方　正，張鵬輝，潘　義，張?zhí)K敏，白　花，楊嘉偉，趙楊蘭，蘇　丹

（中國測試技術(shù)研究院，四川 成都 610021）

甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備技術(shù)研究及不確定度評(píng)定

方正，張鵬輝，潘義，張?zhí)K敏，白花，楊嘉偉，趙楊蘭，蘇丹

（中國測試技術(shù)研究院，四川 成都 610021）

建立甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制及不確定度評(píng)定方法。使用氣相色譜（GC）和液相色譜（HPLC）兩種不同方法精確測定氯苯主成分含量，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）和卡爾·費(fèi)休水分儀（KF）測定無機(jī)雜質(zhì)和水分含量，并最終通過質(zhì)量平衡法對氯苯純度進(jìn)行準(zhǔn)確定值。采用重量-容量法制備特性量值為10.0μg/mL的甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其主要用于污染物中氯苯的成分分析、環(huán)境評(píng)價(jià)以及相應(yīng)分析方法的確認(rèn)等，制備的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均勻性和穩(wěn)定性良好，定值結(jié)果的相對擴(kuò)展不確定度為U=3%（k=2），有效期限24個(gè)月，通過與同類國家標(biāo)準(zhǔn)樣品甲醇中氯苯GSB 07-1220——2000量值比對，驗(yàn)證制備方法定值結(jié)果的準(zhǔn)確性。

氯苯；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；特性量值；不確定度

0　引言

氯苯類化合物（chlorobenzenes，CBs）是一類非常重要的化工原料和中間體，在化工、紡織、電子、農(nóng)藥、醫(yī)藥和制造等行業(yè)應(yīng)用廣泛，CBs通常具有較強(qiáng)的氣味，理化性質(zhì)穩(wěn)定，不易分解，在水中溶解度小，可溶于醇、醚、苯等多種有機(jī)溶劑。此外，CBs還具有強(qiáng)烈刺激作用，對人體的皮膚、結(jié)膜和呼吸器官產(chǎn)生刺激，并可引起急性或慢性神經(jīng)障礙，因而具有較高的毒性。在以CBs為原料的企業(yè)所排放的廢水中，?？蓹z測出高濃度氯苯類化合物［1］，水中CBs已成為許多國家尤其是發(fā)達(dá)國家環(huán)保監(jiān)測的重點(diǎn)。氯苯作為CBs中結(jié)構(gòu)最簡單、使用最廣泛的一種物質(zhì)，是一種具有苦杏仁味的無色液體，在化學(xué)工業(yè)中用作有機(jī)合成和溶劑。氯苯不僅會(huì)對人體神經(jīng)系統(tǒng)、皮膚等產(chǎn)生危害，還會(huì)對地表水和地下水造成污染［2-7］。因此我國對水體中氯苯的含量做了明確規(guī)定和限制。我國灌溉水使用標(biāo)準(zhǔn)GB 22573——2008中氯苯的最高允許含量為0.3 mg/L［8］。目前，氯苯的檢測標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 11938——1989《水源水中氯苯系化合物衛(wèi)生檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法 氣相色譜法》［9］和HJ 621——2011《水質(zhì) 氯苯類化合物的測定 氣相色譜法》［10］。國內(nèi)已有相應(yīng)的氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其量值范圍均在100～1000μg/mL，而10.0μg/mL的氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)還未曾研制。因此，為滿足水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的迫切需求，采用重量-容量法研制了甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器與試劑

7890B型氣相色譜儀（美國 Agilent公司）；7890B-5977A型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 （美國Agilent公司）；1100型高效液相色譜儀（美國Agilent公司）；NexION 300X型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 （美國 PE公司）；931卡爾·費(fèi)休水分測定儀 （瑞士Metrohm公司）；CPA225D型電子天平（德國Sartorius公司）；容量瓶、移液管（A級(jí)，德國Brand公司）。

甲醇（色譜純，德國Merck公司）；氯苯（色譜純，美國SIGMA-ALDRICH公司）；甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（1000μg/mL，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所）。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1原料的定性和純度分析

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對氯苯進(jìn)行定性分析，將得到的圖譜分別與氣相色譜-質(zhì)譜標(biāo)準(zhǔn)圖譜比較。

采用質(zhì)量平衡法［11-15］測定氯苯的純度PM，計(jì)算公式為

式中：XMoi——水分的含量；

XEle——無機(jī)元素的含量；

PGC-HPLC——?dú)庀嗌V和高效液相色譜兩種方法測得樣品純度的平均值。

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備

采用逐級(jí)稀釋法制備氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的目標(biāo)濃度，根據(jù)原料實(shí)際純度、天平稱量質(zhì)量和容器定容體積，先制備1 000 μg/mL的甲醇中氯苯儲(chǔ)備液，隨后移取10 mL該儲(chǔ)備液，稀釋定容至1 000 mL容量瓶中，制備成10.0μg/mL的甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。隨后灌封于潔凈的2.0mL棕色玻璃安瓿瓶中，每瓶1.0mL。除去灌裝過程的損失，共制備約800瓶，低溫避光保存。

1.2.3原料測定方法和條件

氣相色譜-質(zhì)譜分析條件

色譜柱：DB-624（60 m×320 μm，1.8 μm）；進(jìn)樣口溫度：220℃；檢測器溫度：250℃；色譜柱流量：3mL/min；升溫條件：35℃保持6 min，以5℃/min升至180℃，保持3min；分流比：5∶1；進(jìn)樣量：1.0μL。

接口溫度250℃；離子源溫度：230℃；四級(jí)桿溫度：150℃。

液相色譜分析條件

色譜柱：Agilent ZORBAX SB C18（150mm×4.6mm，5 μm）；流動(dòng)相：水/乙腈（45/55）；流量：1.0mL/min；進(jìn)樣量：10.0μL；檢測波長：260nm。

1.2.4均勻性檢驗(yàn)

依據(jù)JJF 1006——1994《一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，在不同批次樣品的前、中、后期，分別隨機(jī)抽取5個(gè)單元進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)。以單因素方差分析對測定結(jié)果進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，從而判斷樣品的均勻性程度。若檢驗(yàn)結(jié)果F＜F0.05（ν1，ν2），則說明樣品均勻性良好［16-17］。

1.2.5穩(wěn)定性檢驗(yàn)

按照J(rèn)JF 1343——2012《標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的通用原則及統(tǒng)計(jì)學(xué)原理》的要求，用回歸曲線法進(jìn)行穩(wěn)定性監(jiān)測結(jié)果的判斷［18-19］，以穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果作濃度對時(shí)間的擬合直線。

1.2.6不確定度評(píng)定

考慮到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備過程的各影響因素，則其相對合成不確定度的計(jì)算公式為

式中：uP，rel——制備過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度；

uH，rel——均勻性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度；

uS，rel——穩(wěn)定性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

取包含因子k=2，置信概率約為95%，則擴(kuò)展不確定度為

1.2.7標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的比對驗(yàn)證

隨機(jī)抽取研制的樣品溶液與同類國家標(biāo)準(zhǔn)樣品甲醇中氯苯GSB 07-1220——2000進(jìn)行比對分析。若En≤1，則比對結(jié)果滿足要求。

式中：x0——比對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定值；

x——研制標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定值；

U0——比對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定值的擴(kuò)展不確定度；

U——研制標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定值的擴(kuò)展不確定度。

2　結(jié)果與討論

2.1原料定性和純度分析結(jié)果

2.1.1原料的定性分析

將測得的氯苯氣相色譜-質(zhì)譜圖與其標(biāo)準(zhǔn)圖譜比較，結(jié)果表明，測得氯苯的質(zhì)荷比（m/z：112.56）與其理論質(zhì)荷比（m/z：112.56）一致，可以確證化合物組成，如圖1所示。

2.1.2原料的主成分含量分析結(jié)果

采用氣相色譜（GC）和高效液相色譜（HPLC）兩種方法測定氯苯主成分含量，重復(fù)測量6次，以6次測量平均值作為該方法測得樣品的主成分含量結(jié)果，分析結(jié)果見表1和表2。

圖1　氯苯的實(shí)際分析質(zhì)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖

結(jié)果表明，兩種方法測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.012%，定值結(jié)果非常接近，為等準(zhǔn)確度測量。因此，氯苯主成分含量結(jié)果為兩種方法測量結(jié)果的平均值，即：

表1　氣相色譜法測定氯苯主成分含量結(jié)果

表2　高效液相色譜法測定氯苯主成分含量結(jié)果

2.1.3水分和無機(jī)雜質(zhì)含量分析結(jié)果

采用卡爾·費(fèi)休水分儀（KF）測定原料中水分含量，測量6次，取平均值為測定結(jié)果，測得水分含量為0.023%；采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定原料中金屬離子含量，檢測結(jié)果表明：扣除本底甲醇的影響，原料中金屬元素總含量小于0.0002%，可忽略不計(jì)。

由上述分析結(jié)果可知，采用質(zhì)量平衡法測得氯苯的純度PM為99.92%。

2.2均勻性檢驗(yàn)結(jié)果

均勻性檢驗(yàn)結(jié)果和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表3和表4，結(jié)果表明，F(xiàn)檢驗(yàn)值小于F臨界值，甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均勻性符合要求。

表3　甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均勻性檢驗(yàn)結(jié)果 μg/mL

2.3穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果

穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表5和表6，結(jié)果表明，|b1|＜t0.95，n-2×s（b1），說明穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果直線的斜率不顯著，在24個(gè)月內(nèi)，該樣品具有良好的穩(wěn)定性。

表4　均勻性研究統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表5　甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果

表6　穩(wěn)定性研究統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.4不確定度評(píng)定

根據(jù)甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備過程中的影響因素，對定值結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評(píng)定［13-14］。

2.4.1制備過程引入的不確定度

甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備過程引入的不確定度主要包括：1）純度定值引入的不確定度；2）天平稱量引入的不確定度；3）容量量器引入的不確定度。

1）純度定值引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)表1和表2的結(jié)果，采用兩種方法測定氯苯主成分含量的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.012%和0.003%，則其引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uGC，rel=0.012%和uHPLC，rel=0.003%。兩種方法主成分含量測定引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

卡爾·費(fèi)休水分儀測定氯苯中水分含量，6次測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.008%，則水分測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uMoi=0.008%。由于氯苯中金屬元素含量小于0.0002%，對純度測量的不確定度影響很小，可忽略不計(jì)。因此，水分和無機(jī)雜質(zhì)測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

由于氯苯純度由質(zhì)量平衡法確定，所以氯苯純度測量的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2）天平稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)天平的校準(zhǔn)證書，天平稱量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為0.1mg，k=2，加入的樣品質(zhì)量由兩次稱量質(zhì)量之差所得，則稱量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

由于在溶質(zhì)稱量和轉(zhuǎn)移過程中使用密閉注射器，稱量過程溶質(zhì)揮發(fā)引起的質(zhì)量變化很小，因此，稱量過程溶質(zhì)揮發(fā)引起的質(zhì)量變化忽略不計(jì)。

氯苯的稱量質(zhì)量為1.00090g，則天平稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

3）容量量器引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

在溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備過程中，使用了10 mL A級(jí)單標(biāo)線移液管和1 000 mL A級(jí)容量瓶。根據(jù)常用玻璃量器檢定規(guī)程，10 mL A級(jí)單標(biāo)線移液管和1 000 mL A級(jí)容量瓶的最大允許誤差分別為0.02 mL和0.40 mL。按照均勻分布，容量量器引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

制備過程中使用了10 mL A級(jí)單標(biāo)線移液管1次，1000mL A級(jí)容量瓶2次。因此，由容量量器體積誤差引入的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

4）體積-溫度變化引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

制備甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的環(huán)境溫度為（20±2）℃，按照溫度波動(dòng)變化2℃來考慮體積變化對溶液濃度的影響。一般玻璃量器體積膨脹系數(shù)為9.9×10-6℃-1，環(huán)境溫度變化2℃對其影響可忽略不計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的溶劑為甲醇，常溫下體積膨脹系數(shù)約為0.118×10-2℃-1，因此，由溫度變化2℃引起的溶液體積變化區(qū)間為

按均勻分布，則溫度-體積變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

對上述制備過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量合成，則制備過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

則溫度-體積變化引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.4.2均勻性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度由下式計(jì)算：

根據(jù)表4的統(tǒng)計(jì)結(jié)果：s12=0.030，s22=0.022，n=3，得到均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uH=0.052μg/mL，則相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.4.3穩(wěn)定性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果表明，研制的甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果的擬合直線斜率不顯著，按照直線無趨勢評(píng)定不確定度，則穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.4.4合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備過程中各影響因素引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度見表7。

表7　甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不確定度分量

取包含因子k=2，置信度水平約95%，甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的相對擴(kuò)展不確定度為

2.5比對和驗(yàn)證

研制的甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與同類國家標(biāo)準(zhǔn)樣品甲醇中氯苯GSB 07-1220——2000進(jìn)行量值比對，分析結(jié)果見表8。

表8　甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比對結(jié)果

比對結(jié)果|En|＜1，表明甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值準(zhǔn)確度和不確定度符合要求。

3　結(jié)束語

采用重量-容量法制備了特性量值為10.0μg/mL的甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，并建立相應(yīng)的制備和分析方法。研制的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有良好的均勻性和穩(wěn)定性，并評(píng)定了定值結(jié)果的不確定度。通過與國家標(biāo)準(zhǔn)樣品GSB 07-1220——2000量值比對，驗(yàn)證了定值結(jié)果的準(zhǔn)確性。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值結(jié)果的相對擴(kuò)展不確定度為U=3%（k=2），有效期限為24個(gè)月。經(jīng)行業(yè)用戶試用，甲醇中氯苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)量值準(zhǔn)確可靠、性能穩(wěn)定，能夠滿足相關(guān)行業(yè)的使用需求。

［1］顧海東.吹掃捕集-氣相色譜法測定水中揮發(fā)性鹵代烴和氯苯［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2002，14（6）：23-25.

［2］吳迪，杜青平.室內(nèi)環(huán)境中氯苯對人體健康危害的研究進(jìn)展［J］.河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，13（2）：73-74.

［3］劉玉萍.松花江水體氯苯類污染物的污染研究［J］.環(huán)境科學(xué)與研究，2006，31（5）：91-93.

［4］催玉川，傅濤.我國水污染及飲用水源中有機(jī)污染物的危害［J］.城市環(huán)境與城市生態(tài)，1998，1（3）：23-25.

［5］王曉燕，尚偉.水體有毒有機(jī)污染物的危害及優(yōu)先控制污染物［J］.首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，23（3）：73-78.

［6］張新鈺，辛寶東，王曉紅，等.我國地下水污染研究進(jìn)展［J］.地球與環(huán)境，2011，39（3）：415-422.

［7］王碩，戴炳業(yè)，張巖.氯苯類化合物測定方法的研究現(xiàn)狀［J］.天津科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，23（1）：83-86.

［8］灌溉水中氯苯、1，2-二氯苯、1，4-二氯苯、硝基苯限量：GB 22573—2008［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［9］水源水中氯苯系化合物衛(wèi)生檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法氣相色譜法：GB/T 11938—1989［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1989.

［10］水質(zhì) 氯苯類化合物的測定 氣相色譜法：HJ 621—2011［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

［11］楊嘉偉，代妍，潘義，等.異辛烷中八氟萘溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制［J］.化學(xué)試劑，2014，36（12）：1101-1103.

［12］王星，潘義，張鵬輝，等.黏度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制［J］.中國測試，2015，41（5）：5-8.

［13］代妍，張鵬輝，潘義，等.異丙醇-水中利血平溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制［J］.化學(xué)試劑，2015，37（8）：725-728.

［14］李紅梅.標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)量控制及不確定度評(píng)定［M］.北京：中國質(zhì)檢出版社，2014.

［15］測量不確定度評(píng)定與表示：JJF 1059—1999［S］.北京：中國計(jì)量出版社，1999.

［16］全浩，韓永志.標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及其應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003：90-107.

［17］錢耆生.分析測試質(zhì)量保證［M］.沈陽：遼寧大學(xué)出版社，2003：103-115.

［18］全國標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)管理委員會(huì).標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制管理與應(yīng)用［M］.北京：中國計(jì)量出版社，2010：38-122.

［19］標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值原則及統(tǒng)計(jì)學(xué)原理：JJF 1343—2012［S］.北京：中國質(zhì)檢出版社，2012.

（編輯：徐柳）

Preparation of chlorobenzene certified reference material in methanol and evaluation for uncertainty

FANG Zheng，ZHANG Penghui，PAN Yi，ZHANG Sumin，BAI Hua，YANG Jiawei，ZHAO Yanglan，SU Dan
（National Institute of Measurement and Testing Technology，Chengdu 610021，China）

The preparation and evaluation for uncertainty methods of chlorobenzene certified reference material（CRM）in methanol were established.The main component content of chlorobenzene was determined by gas chromatography（GC）and high performance liquid chromatography（HPLC），and the contents of inorganic impurities and water were also analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）and coulometric Karl Fischer titrator，respectively.Finally，the purity of chlorobenzene was accurately determined by Mass-Balance method.This CRM solution with characteristic value of 10.0 μg/mL that primarily used for the content analysis of chlorobenzene in pollutants，evaluationofenvironmentandvalidationofanalyticalmethodswaspreparedby Weighting-Volumetric method.The developed CRM has good homogeneity and stability with the uncertainty of 3%（k=2）and the validity period of 24 months.Compared with the national reference material of chlorobenzene in methanol（GSB 07-1220——2000），the accuracy of preparing method was confirmed.

chlorobenzene；reference material；characteristic value；uncertainty

A

1674-5124（2016）08-0048-05

10.11857/j.issn.1674-5124.2016.08.010

2016-03-19；

2016-04-21

方正（1963-），男，遼寧沈陽市人，研究員，主要從事標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備方法及化學(xué)計(jì)量量值溯源體系研究。