无自身标准样品GC-FID法测定标准物质中有机杂质含量＊

贾林，胡岚，王婧娜，杨彩宁，严蕊，王景荣

（西安近代化学研究所，西安 710065）

无自身标准样品GC-FID法测定标准物质中有机杂质含量＊

贾林，胡岚，王婧娜，杨彩宁，严蕊，王景荣

（西安近代化学研究所，西安 710065）

建立了一种标准物质中有机杂质的无自身标准样品准确定值的GC-FID方法。以与待测有机杂质结构相似的物质作为参考物质校准GC-FID响应信号，采用有效碳数法计算待测杂质的质量响应值Si，检测出样品中该有机杂质的准确含量。以癸二酸二正丁酯纯度标准物质为例，用该法对其中有机杂质总量进行定值，定值结果为0.29%，U=0.07%（k=2）。定值不确定度主要来源于Si和检测重复性。

有机杂质；定值；有效碳数法；不确定度

一级有机纯度标准物质采用杂质扣除法定值时，有机杂质的定值是其中的关键技术。有机杂质种类多，可用色谱法进行定量。为保证检测数据能够溯源，先用该物质的标准样品得到在色谱检测器上的质量响应值Si，求出仪器响应信号与目标物质量之间的关系，然后再根据试样中该目标物响应信号的大小计算出其含量［1-3］。很多有机杂质往往没有市售的标准物质、试剂甚至工业品作为标准样品，分别合成或用制备色谱制备则成本较高。

气相色谱仪广泛应用的氢火焰离子化检测器（FID）对多数有机物有灵敏信号，可以用有机物中有效碳的含量来计算其应答值［4-6］。根据有效碳数法原理可以在无自身标准样品的情况下推算出目标物质的Si而进行定值［7-8］，但尚无人将该法应用于纯度标准物质的定值中，更没有人对检测数据进行不确定度评价。笔者以自制的癸二酸二正丁酯（DBS）纯度标准物质为例，用GC-FID法检测其中的有机杂质，并对测定结果进行不确定度评定。

自制DBS纯度标准物质中有机杂质经GC-MS检测，并结合工艺过程，确定是与主体物质碳数相近的同系物、主体物质的同分异构体及空间异构体，按保留时间排列分别为癸二酸乙酯丁酯、壬二酸二丁酯、癸二酸丙酯丁酯、DBS主体物质的空间异构体、癸二酸丁酯戊酯、十一碳二酸二丁酯、十二碳二酸二丁酯，DBS的总离子流图如图1。

图1 GC-MS检测DBS的总离子流图

DBS中的有机杂质均无市售标准样品。用与目标杂质结构相似的碳十四酸甲酯配制参考溶液，在GC-FID上检测出Ss，根据有效碳数法推算出各杂质的Si，可对试样中的各杂质进行准确定值。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱仪：3420 GC型，配有BF-2002色谱工作站，北京瑞利分析仪器公司；

碳十四酸甲酯纯度标准物质(TAE)：纯度为(99.5±0.5)%（k=2）；

碳十二酸甲酯纯度标准物质(DAE)：纯度为(98.5±0.5)%（k=2）；

碳二十酸甲酯纯度标准物质(EAE)：纯度为(99.9±0.5)%（k=2）；

DBS自制纯度标准物质；

苯二甲酸二壬酯(DNP)：气相色谱用固定液；

乙酸乙酯、苯二甲酸二甲酯(DMP)、苯二甲酸二乙酯(DEP)、苯二甲酸二丁酯(DBP)、苯二甲酸二辛酯(DOP)：分析纯。

1.2 仪器工作条件

色谱柱：Agilent DB-1型（30 m×0.53 mm，1.00 μm）；柱温：起始为200℃，以5℃/min升温至280℃恒温；汽化温度和FID温度均为290℃；进样量：1 μL。

参考溶液的配制：准确称取十四酸甲酯纯度标准物质13.04 mg于50 mL容量瓶中，用乙酸乙酯定容。

试样溶液的配制：准确称取自制DBS标准物质约6 000.00 mg于50 mL容量瓶中，用乙酸乙酯定容。同法平行配制8份试样溶液。

1.3 计算公式

检测参考溶液，根据式(1)求出参考物质的质量响应值Ss，根据式(2)计算待测杂质的质量响应值Si。检测试样溶液，根据式(3)计算待测杂质的含量。

式中：Ss——参考物质十四酸甲酯的质量响应值，mg-1；

As——参考溶液中十四酸甲酯的色谱峰面积；

ρ——十四酸甲酯的纯度，%；

ms——参考溶液中十四酸甲酯的称样量，mg；

Si——计算出的待测杂质i的质量响应值，mg-1；

Ci——待测杂质i的有效碳数；Cs——十四酸甲酯的有效碳数；

Ms——十四酸甲酯的摩尔质量，g/mol；

Mi——待测杂质i的摩尔质量，g/mol；

wi——待测杂质i的含量，%；

Ai——试样溶液中待测杂质i的色谱峰面积；m——试样称样量，mg。

1.4 检测结果

用GC-FID法对DBS中的7种有机杂质定量，共检测8个平行样，按含量从高到低排列，测定数据见表1，DBS试样溶液色谱图见图2。

表1 DBS中有机杂质含量检测结果（n=8）

图2 DBS试样溶液色谱图

2 定值结果的不确定度评定

DBS中7种有机杂质检测结果的不确定度评定过程相同，现以含量最高的杂质十二碳二酸二丁酯为例进行评定，数学模型为式(3)。

2.1 不确定度分量及其计算

2.1.1 测量重复性引入的标准不确定度u(rep)

测量重复性主要包括质量称量、试样定容、色谱进样体积、色谱峰积分面积的重复性，通过8次重复实验，得到十二碳二酸二丁酯测定结果的相对标准偏差为1.8%，此数值可直接作为相对标准不确定度［9］，因此测量重复性引入的相对标准不确定度为urel(rep)=0.018。

2.1.2 样品称量引入的标准不确定度u(m)

天平称量引入的不确定度主要来源于重复性、称量误差。在2.1.1中评定测量重复性时已包含质量称量的重复性。本实验采用感量为0.02 mg的天平，按矩形分布考虑，包含因子，则由天平称量引起的标准不确定度为0.02/k=0.012 mg。

分别用增量法称量参考物质和试样，各为两次独立的称量，则标准不确定度u(m)=。称量相对标准不确定度分别为u(m)/6 000.00=0.000 003和u(m)/13.04=0.0013，两个不确定度分量互不相关，故。

2.1.3 Si计算值与真实值的偏差引入的标准不确定度u(Si)

根据参考物质的Ss按有效碳数理论推算待测物的质量响应值Si，故需评定Si计算值与真实值之间的偏差引入的不确定度。通过查阅资料和实际检测两种方式获取数据进行评定。苯甲酸甲酯、苯二甲酸二甲酯在FID上Si计算值与真实值之间相对偏差的绝对值分别为6.25%，6.38%［10］。挑选与待测杂质结构、相对分子质量相近的8种有机酯，以十四酸甲酯为参考物质，按有效碳数法计算出8种有机酯的质量响应值［10］，以实测值为真值计算相对偏差的绝对值，数据见表2。从表2数据可知，Si计算值与真值之间相对偏差的绝对值为0.12%～5.21%。综合考虑，Si计算值与真实值的偏差引入的相对标准不确定度urel(Si)=10.0%=0.100。

表2 8种有机酯的质量响应值Si的计算值和检测值

2.1.4 用50 mL容量瓶定容试样溶液引入的标准确定度u(V1)

容量瓶定容引起的不确定度主要来源于重复性和容量误差。定容时实验室温度为(20±2)℃。由于温度影响和读数操作随机效应导致的不确定度已在2.1.1测量重复性中评定。本实验使用容量误差为±0.05 mL的50 mL容量瓶定容，按矩形分布考虑，包含因子，则容量瓶引入的标准不确定度为0.05/k=0.029 mL。参考溶液和试样溶液分别用两只容量瓶定容，故定容引入的标准不确定度，引入的相对标准不确定度urel(V1)=0.041/50=0.000 82。

2.1.5 微量注射器进样1 μL引入的标准不确定度u(V2)

微量注射器进样引入的不确定度主要来源于重复性和容量误差。按照2.1.4评定，u(V2)=0.02/k =0.012 μL，urel(V2)=0.012/1=0.012。

2.1.6 色谱峰面积积分引入的标准不确定度u(A)

色谱峰面积积分引入的不确定度主要来自两个方面：重复性、积分误差。随机效应导致的不确定度已在2.1.1测量重复性中评定。碳十四酸甲酯色谱峰面积约为2×104，十二碳二酸二丁酯色谱峰面积约为1×104，色谱工作站记录峰面积最低为107的色谱峰能被清晰分辨，因此进样色谱峰面积积分引入的相对标准不确定度分别为107/(2×104)=0.005 4和107/(1×104)=0.010 7，两个不确定度分量互不相关，故。

2.1.7 参考物质纯度引入的标准不确定度u(ρ)

定值采用的参考物质是碳十四酸甲酯，纯度为(99.5±0.5)% (k=2)，因此u(ρ)=0.5%/k=0.002 5，所以引入的相对标准不确定度：urel(ρ)=0.002 5/99.5%=0.002 5。

2.2 合成不确定度

以上各不确定度分量互不相关。可以看出不确定度分量中参考物质纯度、称量、定容对合成标准不确定度影响较小，根据JJF 1059-1999［11］规定，该不确定度分量可以忽略，所以合成相对标准不确定度：0.103。测得十二碳二酸二丁酯含量w为0.110%，则合成标准不确定度为：u(w)=urel(w)×w=0.012%。

2.3 扩展不确定度

取包含因子k=2，则扩展不确定度U(w)= ku(w)=0.024%，因此DBS中十二碳二酸二丁酯含量ω的测定结果为0.110%，U=0.024%（k=2）。本法测得DBS中7种有机杂质总量为0.29%，U=0.07%（k=2）。

3 结论

通过DBS中有机杂质测定合成标准不确定度的计算可以看出，检测重复性、质量响应值Si引入的不确定度较大，其中Si是最大的不确定度分量。DBS标准物质中各有机杂质含量接近微痕量水平，定值结果满足DBS纯度标准物质研制规定的指标。

GC-FID法在没有相应杂质标准样品的情况下，采用参考物质校准仪器响应信号，通过有效碳数法推算出待测有机杂质的质量响应值Si，从而求出样品中的有机杂质含量，定值结果可以溯源且满足纯度标准物质研制要求。

［1］王振洪，叶伯惠，商士斌，等.枞酸标准样品的研制［J］.生物质化学工程，2010，44(5): 8-12.

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［3］唐光斌，郭娟.环氧氯丙烷中有机杂质组分的气相色谱法测定［J］.热固性树脂，2007，22(5): 35-37.

［4］中国科学院大连化学物理研究所.气相色谱法［M］.北京：科学出版社，1973: 101.

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［9］李国强.食盐中碘含量的测量不确定度［J］.化学分析计量，2005，14(6): 7.

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［11］JJF 1059-1999 测量不确定度评定与表示［S］.

西门子研发呼气分析仪

从西门子公司获悉，西门子正在研究一种能利用呼出气体样本对肺结核或肺癌进行早期诊断的方法。该方法能够对患者呼出的气体样本进行分子结构分析。

世界卫生组织的数据显示，仅在2011年，全球范围内就有870万人新患肺结核，而当年死于该疾病的人数高达140万。这种疾病的初始症状类似重感冒，如果不能尽早确诊，还会传染周围人群。

因此找到一种能帮助医生及早、有效地确诊该疾病的方法至关重要。据了解，西门子的研究人员决定采用四极质谱仪来识别个体分子，并确定其在呼吸气体样本中的浓度。

西门子方面表示，目前针对肺结核和肺癌患者的测试非常成功，但这一诊断方法还需要进行进一步测试，以确定测试是否会受到患者年龄、性别和饮食习惯等因素的影响。此外，研究人员还希望了解这种诊断方法是否对吸烟者有效。

（中国科学报）

日本研制出检测剂 让放射性物质“现形”

放射物无形无色无味，必须用专业仪器才能发现。日本一研究小组近日研制出一种检测剂，可让附着在土壤等处的放射性铯“现形”，用紫外线照射后肉眼可辨。

据日本《读卖新闻》报道，这种检测剂由日本物质材料研究机构研制，将其播撒到含有放射性铯的土壤表面后，放射性铯会附着在该检测剂上；再用紫外线照射，就会发出青绿色的光，而不含放射性铯的土壤表面则没有这种现象。

日本福岛核事故后，放射性物质的检测和清除成为一个重要课题。上述研究小组说，在确认这种制剂对人体和环境没有不利影响后，可借助它检测公共场所、居所庭院及植物表面的放射性铯。

(新华社)

Determination of the Components of Organic Impurity in Reference Material Without the Self-RM by GC-FID

Jia Lin，Hu Lan，Wang Jingna，Yang Caining，Yan Rui，Wang Jingrong
(Xi’an Modern Chemistry Research Inst.，Xi’an 710065，China)

The method was established for determining the components of organic impurity without the self-reference material（RM） by GC-FID. The signal of GC-FID was caliberated with the compound whose structure was similar with the organic impurity to be determined, and after the mass response(Si) of GC-FID of the impurity counted by ECN, the components of impurity in sample were determined. DBS purity RM as the example, the sum of organic impurities in DBS RM was (0.29±0.07)% (k=2). The major sources of uncertainty of measurement were Siand the repeatability.

organic impurity; quantitative determination; effective carbon number (ECN); uncertainty of measurement

O657.7

A

1008-6145(2013)02-0041-04

10.3969/j.issn.1008-6145.2013.02.012

*国防计量项目(J092010B001)

联系人：胡岚； E-mal: hulan204@126.com

2012-12-13