气相色谱法测定水中毒死蜱含量的不确定度评定

张 晗，赵云荣，刘 静，曾兴宇

(自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所, 天津 300192)

有机磷农药作为一种广谱化学合成农药被广泛用于农业中各种除草、杀虫和提高作物的产量和质量[1]，但同时也通过大气、海洋、土壤、生物体等介质在全球传播，给人类生存造成了潜在的威胁。目前其对水环境污染已引起广泛关注。因此，快速准确地检测水中微量毒死蜱具有重要意义[2]。为了提供更科学、 更完整的检测数据, 测量不确定度逐渐受到各检测实验室的重视。利用测量不确定度定量评定测量水平或质量, 是误差理论发展的一个重要成果[3-4]。文章结合检测方法和实际操作，参照JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》[5]对气相色谱测定水中毒死蜱残留量的不确定度进行了评价, 系统介绍了评价过程。

1 测量方法

1.1 仪器与试剂

气相色谱仪Agilent 7890A，火焰光度(FPD)，自动进样器；旋转蒸发仪。高纯氮(99.999%)；二氯甲烷，色谱级。无水硫酸钠，600 ℃烘烤4 h，冷却后密封保存。毒死蜱标准样品溶液(GSB 05-1869-2016，100.0 μg/mL，1.0 mL/支，不确定度0.11 μg/mL)。

1.2 色谱条件

进样温度250 ℃；检测器(FPD)温度200 ℃；柱温初始温度100 ℃，保持2 min，以15 ℃/min升温速率升至230 ℃，保持10 min；柱流量：1.0 mL/min，氢气流量75 mL/min，空气流量150 mL/min；外标法定量。

1.3 样品的处理与测定

取250 mL水样置于500 mL分液漏斗中，用二氯甲烷50 mL分两次萃取，合并萃取液，经无水硫酸钠脱水后，浓缩至近干，定容至2.0 mL，供分析用。

2 建立数学模型

能力验证样品溶液中毒死蜱含量按式(1)计算：

(1)

式中：ρ(B)——样品溶液中毒死蜱的浓度,mg/L;ρ1——GC进样测试溶液浓度，mg/L;V2——提取浓缩后的体积,mL，10 mL;V1——萃取水样的体积,mL,500 mL。

根据测量过程和公式(1)，样品中毒死蜱浓度的测量不确定度的来源有：①标准溶液配制引入的不确定度，包括：标准液纯度引入的不确定度(u1)，标准工作液稀释过程中移液器引入的相对不确定度(u2)，容量瓶自身引入的不确定度(u3) ，定容时的人为读数误差引入的不确定度(u4)；②标准校准曲线引入的不确定度(u5)；③样品取样时引入的不确定度，包括：萃取水样量取时量筒自身的准确程度引入的不确定度(u6)，量取时人为读数误差引入的不确定度(u7) ；④μECD检测器响应值引入的不确定度(u8)。

除上述影响因素外，还应考虑到萃取样品处理过程中引入的不确定度(u9)，气相色谱仪自动进样器引入的不确定度(u10)。因此，数学模型按公式(2)计算：

(2)

式中:fprep——样品萃取过程对测量结果的影响所引入的修正因子；finject——气相色谱仪自动进样器对测量结果的影响所引入的修正因子。

上述2个因子的数学期望均等于1。即:

E(fprep)=E(finject)=1

注：容量瓶与量筒的溶液温度与校准时不同所引起的体积变化引入的不确定度忽略不计。

2 不确定度评定

2.1 标准溶液配制引入的不确定度

2.1.1 标准液纯度引入的相对不确定度

根据标准物质说明书，标准物质的浓度C毒死蜱为100 μg/mL，不确定度U毒死蜱为0.11 μg/mL，按矩形均匀分布计算(B类评定)，则：

2.1.2 标准工作液稀释过程中移液管引入的相对不确定度

用移液管移取1.00 mL标准样品溶液移液管校准证书给出扩展不确定度为5 μL，按矩形分布计算(B类评定)，则：

2.1.3 标准溶液定容过程中容量瓶自身引入的相对不确定度

B级单标线10 mL 容量瓶最大误差±0.04 mL，按矩形分布计算(B类评定)，则：

2.1.4 定容时人为读数误差引入的相对不确定度

定容分散性引入的相对不确定度可根据重复量取实验(数据见表1)，计算(A类评定),则：

表1 10 mL容量瓶重复定容实验结果Tab.1 Experimental results of repeated constant volume of 10 mL volumetric bottle

2.2 标准校准曲线引入的不确定度

配制一系列浓度的毒死蜱标准溶液，其浓度分别为0.20 μg/mL、1.00 μg/mL、5.00 μg/mL、10.0 μg/mL、15.0 μg/mL，每一浓度溶液进样3次，得到相应的峰面积(共15个数据，见表2)，用曲线拟合方法(最小二乘法)得到校正曲线方程，y=ax+b，a为斜率，b为截距。则：

计算出实验标准偏差：

表2 标准系列溶液的测量结果Tab.2 Measurement results of standard series solution

对测定样品中毒死蜱浓度进行3次测定, 由线性回归方程求得质控样品质量浓度分别为10.4 μg/mL、10.0 μg/mL、10.0 μg/mL，平均质量浓度为10.1 μg/mL，则用工作曲线求得样品浓度引入的相对不确定度(B类评定)计算：

2.3 样品取样时引入的不确定度

2.3.1 量筒自身的准确程度引入的相对不确定度

量取水样所用的250 mL量筒，由检定规程JJG 196-2007可知，500 mL量筒的允许误差为±1.0 mL， 根据制造商提供的建议，以三角分布估计(B类评定)，由此引入的相对不确定度分量为：

2.3.2 定容时人为读数误差引入的相对不确定度

定容分散性引入的相对不确定度可根据重复量取实验(数据见表3)，计算(A类评定),则：

表3 500 mL量筒重复量取实验结果Tab.3 Experimental results of repetitive measurement of 500 mL volumetric cylinder

2.4 检测器响应值引入的不确定度

由于气相色谱仪灵敏度很高，所以仪器稳定性及测定值分散性是构成检测器测量不确定度的主要来源，连续测定6次(浓度数据见表4)，以浓度值的分散性计算相对不确定度(A类评定)：

表4 标准工作液重复测定实验结果Tab.4 Experimental results of repeated determination of standard working solution

2.5 样品萃取处理过程中引入的不确定度

萃取过程需要经过用二氯甲烷分两次萃取，无水硫酸钠脱水和浓缩等步骤，要确定每一步骤对测量结果不确定度的贡献很困难，采用回收率对萃取过程引入的不确定度进行评定。在测试结果为未检出的样品中添加0.50 μg/mL的标准溶液，重复测定6次，根据6次添加回收率的测定结果(见表5)计算平均加标回收率与相对标准偏差，则相对标准不确定度u9(fr)为：

表5 回收试验测定结果、平均加标回收率及相对标准偏差Tab.5 Result of recovery test, average recovery rate and relative standard deviation

2.6 GC自动进样器引入的不确定度

进样量引入的不确定度，主要源于自动进样器进样针体积重现性。根据本气相色谱仪自动进样器技术参数(进样体积为1 μL，进样重现性≤0.5%)，按矩形分布计算(B类评定)相对不确定度，则：

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

测得标准样品的毒死蜱浓度为Cx=0.36 μg/mL，取95%的置信概率，包含因子k=2，则扩展不确定度为：

U=k·urelCx=0.01 μg/mL

样品毒死蜱浓度测量结果表示为:(0.36±0.01) μg/mL，k=2。