固相微萃取气相色谱法测定浓海水中氯酚含量的不确定度评定

赵静红，刘 静，曾兴宇，周东星，潘献辉



固相微萃取气相色谱法测定浓海水中氯酚含量的不确定度评定

赵静红，刘 静，曾兴宇，周东星，潘献辉

（国家海洋局 天津海水淡化与综合利用研究所，天津 300192）

建立固相微萃取气相色谱法测定浓海水中2,4,6-三氯酚和五氯酚，并进行了测量结果不确定度评定。重点分析了样品采集、标准溶液制备、校准曲线回归、前处理方法等分量引入的不确定度，合成标准不确定度，通过乘以95%概率下的扩展因子2，获得测量结果的扩展不确定度。

固相微萃取；气相色谱；浓海水；2,4,6-三氯酚；五氯酚；不确定度

水体中氯酚毒性较大，已被证实均具有致癌致突变性[1]。除来自农田农药流失及工业废水排放外，加氯消毒也可产生一些新的2,4,6-三氯酚和五氯酚。美国国家环境保护局（EPA）和我国生活饮用水卫生标准（GB5750-2006）将氯酚列入污染物监测范围[2,3]。本文采用固相微萃取毛细管气相色谱法测定了浓海水中2,4,6-三氯酚和五氯酚含量，参照JJF 1059-2012《测量不确定度评定与表示》[4]与相关文献报道[5,6]，系统介绍了测量结果不确定度评定过程。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

气相色谱仪7890A(μECD检测器)，配自动顶空装置(美国Agilent公司)；HP-5石英毛细管柱（30 m× 0. 32 mm×0. 25μm）(美国安捷伦公司)；固相微萃取装置，配固相聚丙烯酸酯（PA）萃取头（85μm）（美国色谱科公司）。

高纯水（经MILLI-Q 纯水系统净化）；氯化钠（天津光复化学试剂厂）；氢氧化钠（天津光复化学试剂厂）；盐酸（天津光复化学试剂厂）；2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)标准物质溶液（BW9416-1000，标准值1 000μg/mL）和五氯酚(PCP)标准物质溶液（GBW(E)080475，标准值1 000μg/mL）（环境保护部标准样品研究所）。

1.2 色谱条件

载气：高纯氮，99.999%；进样口温度280 ℃；分流比10：1；柱温40 ℃保持3 min，程序升温以30 ℃/min至180 ℃，再以20 ℃/min升至280 ℃，保持3 min；检测器温度300 ℃；载气：高纯氮，99.999%，载气流量3.0 mL/min。固相微萃取条件：萃取温度60 ℃，萃取时间40 min，解析时间2.5 min。外标法定量。

1.3 干扰及消除

为了减小盐误差对聚丙烯酸酯（PA）萃取的干扰，应在样品和标准系列中加入过量盐。并事先将聚丙烯酸酯（PA）萃取头在气相色谱进样口以280℃条件下活化1 h。

1.4 样品的处理与测定

取10.00 mL样品至预先加入0.5 mL 1 mol/L盐酸溶液和3.6 g氯化钠的22 mL顶空瓶内，加盖密封，置于固相微萃取装置中，与标准系列同时处理，同时做空白试验。

1.5 标准溶液的配制

标准工作液：分别取2,4,6-三氯酚标准样品（BW9416-1000，标准值1 000μg/mL）和五氯酚（标准样品GBW(E)080475，标准值1 000μg/mL）1 mL于10.0 mL容量瓶中，高纯水定容，配制标准使用溶液，浓度为100.0μg/mL；分别取上述标准使用溶液1 mL于同一个10.0 mL容量瓶中，用氢氧化钠溶液[(NaOH)=1 mmol/L]稀释配制成混合标准溶液；而后配制成浓度梯度为0.0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0μg/L的混合标准系列浓度。

1.6 不确定度来源和数学模型

采用外标法测定，其浓度计算公式为(1)：

（1）

式中：x—浓海水中2,4,6-三氯酚和五氯酚浓度，μg/L；

0—标准使用溶液中2,4,6-三氯酚和五氯酚浓度，μg/L；

A—浓海水中2,4,6-三氯酚和五氯酚测定色谱峰面积；

0—标准溶液中2,4,6-三氯酚和五氯酚酚测定色谱峰面积。

根据测量过程和公式(1)，浓海水中2,4,6-三氯酚和五氯酚浓度测量不确定度的来源主要有：①标准样品稀释引入的不确定度，包括：购置的标准样品纯度引入的不确定度（1，2），使用移液器移取标准样品时引入的不确定度（3），稀释过程中使用的容量瓶自身引入的不确定度（4），定容读数误差引入的不确定度（5），定容温度引起的体积变化引入的不确定度（6），标准系列溶液配制时移液器取样引入的不确定度（7）；②计算工作曲线引入的不确定度（8）；③取样时引入的不确定度（9）④μECD检测器稳定性引入的不确定度（10）；⑤固相微萃取处理样品引入的不确定度（11）。因此，不确定度评定数学模型为公式(2)：

prep—固相微萃取样品处理过程对测量结果的影响所引入的修正因子，且数学期望等于1，即(prep)=1。

2 不确定度评定具体过程

2.1 标准样品稀释引入的不确定度

2.1.1 标准液纯度引入的相对不确定度

BW9416-1000甲醇中2,4,6-三氯酚标准样品溶液的浓度为1 000μg/mL，不确定度3.0%，即为±30μg/mL，GBW(E)080475甲醇中五氯酚标准样品溶液的浓度为1000μg/mL，不确定度3.0%，即为±30μg/mL，按矩形均匀分布计算(B类评定)，则：

2.1.2 使用移液器移取标准样品时引入不确定度

移液器各移取1 mL标准样品溶校准证书给出扩展不确定度为0.4μg，=2，则：

2.1.3 稀释过程中使用的容量瓶自身引入的不确定度

10 mL 容量瓶最大允差为±0.04 mL， 50 mL容量瓶最大允差为±0.05 mL按矩形分布计算(B类评定)，则：

2.1.4 定容读数误差引入的不确定度

定容读数误差引入的不确定度的评定可采用重复量取的方法(数据见表1)，计算(A类评定),则：

表1 容量瓶重复定容实验结果

注：试验温度20 ℃，纯水密度近似为1 000 kg/m3

2.1.5 温度引起的体积变化引入的不确定度

本测试是在16.5 ℃的条件下进行的，50 mL容量瓶温度与20 ℃校准时的体积变化为±50 mL×3.5 ℃×2.10×10-4℃-1=±0.037 mL(2.10×10-4℃-1为20℃水体积膨胀系数)；10 mL容量瓶与20 ℃校准体积变化为±10 mL×3.5 ℃×2.10×10-4℃-1=±0.007 4 mL (2.10×10-4℃-1为20 ℃水体积膨胀系数)，取矩形分布，则：

2.1.6 定标准系列溶液配制时移液器取样引入的不确定度

用移液器移取10 mL标准样品溶，移液器校准证书给出扩展不确定度为3μg，=2，则：

2.2 计算工作曲线引入的不确定度

2,4,6-三氯酚和五氯酚混合标准系列溶液浓度分别为0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0μg/L，每一浓度溶液测试3次，用最小二乘法分别得到工作曲线，=+，为斜率，为截距，经计算2，4,6-三氯酚的工作曲线方程中=6.39×104,=-4.66×104；五氯酚的工作曲线方程中=5.58×104,=-1.50×104。

式中：—为18；

计算出2,4,6-三氯酚的标准偏差为35 499.1，五氯酚的标准偏差为13 651.9，

对样品中2,4,6-三氯酚和五氯酚浓度测定3次，由工作曲线方程计算得出样品中2,4,6-三氯酚质量浓度分别为5.58、5.83、5.64μg/L，平均质量浓度为5.68μg/L，五氯酚质量浓度分别为6.76、6.92、7.01 μg/L，平均质量浓度为6.90 μg/L，则用工作曲线求得样品中2,4,6-三氯酚浓度引入的相对不确定度rel8(1)=0.061，用工作曲线求得样品中五氯酚浓度引入的相对不确定度rel8(2)=0.022（B类评定），

—工作曲线方程斜率；

—标准工作曲线残差的标准偏差；

—为3；

—为18。

2.3 取样时引入的不确定度

用10 mL移液器将样品溶液移至22 mL顶空瓶，移液器校准证书给出扩展不确定度为3μg，=2，按矩形分布计算(B类评定)，则：

2.4 μECD检测器稳定性引入的不确定度

仪器稳定性是构成检测器测量不确定度的主要来源，连续测定6次空白水样(浓度数据见表2)，2,4,6-三氯酚浓度值稳定性计算相对不确定度rel10(1)=0.039，五氯酚浓度值的稳定性计算相对不确定度rel10(2)=0.014(A类评定)，

— 6。

表2 稳定性测试结果

2.5 固相微萃取处理样品引入的不确定度

固相微萃取过程需要加热、盐析、吸附、解析等步骤，实验中通常采用回收率评定过程引入的不确定度。根据回收率的测定结果（见表3）计算平均加标回收率与相对标准偏差，则2,4,6-三氯酚的相对标准不确定度rel11(1)=0.008 2，五氯酚的相对标准不确定度rel11(2)=0.0040。

RSD—相对标准偏差，%；

表3 平均加标回收率及相对标准偏差

3 扩展不确定度

3.1 合成相对标准不确定度

将上述不确定度分量结算结果代入以下公式，计算相对合成不确定度：

3.2 扩展不确定度

实验测得样品中2,4,6-三氯酚浓度为x(01)=5.68 μg/L，取95%的置信概率，包含因子=2，则扩展不确定度为：

样品中2,4,6-三氯酚浓度测量结果表示为：（5.68 ±0.87）μg/L，= 2。

实验测得样品中五氯酚浓度为x(02)=6.90 μg/L，取95%的置信概率，包含因子=2，则扩展不确定度为：

样品中五酚浓度测量结果表示为：(6.90±0.50) μg/L，= 2。

［1］ 张晓健，李爽. 消毒副产物总致癌风险的首要指标参数-卤乙酸[J].给水排水，2000，26(8)：96-100.

［2］ 中华人民共和国卫生部GB5749-2006. 生活饮用水卫生标准[S].

［3］ 中华人民共和国卫生部 GB17324-2003. 瓶（桶）装饮用纯净水卫生标准[S].

［4］ JJF 1059 -2010，测量不确定度评定与表示[ S].

［5］ 刘静，曾兴宇. 气相色谱法测定海水中异狄氏剂的不确定度评定[J]. 化学分析计量，2013，22（5）：1-4.

［6］ 刘静，曾兴宇. 气相色谱法测定海水中狄氏剂的不确定度评定[J].光谱实验室，2013，30（5）：2502-2057.

Evaluation of Uncertainty in Measurement of Chlorophenol in Concentrated Seawater by Gas Chromatography With Solid Phase Micro-Extraction

（Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization, State Oceanic Administration, Tianjin 300192, China）

A method was developed for determining 2,4,6-trichlorophenol and pentachlorophenol in concentrated seawater by gas chromatography with headspace solid phase micro-extraction, and the measurement uncertainty was evaluated. The sources of uncertainty produced in analysis process were discussed, and sample collection, preparation of standard solution, standard curve regression, dilution of sample, pre-treatment process, etc. were considered as the main sources of the measurement uncertainty. And the expanded uncertainty was obtained from synthetic standard uncertainty multiplied by expanded factor of 2 under the confidence level of 95%.

HS-SPME；GC；concentrated seawater；2,4,6-trichlorophenol；pentachlorophenol；uncertainty

O 657

A

1671-0460（2016）07-1543-04

海洋公益性行业科研专项经费项目，项目号：201305039。

2016-02-01

赵静红（1992-），女，天津市人，助理工程师，2015年毕业于天津科技大学化学专业，研究方向：从事海水检测技术工作。E-mail：68315403@qq.com。

刘静（1983-），女，工程师，硕士，研究方向：海水水质分析检测。E-mail：msfatter@hotmail.com。