水中硝基苯类化合物的不确定度评定

杨 梅 安 杰

（重庆市长寿区生态环境监测站，重庆 401250）

1 试验部分

该文采用固相萃取柱吸附富集水中硝基苯类化合物，以正己烷/丙酮洗脱，洗脱液经脱水、定容后进行色谱分析。按照试验步骤开展标准曲线配制、水样量取、标准工作溶液重复测定、固相萃取加标回收等试验，并对各个影响测定结果准确度的步骤的不确定度进行评定。

1.1 仪器和试剂

仪器：气相色谱仪，具有程序升温功能和电子捕获检测器（ECD）（PE 公司）；全自动固相萃取装置（睿科仪器有限公司）；色谱柱：Elite-1701 30m-0.25mm-0.25μm；HLB 萃取柱。试剂：盐酸溶液（1+1（v/v））、氢氧化钠溶液（0.1mol/L）、固相萃取柱洗脱溶液（3+1（v/v）正己烷/丙酮混合溶液）、硝基苯类化合物标准物质（S-20535-05）；正己烷、丙酮、甲醇，均为色谱纯。

1.2 固相萃取方法

固相萃取方法按照《水质 硝基苯类化合物的测定 液液萃取/固相萃取-气相色谱法》（HJ 648-2013）进行。用5mL正己烷、5mL 甲醇、5mL 纯水依次淋洗萃取柱进行活化。取水样1000mL，以10mL/min 的速度通过萃取柱。用氮气为吹扫，以10mL/min 的速度吹扫8min，再以氮气吹扫20min（吹干）。以甲醇为溶剂，清洗5mL。然后以正己烷/丙酮为溶剂清洗5mL，以10mL 正己烷/丙酮为溶剂洗脱溶质，以正己烷/丙酮为溶剂将洗脱液定容至10mL。

1.3 气相色谱分析方法

色谱柱温度：100℃保持3min，以5℃/min 的速率升到160℃，保持11min，以20℃/min 的速率升到270℃。气化室温度280℃，检测器温度300℃。载气流速：1.0mL/min。尾吹气流量：30mL/min。进样方式：分流/不分流进样。分流比：5.0。进样量：1.0μL。

2 结果与分析

2.1 试验条件的优化

2.1.1 标准工作曲线的绘制

分别用正己烷/丙酮将硝基苯类标准溶液稀释成硝基苯为50、100、200、500、1000μg/L；其他组分分别为5、10、20、50、100μg/L，分别取标准系列溶液1.0μL 注射到气相色谱仪进样口，根据各组分的浓度和峰面积绘制标准曲线。

2.1.2 量取水样试验

用1000mL 容量瓶量取水样，为验证量取水样时存在的误差，分别量取6 次，称重，再根据试验温度下的密度计算得到每次量取水样获得的体积。

2.1.3 检测器响应值不确定度评定试验

气相色谱仪灵敏度较高，测量的稳定性及仪器的分散性是检测器不确定度的主要来源，利用标准工作溶液连续测定6次，利用测定结果来评定其不确定度。

2.1.4 固相萃取过程引入不确定度评定试验

固相萃取过程需要经过上柱、洗脱、浓缩定容等步骤，需要确定每一步骤对测量结果的不确定度的影响比较困难，本试验采用加标回收率对固相萃取过程引入的不确定度进行评定，在空白水样中加入3μL 标液使其水样浓度为0.3μg/L（硝基苯为3μg/L），6 次加标回收，测定硝基苯类化合物浓度。

2.2 试验结果

固相萃取-气相色谱法测定水中硝基苯类化合物不确定度的来源主要有：标准溶液引入的不确定度（包括样品纯度、称量、定容）、标准曲线线性回归引入的不确定度、量取水样时引入的不确定度（包括量器容量允差V以及温度等因素引入的不确定度）、仪器进样体积引入的不确定度、检测器响应值引入的不确定度、样品处理过程中特别是富集过程中回收率引入的不确定度。不确定度评定的因果关系见图1。

2.2.1 标准溶液引入的不确定度k

（1）标准溶液本身引入的不确定度

（2）标准溶液稀释定容过程中移液枪引入的不确定度

由于浓度最低溶液的不确定度最大，因此只评估最低浓度溶液的不确定度。取10μL 标准溶液（1000μg/mL），用正己烷稀释至1ml（即10μg/mL）；标准溶液稀释定容期间，使用10μL 移液枪1 次、1mL 移液枪1 次，其不确定度分别由量器示差允差、温度差异两个方面引入。①量器示差允差。根据JJG 196—2006《常用玻璃量器检定规程》，容器允差属于三角分布，k= 6。10μL 移液枪的允差范围是0.1μL，1mL 移液枪的允差范围是0.007mL，它们的容量允差分别如公式（2）、公式（3）所示。

②温度差异

标准溶液稀释定容过程中引入的不确定度如公式（6）、公式（7）所示。

式中：v 为移液枪量程。

标准溶液引入的不确定度如公式（8）所示。

标准溶液引入的不确定度的具体数值见表1。

表1 硝基苯类化合物标准溶液引入的不确定度

2.2.2 标准校准曲线引入的不确定度k

配制一系列浓度的硝基苯类化合物的标准溶液，其浓度分别为50、100、200、500、1000μg/L 的硝基苯类化合物的标准溶液，得到相应的色谱峰面积，用曲线拟合方法（最小二乘法）得到校正曲线方程y=ax+b。对100μg/L（硝基苯1000μg/L）的样品进行3 次平行测定，用标准曲线求得样品溶液浓度引入的相对不确定度u，如公式（9）所示，具体数值见表2。

表2 硝基苯类化合物标准曲线方程与标准曲线引入的相对不确定度

2.2.3量取水样时引入的不确定度k

试验温度为20℃，纯水密度近似为1g/mL，1L 容量瓶重复量取，得到6 次数据分别为999.29mL、999.16mL、999.10mL、999.09mL、999.13mL、999.08mL、999.14mL。其定容分散性引入的不确定度（A 类评定）如公式（11）所示。

容量瓶量取水样引起的合成不确定度如公式（13）所示。

2.2.4 仪器进样体积引入的不确定度k

图1 不确定度评定的因果关系图

2.2.5 检测器响应值引入的不确定度k

以质量浓度值的分散性计算检测器响应值引入的相对不确定度如公式（15）所示。

0.4mg/L 硝基苯类化合物溶液（硝基苯浓度为4mg/L）连续测定6 次，u及具体数值见表3。

2.2.6 固相萃取样品处理过程引入的相对不确定度k

固相萃取过程引入的相对不确定度如公式（16）所示。

固相萃取过程6 次加标回收后进行测定，其具体数值见表4。

2.3 合成不确定度与扩展不确定度

固相萃取-气相色谱法测定9 种硝基苯类化合物的合成相对标准不确定度计算方法如公式（17）所示。

扩展不确定度计算如公式（18）所示。

式中：因子k=2；c为化合物在水中的浓度。

具体数值见表5。

表3 标准溶液重复测定及检测器响应值引入的相对不确定度结果

表4 固相萃取过程中水样加标回收实验结果及检测器响应值引入的不确定

表5 9 种硝基苯化合物固相萃取测定的合成不确定度与扩展不确定度

3 结语

综合固相萃取-气相色谱法测定9 种硝基苯类化合物测定的不确定度评定结果可知，固相萃取过程对分析结果的影响较大，分析测定水中硝基苯类化合物时应当注意操作条件，尤其要注意温度、气推、吹干等过程，若操作不当，可能会造成较大的误差。硝基苯的挥发性较大，固相萃取过程中的气推、吹干等过程可能造成分析测定过程回收率偏低。浓缩过程会造成硝基苯损失太大，回收率大大降低，建议萃取完成后不要增加浓缩程序。