劉正丹，王洋，白文娟，陳萍，郭瀚霖，曹美齡

（1.武漢市疾病預(yù)防控制中心，武漢 430022； 2.武漢市東湖醫(yī)院，武漢 430074； 3.江漢大學(xué)醫(yī)學(xué)院，武漢 430056）

鄰苯二甲酸酯類化合物（PAEs）是一類重要的環(huán)境激素類物質(zhì)，作為增塑劑廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，因其在環(huán)境中難以降解，已成為廣泛存在的環(huán)境污染物［1-6］。PM2.5粒徑小，表面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)，且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠(yuǎn)，入肺后會對人體健康造成極大的危害［7-10］。準(zhǔn)確測定PM2.5中鄰苯二甲酸酯的含量對研究其污染和暴露水平至關(guān)重要。對測定結(jié)果進(jìn)行不確定度評定，一方面可以根據(jù)不確定度分量的占比對分析過程進(jìn)行評價，找出產(chǎn)生誤差的主要來源，對其進(jìn)行優(yōu)化，降低實驗誤差；另一方面可以根據(jù)測量不確定度與實驗允許誤差占比評價實驗結(jié)果的質(zhì)量是否符合要求。PM2.5中多環(huán)芳烴、無機(jī)水溶性離子、銨和重金屬測量不確定度評定目前國內(nèi)已有文獻(xiàn)報道［11-19］，但未見對PM2.5中鄰苯二甲酸酯化合物測量不確定度評定的報道。由于測量不確定度的影響因素較多，不同報道的關(guān)注點和不確定度評定方式均有所不同，如姚譽(yù)陽等［11］評估PM2.5多環(huán)芳烴樣品采集引入的不確定度時主要考慮了流量、大氣壓和溫度的影響；羅伶燕等［12］評估PM2.5中重金屬樣品采集引入的不確定度時則主要評估了采樣流量的示值誤差和測量重復(fù)性引入的不確定度；吳夢溪等［17］評定PM2.5中硫酸根離子樣品空白的不確定度時主要考慮了標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入空白溶液的不確定度；而李媛等［18-19］評定可溶性陰離子樣品空白的不確定度時則主要評估了其測量重復(fù)性引入的不確定度。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，以內(nèi)標(biāo)校正氣相色譜-質(zhì)譜法測定PM2.5中鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）為例，分析測量過程中的不確定度來源，采用合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差綜合評估從樣品采集到測試全過程引入的各不確定度分量，運用GUM法（JJF 1059.1—2012 《測量不確定度評定與表示》）合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，分析控制采樣過程及實驗室檢測方法的關(guān)鍵步驟，并提出優(yōu)化措施，為提高檢測結(jié)果質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

智能中流量空氣總懸浮顆粒物采樣器：TH150型，武漢市天虹儀表有限責(zé)任公司。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：TRACE1300/ISQ 型，美國賽默飛世爾公司。

超聲波清洗器：KQ-600E 型，昆山超聲儀器有限公司。

氮吹儀：N-EVAP-112 型，美國Organomation公司。

石英濾膜：90 mm，英國沃特曼公司。

電子天平：BP211D 型，感量為0.01 mg，德國賽多利斯公司。

16 種鄰苯二甲酸酯類化合物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：其中DEHP 質(zhì)量濃度為（981.5±10.39） mg/L，商品編號為CDGG-111846-01-1 mL，美國o2 si smart solutions 公司。

D4-DEHP：標(biāo)準(zhǔn)品，北京壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

正己烷：HPLC 級，美國天地公司。

丙酮：HPLC 級，賽默飛世爾科技（中國）有限公司。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

內(nèi)標(biāo)儲備液：1 000 mg/L，準(zhǔn)確稱取D4-DEHP標(biāo)準(zhǔn)品10 mg，用丙酮定容至10 mL，混勻。

內(nèi)標(biāo)使用液：20 mg/L，吸取2 mL 的內(nèi)標(biāo)儲備液至100 mL 容量瓶，用正己烷定容至標(biāo)線，混勻。

16 種鄰苯二甲酸酯類化合物混合標(biāo)準(zhǔn)使用液：20.0 mg/L，吸取0.51 mL 的16 種鄰苯二甲酸酯類化合物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液至25 mL 容量瓶中，用正己烷定容至標(biāo)線，混勻。

DEHP 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：依次吸取16 種鄰苯二甲酸酯類化合物混合標(biāo)準(zhǔn)使用液0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、5.0 mL，分別置于6 只10 mL 容量瓶中，各加入內(nèi)標(biāo)使用液2.0 mL，用正己烷定容至標(biāo)線，配制成DEHP 質(zhì)量濃度分別為0.5、1.0、、4.0、8.0、10.0 mg/L 的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其中內(nèi)標(biāo)D4-DEHP 的質(zhì)量濃度均為4.0 mg/L。

1.3 儀器工作條件

（1）色譜條件。色譜柱：DB-5MS 柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm，美國安捷倫科技有限公司）；載氣：氦氣，體積分?jǐn)?shù)為99.999%，流量為1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣體積：1 μL；升溫程序：70 ℃，保持2 min，以30℃/min 升溫至140 ℃，然后以8 ℃/min 升溫至280℃，保持1 min，再以4 ℃/min 升溫至320 ℃，保持5 min；總分析時間：37.86 min。

（2）質(zhì)譜條件。離子化方式：EI；電離能量：70 eV；掃描模式：全掃描（Full Scan）/選擇離子掃描（SIM）；掃描范圍：40～300 Da；離子源溫度：250 ℃；傳輸線溫度：280 ℃；四極桿溫度：150 ℃。

1.4 實驗步驟

1.4.1 樣品采集

采用中流量空氣采樣器采集空氣中PM2.5樣品，采樣流量為100 L/min，采樣時間24 h，采樣前先將石英濾膜在500 ℃下烘烤5 h，再在天平室恒溫恒濕條件下平衡24 h，采樣后于-20 ℃下保存，并于7 d內(nèi)分析。

1.4.2 樣品處理

用金屬鑷子將采過樣的石英濾膜取出，取1/4濾膜用剪刀剪碎，放入10 mL 的圓底玻璃離心管中，加入0.2 mL 內(nèi)標(biāo)使用溶液和10 mL 正己烷，蓋上瓶蓋，放入超聲波清洗器中，超聲20 min，以2 000 r/min 轉(zhuǎn)速離心10 min，將上清液轉(zhuǎn)移至另一干凈的玻璃離心管中。向原離心管中加入10 mL 正己烷，超聲20 min，以2 000 r/min 轉(zhuǎn)速離心10 min，重復(fù)2次。合并3 次上清液，氮吹至近干，用正己烷定容至1 mL，混勻待測。同時取未采樣的空白濾膜按上述預(yù)處理操作步驟，制備空白溶液。

1.4.3 定量方法

標(biāo)準(zhǔn)系列、空白溶液和樣品提取液在相同條件下上機(jī)測試，以DEHP 與內(nèi)標(biāo)D4-DEHP 的色譜峰面積比為縱坐標(biāo)，以DEHP 的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線獲得提取液中DEHP 的質(zhì)量濃度ρe。

2 實驗結(jié)果

2.1 測量模型

空氣細(xì)顆粒物PM2.5中DEHP 的質(zhì)量濃度按式(1)計算：

p0——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，101.325 kPa；

p——現(xiàn)場大氣壓，kPa；

T——現(xiàn)場溫度，℃；

2.2 計算結(jié)果

空氣細(xì)顆粒物PM2.5中DEHP 的質(zhì)量濃度計算結(jié)果見表1。

表1 PM2.5 中DEHP 測定結(jié)果

3 不確定度來源

根據(jù)測量模型和測定過程，PM2.5中DEHP 測定結(jié)果的不確定度來源包括5 個方面：（1）采樣體積引入的不確定度u(Vnd)；（2）樣品提取回收率引入的不確定度u(F)；（3）樣品提取液定容體積引入的不確定度u(V1)；（4）樣品提取液測定引入的不確定度u(ρe-ρ0)；（5）測量重復(fù)性引入的不確定度u(fr)。

4 不確定度評定

4.1 采樣體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(Vnd)

采樣體積引入的不確定度主要包括采樣流量、采樣溫度、采樣大氣壓和采樣時間引入的不確定度分量。

4.2 樣品提取回收率引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(F)

取1/4 空白濾膜配制成質(zhì)量濃度分別為1.0、4.0、8.0 mg/L 的空白加標(biāo)樣品，按1.4.2 樣品處理方法，每種質(zhì)量濃度的樣品分別平行制備6 份空白加標(biāo)提取溶液，在1.3 儀器工作條件下進(jìn)行測定，計算加標(biāo)回收率和測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。因待測樣品提取液中DEHP 的平均質(zhì)量濃度為9.498 mg/L，因此采用高濃度的加標(biāo)回收率進(jìn)行校正和計算不確定度分量。質(zhì)量濃度為8.0 mg/L 的空白加標(biāo)樣品測定結(jié)果見表2。

表2 樣品提取回收率試驗結(jié)果

根據(jù)貝塞爾公式，樣品提取平均回收率引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4.3 樣品提取液定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V1)

4.4 提取液測定引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(ρe-ρ0)

樣品提取液測定引入的不確定度包括標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度以及標(biāo)準(zhǔn)使用溶液配制、系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制、添加內(nèi)標(biāo)以及標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的不確定度。

4.4.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel,1(ρstd)

4.4.2 標(biāo)準(zhǔn)使用溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel,2(ρstd)

用1 mL 的A 類分度吸量管吸取16 種鄰苯二甲酸酯類化合物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液0.51 mL 至25 mL A類容量瓶中，用正己烷稀釋定容至標(biāo)線。依據(jù)JJG 196—2006 《常用玻璃量器》，1 mL A 類分度吸量管和25 mL A 類容量瓶的容量允差分別為±0.008 mL 和±0.030 mL，按矩形分布，k=3，1 mL A類分度吸量管和25 mL A 類容量瓶容量允差引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為urel,2(V1mL)=0.004 6，urel,2(V25mL)=0.000 7，則標(biāo)準(zhǔn)使用溶液配制過程中玻璃器皿容量允差引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

配制系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液使用5 mL 分度吸量管和10 mL 容量瓶各6 次。5 mL 分度吸量管吸取標(biāo)準(zhǔn)使用溶液6 次的體積分別為0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、5.0 mL。依據(jù)JJG 196—2006 《常用玻璃量器》，5 mL A 類分度吸量管和10 mL A 類容量瓶的容量允差分別為±0.025 mL 和±0.020 mL，按矩形分布，k=3，單次使用5 mL A 類分度吸量管和10 mL 容量瓶容量允差引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為urel,3(V5mL)=0.002 9，urel,3(V10mL)=0.001 2。則配制系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液玻璃器皿容量允差引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

根據(jù)4.3 評定結(jié)果，單次吸取標(biāo)準(zhǔn)使用溶液體積和定容體積因溫度變化導(dǎo)致溶劑體積膨脹引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度均為0.003 9。則配制系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液溫度變化引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

測得5 mL 分度吸量管和10 mL 容量瓶10 次測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.002 3 mL 和0.003 1 mL，6 次吸取標(biāo)準(zhǔn)使用溶液估讀誤差引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為0.009 2、0.004 6、0.002 3、0.001 2、0.000 6、0.000 5，每次定容的估讀誤差引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.000 3，合并計算得配制系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液估讀誤差引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4.4.4 添加內(nèi)標(biāo)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel,4(ρstd)

由于內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的質(zhì)量濃度不參與結(jié)果計算，檢測結(jié)果僅與添加內(nèi)標(biāo)溶液體積的重復(fù)性有關(guān)，因此不必考慮內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的質(zhì)量濃度引入的不確定度。樣品提取液和系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液分別使用0.2 mL A類吹出式分度吸量管1 次和2 mL A 類單標(biāo)線吸量管6 次添加內(nèi)標(biāo)溶液，僅考慮由測量體積誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

4.4.5 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel,5(ρstd)

根據(jù)JJF 1135—2005 《化學(xué)分析的測量不確定度評定》中關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的不確定度計算方法，按照式(3)和式(4)分別計算樣品提取液中DEHP 質(zhì)量濃度引入的不確定度u(ρe)和空白溶液中DEHP 質(zhì)量濃度引入的不確定度u(ρ0)，計算結(jié)果見表3 和表4。

表3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合計算結(jié)果

表4 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的不確定度計算結(jié)果

yj——第j個標(biāo)準(zhǔn)點的外標(biāo)和內(nèi)標(biāo)的色譜峰面積比值；

a——標(biāo)準(zhǔn)曲線的截距。

ρe和ρ0之間存在相關(guān)性，但相關(guān)性較弱，可忽略不計，則扣除空白后標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

提取液測定引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4.5 測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(fr)

為了得到采樣、取樣、提取和上機(jī)測試全過程的測量重復(fù)性引入的不確定度，在同一測量點放置4 臺采樣器同時采樣，得到4 張濾膜樣本，每張濾膜分為4 份平行樣本進(jìn)行測量，每組包括4 次測量結(jié)果，共4 組，計算合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差：

單次測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度

上述各不確定分量互不相關(guān)，則合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4.7 測量結(jié)果報告

5 結(jié)語

采用內(nèi)標(biāo)校正氣相色譜-質(zhì)譜法測定空氣PM2.5中鄰苯二甲酸酯類化合物，以DEHP 為例分析了測量過程的不確定度來源，對測定結(jié)果的不確定度進(jìn)行評定。測定結(jié)果的不確定度主要來源于采樣體積、提取液測定和測量重復(fù)性，其中提取液測定引入的不確定度分量最大，采樣體積和測量重復(fù)性引入的不確定度分量次之。樣品提取過程和提取液體積的不確定度分量貢獻(xiàn)相對較小，但樣品前處理過程引入的不確定度也不容忽略。

為提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，減小測量不確定度，在實驗室條件允許的情況下可以從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：（1）采樣前校準(zhǔn)采樣流量，控制采樣流量誤差；（2）控制實驗室環(huán)境溫度，減少溫度變化帶來的溶劑體積膨脹誤差；（3）配制系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液時增加取液體積和定容體積，可有效降低體積誤差；（4）增加平行測定次數(shù)取平均值。