

本文以参加水中挥发酚检测能力验证计划为契机，采用萃取法、直接法和流动注射法，对挥发酚标准样品和考核样品的测试结果进行比对并分析，为挥发酚盲样考核提供一些思路，以便分析人员在挥发酚能力验证时能有效选择合适的检测方法，使检测结果更加准确可靠。

2 实验部分

2.1 实验基本原理

萃取法、直接法和流动注射法三者基本原理大致相同：待测样品中的挥发酚在铁氰化钾作用下，于pH（10±0.2）介质中，与4-氨基安替比林反应，生成橙红色的吲哚酚安替比林化合物，分别在波长460，510，505 nm 处测量其吸光度信号值。

2.2 主要仪器和试剂

仪器：可见分光光度计（型号：V1300），上海美析仪器有限公司，配20 mm 和30 mm 比色皿；连续流动注射分析仪（型号：Skalar SAN＋＋），荷兰Skalar 公司；超纯水机（型号：UPC-20UV），北京康铭时代公司；50 mL 比色管。

试剂：苯酚标准溶液（500 mg/L，批号102318，不确定度±2%）和挥发酚标准样品［200363，（19.4±1.3）μg/L］，均购于生态环境部环境发展中心标准样品研究所；4-氨基安替比林（优级纯），默克公司；磷酸（85%）、氢氧化钠、氯化铵、硼酸、铁氰化钾、氯化钾和三氯甲烷等所用试剂除有特殊说明外，均为分析纯。

2.3 溶液配制

2.3.1 苯酚标准中间液

用洁净干燥移液管，准确移取10.0 mL 苯酚标准溶液至500 mL 容量瓶中，用无酚水稀释至刻度线，得到10.0 mg/L 苯酚标准中间液，临用现配。

2.3.2 萃取法标准溶液

分别准确移取0.00，0.25，0.50，1.00，3.00，5.00，7.00，10.00 mL 苯酚标准中间液至250 mL 容量瓶中，加入无酚水稀释定容至刻度线，标准溶液质量浓度分别为0.0，1.0，2.0，4.0，12.0，20.0，28.0，40.0 μg/L。

2.3.3 直接法标准溶液

分别准确移取0.00，0.50，1.00，3.00，5.00，7.00，10.00，12.50 mL 苯酚标准中间液至50 mL 比色管中，加入无酚水稀释定容至刻度线，标准溶液质量浓度分别为0.0，0.1，0.2，0.6，1.0，1.4，2.0，2.5 mg/L。

2.3.4 流动注射法标准溶液

分别准确移取1.00，3.00，5.00，8.00，10.00 mL苯酚标准中间液至100 mL 容量瓶中，加入无酚水稀释定容至刻度线，标准溶液质量浓度分别为10.0，30.0，50.0，80.0，100.0 μg/L。

2.3.5 标准样品和考核样品溶液配制

按照挥发酚标准样品和考核样作业指导书要求，样品需要稀释后才能够使用，具体方法为：用10 mL 洁净干燥移液管，准确移取原液置于1 000 mL容量瓶中，用无酚水稀释至刻度线，最终检测结果按照稀释后样品测定结果的平均值计，测定结果单位为μg/L。

对于萃取法和流动注射法而言，本次实验中，标准样品测定按照作业指导书要求的方式进行测定；最终测试结果按照作业指导书上要求稀释后结果进行计算上报。

目前使用的挥发酚标准品的浓度范围普遍在0～100 μg/L 内，由此换算，使用到的挥发酚标准品原液的浓度普遍在0～10 mg/L 范围内，而直接法测定的浓度范围在0～2.5 mg/L 范围，因此对于直接法而言，挥发酚标准样品和考核样采用移取5.0 mL 原液，按照直接法的操作步骤，加入无酚水定容至50 mL 比色管后，加入显色剂，对样品进行测定，测定结果按照稀释10 倍结果计算上报。

2.4 结果计算

样品中挥发酚的浓度按照下式计算：

式中，ρ 为样品中挥发酚的浓度，μg/L；As为试样吸光度值；Ab为空白吸光度值；a为校准曲线的截距；b 为校准曲线方程的斜率；V为试样的体积；f 为稀释倍数。

3 结果与评价

3.1 标准曲线

萃取法、直接法和流动注射法的线性回归方程相关系数（r）分别为0.999 7，0.999 9，0.999 8，线性关系良好，具体情况见表1。

表1 3 种方法测定挥发酚校准曲线 μg/L

3.2 标准样品测定

采用生态环境部环境发展中心标准样品研究所的挥发酚标准样品，其批号及对应的浓度分别为：批号200363，标准样品标准值浓度为（19.4±1.3）μg/L。分别用3 种方法进行测定，每个样品平行测定6 次，测定结果均在标准样品标准值范围内，具体情况见表2。

表2 标准样品200363 的3 种方法测定结果

3.3 比对实验结果评价

按照RB/T 208—2016《化学实验室内部质量控制 比对试验》要求［10］，对于任何形式的比对实验，当每组检测的平行测量次数n 较多（n≥6）时，可先将2 组比对数据按“F 检验”进行方差分析，判断2 个均值的精密度差异是否为显著性差异。若无显著性差异，即为2 组测定结果等精密度，再进行“t 检验”对比，对实验结果进行评价。

3.3.1 F 值检验及t 值检验

F 值检验公式如下：

式中，S1为2 组数据中标准偏差大的数值；S2为2 组数据中标准偏差小的数值。

t 值检验公式如下：

式中，x1为第一组测定结果的平均值；x2为第二组测定结果的平均值；s 为2 组等精密度测定结果的合并实验标准偏差；n1为第一组测定的平行测定次数；n2为第二组测定的平行测定次数。

其中，2 组等精密度测定结果的合并实验标准偏差（s）按照下式进行计算：

以挥发酚标准品表2 比对实验结果为例，对结果进行统计学评价。萃取法和直接法测定挥发酚统计学评价结果：F＝1.009，查表F0.05（5，5）＝5.050，表明萃取法和直接法测定挥发酚的结果无显著性差异；t＝2.028，查表t0.05（10）＝2.228，t＝2.028＜2.228，表明在95%的置信水平上，2 种方法在测定准确度上无显著性差异。

萃取法和流动注射法测定挥发酚统计学评价结果：F＝1.995，查表F0.05（5，5）＝5.050，表明萃取法和流动注射法测定挥发酚的结果无显著性差异；t＝1.868，查表t0.05（10）＝2.228，t＝1.868＜2.228，表明在95%的置信水平上，2 种方法在测定准确度上无显著性差异。

直接法和流动注射法测定挥发酚统计学评价结果：F＝1.977，查表F0.05（5，5）＝5.050，表明直接法和流动注射法测定挥发酚的结果无显著性差异；t＝0.468，查表t0.05（10）＝2.228，t＝0.468＜2.228，表明在95%的置信水平上，2 种方法在测定准确度上无显著性差异。

3.3.2 方法比对结果

方法比对结果按照下式进行评价：

式中，y1，y2分别为第一种和第二种方法的测定值；U1，U2分别为y1，y2的测量不确定度，k＝2。

以表2 实验结果为例，按照RB/T 208—2016《化学实验室内部质量控制 比对试验》要求，对萃取法、直接法和流动注射法测定挥发酚含量的不确定度进行评价，萃取法测定的结果为（19.8±0.45）μg/L，直接法测定的结果为（19.3±0.44）μg/L，流动注射法测定的结果为（19.4±0.32）μg/L，有证标准物质的标准品标准值为（19.4±1.3）μg/L，3 种分析方法结果均在证书认定值范围内。

3.4 考核样品的测定

分别用萃取法和流动注射法对能力验证样品进行6 次平行测定，用直接法对能力验证考核样品进行2 次平行测定，萃取法和流动注射法测定结果根据t 分布进行统计处理，当置信度为95%时，以平均值为中心，计算平均值的置信区间。

3.4.1 考核样数据统计处理

萃取法测定平均值的置信区间为（50.0～51.2）μg/L，流动注射法测定平均值的置信区间为（50.5～51.0）μg/L，结合直接法测定的结果50.8 μg/L，最终确定本次考核样结果为50.8 μg/L，具体情况见表3。

表3 考核样测定结果

3.4.2 盲样考核结果

能力验证考核采用稳健统计Z 比分数法评价测定结果，｜z｜≤2，测定结果为满意，2＜｜z｜＜3，测定结果为有问题，｜z｜≥3，测定结果为不满意。根据水中挥发酚检测能力验证计划结果报告［11］，考核结果详见表4。本次考核测定评价结果为满意，实验室间z 比分数为-0.09。在本次考核中，考核实验室测定样品中位值为50.9 μg/L，最大值为62.1 μg/L，最小值为44.4 μg/L，考核满意率为81.2 %。

表4 挥发酚考核样品结果 μg/L

3.5 样品测定建议

通过3 种方法的比较，结合标准品实验数据结果分析，3 种方法测定结果均在真值范围内，测定准确度无显著性差异，都能够满足挥发酚标准品和盲样考核的要求，相比较萃取法操作繁琐、耗时较长、危害性较大等不利因素，直接法和流动注射法在实验条件上具有操作简单、分析时间短和有机试剂使用较少危害小的特点，因此在测定挥发酚盲样时，建议优先考虑流动注射法和直接法相结合的方式，利用萃取法辅助进行验证，能够提高结果的准确性。

4 结语

通过本文研究，采用萃取法、直接法和流动注射法，分别测定挥发酚标准样品，采用统计学检验和不确定度对比对实验测定结果进行相关评价，得出了直接法、流动注射法在测定挥发酚标准样品中与传统手工萃取法无显著性差异，3 种方法同时运用在挥发酚能力验证考核测定中，最终考核结果为满意。因此在挥发酚盲样考核的过程中，建议优先采用流动注射法和直接法相结合的方式，利用萃取法进行验证，能够大大提高挥发酚考核结果的准确性。