多环芳烃类标准物质使用时效性评价_缪德仁.pdf

2010 年 4 月 April 2010 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 29，No． 2 109 ～112 收稿日期 2009- 12- 28; 修订日期 2010- 01- 28 基金项目 地质调查工作项目 地下水有机污染物分析技术研究项目资助 1212010634607 ; 水体污染控制与 治理科技重大专项 地下水源城市饮用水安全保障共性技术研究与示范项目资助 2009ZX07424- 002 作者简介 缪德仁 1969 － ， 男， 云南大理人， 博士研究生， 主要研究地下水污染评价与控制。 E- mail mdr31882126． com。 通讯作者 刘玉龙 1971 － ， 男， 湖北钟祥人， 博士， 主要研究有机污染物测试技术与地下水污染评价与控制。 E- mail liuyulong98 yahoo． com． cn。 文章编号 02545357 2010 02010904 多环芳烃类标准物质使用时效性评价 缪德仁1，刘玉龙1， 2*，张晓然1，陈宏坤2 1． 中国地质大学 北京 水资源与环境工程北京市重点实验室，北京100083; 2． 中国石油天然气集团公司安全环保技术研究院，北京100085 摘要 为对半挥发性有机化合物标准物质的正确使用提供指导， 选用美国 ChemSevice 公司生产的 PPH －10RPM “ 甲醇中16 种多环芳烃混合标准物质” ， 将其分装于2 mL 聚四氟乙烯衬盖棕色螺口样品瓶中于 －18℃避光贮 存， 采用气相色谱 －火焰离子化检测器方法测试各个特性量值随贮存时间的变化。结果表明， 标准物质各个特 性量测量的标准偏差在0．3 ～4．0 μg/mL， 最大相对标准偏差为3．92。在置信度为95时， χ2－检验表明测试 结果的精密度适当， 评价的测试方法可行;标准物质各特性量值在 100．0 7．2 μg/mL 时， 测量的偏差不显著。 分装后的标准物质至多可保存80 天， 具体的保存期限还应结合标准物质所剩的有效期确定。 关键词 标准物质; 多环芳烃; 时效性 中图分类号 O213． 1; O657． 71; O625． 15文献标识码 A Timeliness uation for the Application of Certified Reference Materials in Analysis of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons MIAO De- ren1，LIU Yu- long1， 2*，ZHANG Xiao- ran1，CHEN Hong- kun2 1． Beijing Key Laboratory of Water Resources and Environmental Engineering， China University of Geosciences，Beijing100083，China; 2． Research Institute of Safety and Environmental Technology，China National Petroleum，Beijing100085，China Abstract In order to offer guidance on correctly using certified reference materials CRMs of 16 polycyclic aromatic compounds PAHsin methanol named PPH- 10RPMmanufactured by ChemService Co． Ltd in application of PAHs analysis，stability of CRMs in opened stocks was tested by gas chromatography with a flame ionization detector GC/FID ． The CRM was transferred into 2 mL brown bottles equipped with Teflon- lined screw- caps，stored with minimal headspace and protected from light at － 18 ℃ for 123 days． The variation of property values of the CRMs with storage time was determined． The results showed that the standard deviations of all the property values ranged from 0．3 ～4．0 μg/mL and the maximum relative standard deviation was 3．92． In the 95 confidence level， the chi- squared test χ2- test showed that precision of the measurements was acceptable and indicated the uation was feasible and reliable． In addition，the measurement deviation was not significant when the range of property values of the CRMs were within 100．0 7．2 μg/mL． The experiment data also showed that the preservation period of the CRMs for opened stocks was up to 80 days and the period of validity of the CRMs should be considered． Key words certified reference material CRM ; polycyclic aromatic hydrocarbon PAH ; validity of time 901 ChaoXing 在全国地下水有机污染物调查中， 有证标准物 质 Certified Reference Materials， CRMs 或标准物 质 Reference Materials， RMs 在保证检测数据的准 确性和可比性上发挥了重要作用。 为保证 CRMs 作为计量器具的特性， 其保存方 法都有严格的规定。对熔封于安瓿瓶中的有机标 准物质， 证书都声明， 开封后不得再熔封作为标准 物质使用; 而对开封后贮存在聚四氟乙烯衬垫的螺 口瓶中时， 缺乏具体的保存指导。有机标准物质大 都配制在低沸点的有机溶剂中， 其贮存和使用方法 与无机标准物质显著不同。当贮存在聚四氟乙烯 衬垫的螺口瓶中时， 标准物质溶液 包括实验室采 用有证标准物质配制的高浓度贮存标准溶液 的 贮存期限， 挥发性有机物为 1 周至 3 个月 ［1 ］， 半挥 发性有机物最长为1 年 ［2 ］， 并需要经常核查证明其 有效。 我国在地下水有机污染物监测领域起步较晚， 与之配套的标准物质还很缺乏， 大部分标准物质依 赖进口。目前， 各实验室在有机标准物质的使用与 管理上尚缺乏经验。为减少标准物质使用成本， 正 确使用有机标准物质， 本文选用美国生产的 PPH － 10RPM “甲醇中 16 种多环芳烃混合标准物质” ， 采 用气相色谱 － 火焰离子化检测器 GC/FID 检测方 法， 在特定条件下 2 mL 聚四氟乙烯衬盖棕色螺口 样品瓶， －18℃， 避光 贮存， 对其使用时效进行评 价，从 而 为 多 环 芳 烃 PolycyclicAromatic Hydrocarbons， PAHs 及其他半挥发性有机标准物 质的使用提供具体指导。 1实验材料和方法 1． 1仪器和标准物质 Agilent 6890N 型气相色谱仪， FID 检测器， 7683B 型自动进样器 均为美国 Agilent 公司 。 HP － 5MS 毛细管色谱柱 30 m 0. 25 mm 0. 25 μm 美国 Agilent 公司 。 气密性注射器1000 μL 美国汉密尔顿公司 。 2 mL 带聚四氟乙烯衬盖棕色螺口样品瓶， 内 置 250 μL 脱活带聚合物支脚的锥形玻璃内插管 美国 Agilent 公司 。 PPH －10RPM， 甲醇中 16 种多环芳烃混合标准 物质 美国 ChemService 公司 萘、 苊烯、 二氢苊、 芴、 菲、 蒽、 荧蒽、 芘、 苯并 a 蒽、 艹 屈、 苯并 b 荧蒽、 苯并 k 荧蒽、 苯并 a 芘、 茚并 1， 2， 3 － cd 芘、 二 苯并 a， h 蒽和苯并 g， h， i 苝的浓度各为 100 μg/mL， 不确定度为5。最长保存期12 个月。 1． 2标准物质的分装与贮存 评价所用的标准物质为同一生产批次， 包装规 格为 1 mL/支， 熔封于安瓿瓶中。用气密性注射器 将标准物质分装 200 μL 于内置有 250 μL 内插管 的 2 mL 棕色样品瓶中， 拧紧瓶盖， 于 － 18 ℃ 避光 保存。首次共分装 15 瓶。 1． 3标准物质的测试 每隔一段时间取出1 份分装的标准物质， 再新开 1 支标准物质， 进行对比测试。每样平行测定7 次。 气相色谱条件 升温程序 初始 100 ℃， 以 20 ℃ /min 升至 255℃， 以 2 ℃ /min 升至 265 ℃， 再以 2. 5℃ /min 升温至 300℃; 进样口温度 270℃; 检测 器温度 300 ℃; 柱流量恒流 1. 00 mL/min; 分流比 20 ∶ 1; 进样量 1. 0 μL。 1． 4统计方法 采用平均响应因子法定量， 计算平均值作为该特 性量分装贮存一定时间后新值， 并统计其标准偏差 RFk， t 1 n∑ n j 1 c0， k Aj， k ci， k， t Ai， k， t RFk， t 式中， RFk， t为新开标准物质第 k 个特性量测定的平 均响应因子; c0， k为标准物质第 k 个特性量的认定 值 μg/mL ; Aj， k为新开标准物质第 k 个特性量 第 j 次测量的峰面积 pAs ; ci， k， t为分装的标准 物质贮存 t 天后第 k 个特性量第 i 次的测量值 μg/mL ; Ai， k， t为分装的标准物质贮存 t 天后第 k 个特性量第 i 次测量的峰面积 pAs 。 2结果与讨论 2． 1评价测试方法的选择和优化 为减少测量不确定度的来源， 保证评价的可靠 性， 首先确定标准物质的测量不宜稀释而直接进样。 在测定 PAHs 的方法中， GC/MS 法和 HPLC 法比 GC/ FID 法灵敏度高， 是全国地下水有机污染物调查的推 荐方法 ［ 2 －3 ］。但采用这两种方法时， 选用的标准物质 需要稀释 100 ～ 1000 倍， 因此本实验选取 GC/FID 法 ［ 4 ］并结合分流进样技术， 作为评价的测试方法。 多环芳烃易于光解， 为了减少标准物质在测试 环境中的暴露， 考虑尽量缩短分析时间。在满足色 谱峰分离和具有一定灵敏度的前提下， 对气相色谱 参数进行了优化， 优化后的 PAHs 谱图如图 1 所 示， 25. 2 min 后苯并 g， h， i 苝完全流出。各个色 谱峰的性能参数列于表 1， 仅有苯并 b 荧蒽和苯 并 k 荧蒽、 茚并 1， 2， 3 － cd 芘和二苯并 a， h 蒽 011 第 2 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2010 年 ChaoXing 两组峰之间基线不能完全分离 相邻两色谱峰之 间的分离度小于 1. 5［5 ］ ， 测试方法满足评价要求。 图 1多环芳烃标准物质色谱图 Fig． 1Chromatogram of the CRMs of PAHs 1萘; 2苊烯; 3二氢苊; 4芴; 5菲; 6蒽; 7荧蒽; 8芘; 9苯并 a 蒽; 10艹 屈; 11苯并 b 荧蒽; 12苯并 k 荧蒽; 13苯并 a 芘; 14茚并 1， 2， 3 － cd 芘; 15二苯并 a， h 蒽; 16苯并 g， h， i 苝 表 1 16 种 PAHs 的色谱参数 Table 1Chromatographic parameters of the 16 PAHs 色谱峰组分 保留时间 tR/min 分离度① 峰面积/ pAs 峰高/pA 1萘4. 711－102. 7864. 07 2苊烯6. 25741. 06109. 4289. 37 3二氢苊6. 4536. 09110. 7991. 35 4芴7. 00217. 42113. 4795. 60 5菲8. 09733. 55113. 7488. 22 6蒽8. 1521. 61117. 0289. 43 7荧蒽9. 78641. 20117. 6769. 31 8芘10. 1848. 58121. 1166. 97 9苯并 a 蒽13. 06946. 93120. 3842. 66 10 艹 屈 13. 1981. 73119. 3842. 34 11苯并 b 荧蒽17. 25643. 35122. 6329. 28 12苯并 k 荧蒽17. 3590. 94123. 5631. 03 13苯并 a 芘18. 67811. 84119. 3127. 31 14茚并 1， 2， 3 －cd 芘24. 15842. 22115. 4321. 59 15二苯并 a， h 蒽24. 3461. 35115. 9322. 47 16苯并 g， h， i 苝25. 3897. 43105. 1818. 96 ① 该色谱峰与其前一相邻色谱峰的分离度。 2． 2标准物质特性量值随贮存时间的变化 分装贮存 3、 10、 24、 38、 52、 66、 80、 94 和 123 d 后， 标准物质各特性量值列于表 2。随着贮存时间 的延长， 各特性量值都呈现逐渐增大趋势。由于 16 种 PAHs 的沸点比甲醇高 150 ～480℃， 饱和蒸汽压 比甲醇低3 ～8 个数量级 ［ 6 －7 ］， 溶剂蒸发逃逸引起溶 质浓缩是标准物质的特性量值增大的主要因素。 2． 3测试方法的精密度评价 由表 2 可知， 各特性量值的标准偏差在 0. 3 ～ 4. 0 μg/mL， 最大相对标准偏差为 3. 92。按照 GC/FID 法仪器测试的精密度要求， 测试的相对标 准偏差应控制在 3以内， 采用 χ2－ 检验对测试方 法的精密度进行评价 ［8 ］ χ2c s σ 2 χ2crit χ2 n－1， 0． 95 n － 1 式中，χ2c为计算得到的 χ2－ 检验值; s 标准偏差 为测试方法的精密度 μg/mL ; σ 标准偏差 为测 试方法要求的精密度 μg/mL ; χ2crit为 χ2－ 检验的 临界值; χ2 n －1， 0． 95为自由度 n －1、 置信度 95 时的 卡方累计分布值， 可查表获得。 根据各个特性量的认定值和 GC/FID 法测试 的精密度要求， 方法要求的精密度 σ 应在 100 3 3 μg/mL 以内， 取各个特性量测定的最大标 准偏差 4. 0 μg/mL， 计算如下 χ2c s σ 2 4． 0 3 2 1． 778 χ2crit χ2 n－1， 0． 95 n － 1 12． 593 7 － 1 2． 099 由于 χ2c ＜ χ 2 crit， 表明在置信度为 95 时， 标准 物质各个特性量测试方法的精密度适当， 评价的测 试方法可行。 2． 4标准物质特性量值的偏差评估 当标准物质特性量值的不确定度对测试方法 精密度的影响不能忽略时， 对特性量测定偏差的显 著性可采用 珋c － cCRM ≤2 u2 CRM σ 槡 2 1 进行估计， 当 珋c 满足式 1 时， 表明在置信度为 95 时， 测量的偏差不显著 ［ 8 ］。式中， 珋 c 为标准物质特性量 的测定值 μg/mL ; cCRM为标准物质特性量的认定值 μg/mL ; uCRM为标准物质特性量的标准不确定度 μg/mL ; σ 为测试方法要求的标准偏差 μg/mL 。 该标准物质证书提供了各个特性量的相对不 确定度， 没有给出扩展因子或置信度的信息， 采用 三角分布计算各个特性量的标准不确定度 ［9 ］ uCRM 100 5 槡 6 2． 041 μg/mL 取 σ 3 μg/mL， 代入式 1 ， 有 珋c －100 ≤2 2． 04123． 0 槡 2 7． 2 μg/mL 即标准物质各个特性量值在 100. 0 7. 2 μg/mL、 置信度为 95时， 测量的偏差不显著。因此， 可将 上述范围作为标准物质分装贮存的时效性判据。 据表 2， 在 80 d 内， 各特性量值均在此范围内; 94 d 时， 有 2 个特性量［ 苯并 a 蒽和苯并 k 荧蒽］ 的 值超过 107. 2 μg/mL; 而到 123 d 时， 所有特性量 的值均超过 107. 2 μg/mL。也就是说， 标准物质分 装后， 在规定的条件下至多可保存 80 d， 具体的保 111 第 2 期缪德仁等 多环芳烃类标准物质使用时效性评价第 29 卷 ChaoXing 存期限还应结合标准物质所剩的有效期来确定。 此外应注意的是， 测量的偏差不显著并不表明不存 在偏差， 当需要更精准的测量时， 可酌情缩短标准 物质分装后的保存时间。 表 216 种多环芳烃在不同时间测定的值① Table 2Analytical results of 16 PAHs in CRMs at different days 组分 ρB/ μgmL －1 3 d10 d24 d38 d52 d66 d80 d94 d123 d 萘101. 0 2. 4102. 1 0. 7104. 0 2. 3101. 0 3. 3102. 2 0. 9103. 4 0. 9103. 1 0. 4105. 3 1. 3108. 4 2. 4 苊烯101. 4 2. 2102. 4 0. 6104. 4 3. 7103. 8 3. 5102. 7 0. 9104. 1 1. 0103. 9 0. 5106. 5 1. 2108. 3 2. 6 二氢苊101. 4 2. 2102. 4 0. 6104. 2 3. 7103. 8 3. 5102. 6 0. 9104. 1 1. 0104. 6 0. 5107. 1 1. 2108. 9 2. 6 芴101. 3 2. 2102. 3 0. 6102. 9 3. 9104. 2 3. 5102. 5 1. 0103. 8 1. 0103. 3 0. 6106. 1 1. 3108. 1 2. 7 菲101. 2 2. 1102. 3 0. 6101. 9 4. 0104. 2 3. 6102. 4 1. 1103. 5 1. 2102. 8 0. 6105. 4 1. 2108. 5 2. 8 蒽101. 2 2. 1102. 3 0. 6101. 9 4. 0104. 2 3. 5102. 4 1. 1103. 4 1. 2102. 9 0. 7105. 5 1. 2108. 7 2. 9 荧蒽101. 3 2. 2102. 2 0. 5101. 8 3. 8103. 8 3. 5102. 5 1. 0103. 5 1. 2103. 6 0. 6105. 9 1. 1110. 9 2. 9 芘101. 3 2. 2102. 3 0. 5101. 9 3. 7103. 7 3. 4102. 5 1. 0103. 5 1. 2104. 3 0. 5106. 5 1. 1111. 7 2. 9 苯并 a 蒽101. 3 2. 3102. 4 0. 4102. 9 3. 4102. 9 3. 2102. 7 0. 8103. 7 1. 1105. 9 0. 4108. 1 1. 3112. 2 2. 8 艹 屈 99. 7 2. 3102. 5 0. 4103. 6 3. 5101. 6 3. 1101. 2 0. 8102. 2 1. 1102. 3 0. 4103. 3 1. 3111. 5 2. 8 苯并 b 荧蒽101. 6 2. 4101. 9 0. 5103. 5 2. 9102. 3 2. 9102. 8 0. 7103. 8 1. 2104. 1 0. 6106. 2 1. 4110. 6 2. 4 苯并 k 荧蒽100. 8 2. 3102. 2 0. 3103. 3 2. 9101. 9 3. 0102. 1 0. 5103. 1 1. 0105. 3 0. 4107. 7 1. 2112. 0 2. 6 苯并 a 芘101. 2 2. 3102. 1 0. 3103. 5 2. 9102. 0 2. 9102. 5 0. 5103. 7 1. 1102. 3 0. 5104. 5 1. 3111. 3 2. 4 茚并 1， 2， 3 －cd 芘101. 1 2. 2101. 8 0. 4104. 1 2. 7101. 9 2. 8102. 5 0. 5104. 3 0. 8103. 6 0. 4105. 3 1. 0111. 7 2. 1 二苯并 a， h 蒽100. 9 2. 2102. 3 0. 5102. 6 2. 599. 2 2. 6103. 7 0. 5103. 2 1. 6103. 3 0. 4106. 0 1. 1115. 4 2. 9 苯并 g， h， i 苝101. 2 1. 9102. 0 0. 7103. 6 2. 9103. 6 2. 7104. 5 1. 6103. 7 3. 1105. 7 2. 6105. 9 3. 5112. 6 3. 7 ① 数值为 7 次测量的平均值 标准偏差。 3结语 对 PPH －10RPM“甲醇中 16 种多环芳烃混合 标准物质” 分装后的时效性评价表明在置信度为 95时， ① 标准物质各个特性量值测定的精密度 适当， 测试方法可行; ② 标准物质分装密封于2 mL 聚四氟乙烯衬盖棕色螺口样品瓶后， 于 － 18 ℃ 避 光贮存， 至多可保存 80 d， 具体的保存期限还应结 合标准物质所剩的有效期来确定。 4参考文献 ［ 1］USEPA U． S．Environmental Protection Agency ． Volatile organic compounds by gas chromatography/ mass spectrometry GC/MS ［ S/OL］ ． 8260c． 2006． ［2009- 09- 08］ http ∥ www． epa． gov/osw/ hazard/tests/pdfs/8260c． pdf． ［ 2］USEPA U． S．Environmental Protection Agency ． Semivolatile organic compounds by gas chromatography/ mass spectrometry GC/MS ［ S/OL］ ． 8270d． 2007． ［ 2009- 09- 08］http ∥www． epa． gov/osw/hazard/ tests/sw846/online/8_series． htm． ［ 3］USEPA U． S．EnvironmentalProtection Agency ． Determination ofpolycyclicaromatichydrocarbonsin drinking water by liquid- liquid extraction and HPLC with coupled ultraviolet and fluorescence detection ［S/OL］ ． 550． 1990． ［ 2009- 09- 08］ ． http ∥www． nemi． gov/ apex/f p 237388050506277076752 P38__ ID4782． ［ 4］郑海涛， 刘菲， 刘永刚． 固相萃取 － 气相色谱法测定 水中 多 环 芳 烃［J］ ． 岩 矿 测 试， 2004， 23 2 148 －152． ［ 5］傅若农． 色谱分析概论［M］ ． 2 版． 北京 化学工业 出版社， 2005 22 －24． ［ 6］Lide D R． CRC handbook of chemistry and physics［ M］ ． 89th Edition Internet Version 2009 ． Boca Raton，FL CRC Press/Taylor and Francis．20094 －448． ［ 7］Haftka J J H，Parsons J R，Govers H A J． Supercooled liquid vapour pressures and related thermodynamic propertiesofpolycyclicaromatichydrocarbons determined by gas chromatography［ J］ ． The Journal of Chromatography A， 2006， 1135 1 91 －100． ［ 8］Roper P，Burke S，Lawn R． 标准物质及其在分析 化学中的应用［M］∥李红梅， 刘菲， 李孟婉， 译． 北京 中国计量出版社， 2006 23 －26． ［ 9］中国合格评定国家认可委员会． CNAS － GL06， 化学 分析中不确定度的评估指南［ S］ ． 2006． 211 第 2 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2010 年 ChaoXing