常嘉欣，劉曉茹，梁鎧，孔維瑋

(中國水利水電科學研究院，北京 100038)

隨著社會進步和科技發(fā)展，標準物質(zhì)作為計量溯源和質(zhì)量控制的重要依據(jù)，是確保檢測結(jié)果準確可靠的重要手段[1]，其發(fā)展越來越受到重視，同時，標準物質(zhì)作為測量標準和量值傳遞的有效載體，在檢測過程中發(fā)揮著重要作用[2]。我國在標準物質(zhì)研究與國外相比起步較晚，且所研制的有機標準物質(zhì)以單標為主。三氯苯為1，2，3-三氯苯、1，2，4-三氯苯、1，3，5-三氯苯三種同分異構(gòu)體的總稱。三氯苯是有毒有害的有機物，其物化性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水但易溶于有機溶劑，廣泛用于溶劑或制作農(nóng)藥。三氯苯經(jīng)吸入或經(jīng)皮膚進入人體會在體內(nèi)富集對人體造成傷害。三氯苯已列入我國水環(huán)境優(yōu)先控制污染物“黑名單”中，在《地表水質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)[3]、《地下水質(zhì)量標準》(GB/T 14848—2017)[4]和《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749—2006)[5]中皆給出了限值為0.02 mg/L。目前國內(nèi)大部分有機標準物質(zhì)是單一化合物也就是單標[6]，因此對于水環(huán)境監(jiān)測的目標污染物，筆者研制的三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)具有重要意義：一是用于校準[7]和檢定儀器；二是對樣品進行量值檢驗，建立計量溯源性；三是為質(zhì)量控制的準確性、可靠性提供保障；四是與單標溶液標準物質(zhì)相比，混標溶液標準物質(zhì)消耗的試劑量更少，操作簡便且分析速度更快，節(jié)省實驗人員操作及儀器分析時間。目前，筆者研制的三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)已取得國家二級標準物質(zhì)定級鑒定證書，編號為GBW(E) 082079，可為國內(nèi)類似混合溶液標準物質(zhì)提供參考。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜儀：Agilent GC7890A 型，安捷倫科技(中國)有限公司。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：Agilent GC-MS6890-5973 型，安捷倫科技(中國)有限公司。

電子分析天平：METTLER-AL204 型，感量為0.1 mg，瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司。

1，2，3-三氯苯：純度(質(zhì)量分數(shù))為99.7%，相對擴展不確定度為0.5%(k=2)，德國Dr. Ehrenstorfer GmbH 公司。

1，2，4-三氯苯：純度(質(zhì)量分數(shù))為99.5%，相對擴展不確定度為0.5%(k=2)，德國Dr. Ehrenstorfer GmbH 公司。

1，3，5-三氯苯：純度(質(zhì)量分數(shù))為99.5%，相對擴展不確定度為0.5%(k=2)，美國CHEM SERVICE 公司。

甲醇：HPLC 級，美國賽默飛世爾科技有限公司。

甲醇中1，2，3-三氯苯標準溶液：編號為GSB 07-2727-2011，1 000 mg/L，相對擴展不確定度為2%(k=2)，環(huán)境保護部標準樣品研究所。

甲醇中1，2，4-三氯苯標準溶液：編號為GSB 07-1224-2000，1 000 mg/L，相對擴展不確定度為2%(k=2)，環(huán)境保護部標準樣品研究所。

甲醇中1，3，5-三氯苯標準溶液：編號為DREA17723500ME-108-70-3，1 003 mg/L，擴展不確定度為46.02 mg/L(k=2)，德國Dr. Ehrenstorfer GmbH 公司。

1.2 實驗步驟

1.2.1 標準物質(zhì)的制備

采用重量-容量法制備甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)。在室溫為(20±2)℃的條件下，分別準確稱取1，2，3-三氯苯、1，2，4-三氯苯、1，3，5-三氯苯純品0.05 g(準確至0.1 mg)于500 mL 容量瓶中，用甲醇定容并搖勻，配制成各組分質(zhì)量濃度均為100 mg/L 的甲醇中三氯苯類混合溶液。將該溶液放入低溫冰箱中于-20 ℃冷凍2 h，灌裝于干燥潔凈的2 mL 安瓿瓶內(nèi)，每個安瓿瓶內(nèi)溶液約為1.2 mL，灌封得到約400 支溶液標準物質(zhì)，粘貼標簽放入低溫冰箱于0～4 ℃保存。

1.2.2 原料純度核驗

參考標準方法HJ 621—2011 《水質(zhì) 氯苯類化合物的測定 氣相色譜法》[8]，優(yōu)化本實驗室儀器工作條件，對1，2，3-三氯苯、1，2，4-三氯苯、1，3，5-三氯苯的純度進行核驗。

1.2.3 標準物質(zhì)量值核驗

采用氣相色譜儀FID 和ECD 兩種檢測器對甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)進行定值檢驗。隨機抽取2 支，重復測定7 次，采用單點法定值，測定所用標準溶液為三氯苯類混合標準溶液100 mg/L，采用環(huán)境保護部標準樣品研究所和德國Dr.Ehrenstorfer GmbH 公司的單組份標準溶液稀釋配制。

1.2.4 標準物質(zhì)均勻性檢驗

依據(jù)JJF 1343—2012 《標準物質(zhì)定值的通用原則及統(tǒng)計學原理》[9]，按照灌封前、中、后順序隨機抽取甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)共15 支，用氣相色譜法每支測定3 次，測定結(jié)果用F檢驗[10]判斷該標準物質(zhì)的均勻性是否良好。

1.2.5 標準物質(zhì)穩(wěn)定性檢驗

在0～4 ℃及避光保存的條件下，按照前密后疏[11]的抽樣原則，對甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)的各個組分進行穩(wěn)定性檢驗。以月為單位，在不同的時間間隔內(nèi)各隨機抽取3 瓶，每瓶測3 次，以3次平均值記為該瓶檢驗結(jié)果。測定結(jié)果用t檢驗來判斷該標準物質(zhì)的長期穩(wěn)定性是否符合要求。

模擬標準物質(zhì)的運輸條件，在50 ℃及避光條件下，以14 天作為短期穩(wěn)定性的測定時間范圍，分別在第1、2、3、5、8、11、14 天每天隨機抽取1 瓶，每瓶測3 次。測定結(jié)果用t檢驗來判斷該標準物質(zhì)的短期穩(wěn)定性是否符合要求。

1.3 儀器工作條件

1.3.1 氣相色譜儀

色譜柱：DB-5MS 毛細管柱(60 m×250 μm，0.25 μm，美國安捷倫科技有限公司)；載氣：高純氮氣，體積分數(shù)不小于99.999%；柱溫：140 ℃，保持1 min，以4 ℃/min 的速率升至180 ℃；進樣口溫度：180 ℃；分流比：20∶1；柱流量：1 mL/min；進樣體積：1 μL；檢測器溫度：300 ℃。

(1)FID 檢測。氫氣流量：30 mL/min；空氣流量：300 mL/min；尾吹流量：25 mL/min。

(2)ECD 檢測。尾吹流量：30 mL/min。

1.3.2 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀

(1)色譜柱：DB-624 毛細管柱(60 m×250 μm，1.40 μm，美國安捷倫科技有限公司)；載氣：高純氦氣純度(體積分數(shù))不小于99.999%；柱溫：180 ℃，保持15 min；進樣口溫度：180 ℃；分流比：100∶1；柱流量：1 mL/min；進樣體積：1 μL；離子源：EI 源，溫度為230 ℃；MS 四極桿：溫度為150 ℃；質(zhì)量掃描范圍：50～300 Da；溶劑延遲：6 min。

以上儀器條件用于三氯苯純度標準物質(zhì)定性。

(2)色譜柱：DB-624 毛細管柱(60 m×250 μm，1.40 μm，美國安捷倫科技有限公司)；載氣：高純氦氣，體積分數(shù)不小于99.999%；柱溫：40 ℃，保持1 min，以4 ℃/min 的速率升至180 ℃，保持4 min；進樣口溫度：180 ℃；分流比：100∶1；柱流量：1 mL/min；進樣體積：1 μL；離子源：EI 源，溫度為230 ℃；MS 四極桿溫度：150 ℃；質(zhì)量掃描范圍：50～300 Da；溶劑延遲：2 min。

以上儀器條件用于溶劑甲醇定性及純度核驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料純度核驗及定性檢驗

2.1.1 三氯苯純度標準物質(zhì)純度核驗

在氣相色譜儀1.3.1 GC-FID 為檢測器的工作條件下，對三氯苯純度標準物質(zhì)進行純度核驗。分別用1，2，3-三氯苯、1，2，4-三氯苯、1，3，5-三氯苯純品配制1 000 mg/L 單標儲備液，用色譜峰面積歸一化法做純度核驗，1，2，3-三氯苯、1，2，4-三氯苯、1，3，5-三氯苯的色譜圖分別見圖1～圖3，純度分析結(jié)果如表1 所示。結(jié)果表明，純度分析結(jié)果均在證書提供的純度范圍內(nèi)，且主組分與雜質(zhì)完全分離[12]，滿足標準物質(zhì)配制要求。

圖1 1，2，3-三氯苯標準物質(zhì)純度核驗色譜圖

圖2 1，2，4-三氯苯標準物質(zhì)純度核驗色譜圖

圖3 1，3，5-三氯苯標準物質(zhì)純度核驗色譜圖

表1 三氯苯標準物質(zhì)純度核驗結(jié)果

2.1.2 三氯苯溶液標準物質(zhì)定性檢驗

在1.3.2(1)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的工作條件下，對甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)進行全掃描，圖4 為甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)的總離子流圖，經(jīng)與NIST 譜庫[13]中的質(zhì)譜圖比對，甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)各組分與NIST 譜庫匹配度均為98%，三種組分定性無誤，滿足標準物質(zhì)制備要求。

圖4 甲醇中三氯苯類混合溶液總離子流色譜圖

2.1.3 甲醇純度核驗

按照標準物質(zhì)制備流程，制備溶劑空白樣品(甲醇)，在1.3.2(2)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的工作條件下對其進行核驗，由核驗結(jié)果可知，溶劑甲醇中無顯著雜峰，不含有三氯苯和對量值核驗影響的組分，對三氯苯混合溶液標準物質(zhì)配制無影響。

2.2 甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)量值核驗

標準物質(zhì)的定值是對標準物質(zhì)特性量賦值的全過程。按照1.2.3 方法在1.3.1 色譜條件下條件對甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)測定，測定結(jié)果見表2、表3，圖5、圖6 分別為FID 和ECD 檢測色譜圖。由表2、表3 可知，測定結(jié)果與配制值相對誤差為0.99%～2.00%，準確性較好，標準值按配制值計，可得甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)標準值：1，2，3-三氯苯為101 mg/L；1，2，4-三氯苯為102 mg/L；1，3，5-三氯苯為100 mg/L。

表2 甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)量值測定結(jié)果(FID 檢測器)

表3 甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)量值測定結(jié)果(ECD 檢測器)

圖5 甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)色譜圖(FID)

圖6 甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)色譜圖(ECD)

2.3 均勻性檢驗

均勻性是體現(xiàn)標準物質(zhì)性能優(yōu)良的必要指標，通過測定瓶內(nèi)與瓶間量值來進行均勻性檢驗。按照1.2.4 操作，均勻性測定結(jié)果見表4。由表4 數(shù)據(jù)可知，各組分量值F值均小于F(14，30)，說明甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)均勻性良好。

表4 甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)均勻性測定結(jié)果

2.4 穩(wěn)定性檢驗

穩(wěn)定性是考察標準物質(zhì)在規(guī)定時間范圍內(nèi)特性量值變化的重要依據(jù)，是指標準物質(zhì)長時間貯存時，在外界環(huán)境條件的影響下其物理化學性質(zhì)和特性量值保持不變的能力[14]，若穩(wěn)定期越長，則表明該標準物質(zhì)穩(wěn)定性越好。

2.4.1 長期穩(wěn)定性檢驗

按照1.2.5 方法進行標準物質(zhì)長期穩(wěn)定性試驗。從2021 年2 月到2022 年2 月對甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)的各個組分進行含量測定，統(tǒng)計結(jié)果見表5。由表5 數(shù)據(jù)可知，各組分測定結(jié)果均滿足|β1|＜t0.95，5s(β1)，說明甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)長期(12 個月內(nèi))穩(wěn)定性良好。

表5 甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)長期穩(wěn)定性檢驗統(tǒng)計結(jié)果

2.4.2 短期穩(wěn)定性檢驗

按照1.2.5 方法進行標準物質(zhì)短期穩(wěn)定性試驗，甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)的各個組分含量測定統(tǒng)計結(jié)果見表6。由表6 數(shù)據(jù)可知，甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)各組分測定結(jié)果均滿足|β1|＜t0.95，5s(β1)，無顯著性差異，表明甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)短期(14 天內(nèi))穩(wěn)定性良好。

表6 甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)短期穩(wěn)定性檢驗統(tǒng)計結(jié)果

2.5 甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)量值不確定度

采用重量-容量法配制甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)，各組分質(zhì)量濃度按照式(1)計算：

式中：ρ——三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)各組分的質(zhì)量濃度，mg/L；

m——三氯苯類稱量值，mg；

P——三氯苯類純度(質(zhì)量分數(shù))，%；

V——溶液配制體積，mL。

配制三氯苯類混合標準物質(zhì)時稱量值分別為1，2，3-三 氯 苯 為50.5 mg；1，2，4-三 氯 苯 為51.5 mg；1，3，5-三氯苯為50.5 mg。代入式(1)得3 種組分的質(zhì)量濃度分別為1，2，3-三氯苯101 mg/L，1，2，4-三氯苯102 mg/L，1，3，5-三氯苯100 mg/L。各不確定度組成部分[15]計算結(jié)果如表7。

表7 定值不確定度評定結(jié)果

以上各個環(huán)節(jié)引入的不確定度互不影響，彼此獨立，因此將各項不確定度合成[16]得：1，2，3-三氯苯合成相對標準不確定度為0.98%；1，2，4-三氯苯合成相對標準不確定度為1.01%；1，3，5-三氯苯合成相對標準不確定度為0.80%。將合成相對標準不確定度乘以包含因子得到相對擴展不確定度，置信概率為95%，擴展因子k=2，故甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)中1，2，3-三氯苯、1，2，4-三氯苯、1，3，5-三氯苯的相對擴展不確定度分別為2%、3%、2%。

3 結(jié)語

采用重量-容量法研制甲醇中三氯苯類混合溶液標準物質(zhì)，對其進行定性、定量檢驗，均勻性、長期穩(wěn)定性以及短期穩(wěn)定性均符合要求。其中1，2，3-三氯苯標準值為101 mg/L，相對擴展不確定度為2%(k=2)；1，2，4-三氯苯濃度為102 mg/L，相對擴展不確定度為3%(k=2)；1，3，5-三氯苯濃度為100 mg/L，相對擴展不確定度為2%(k=2)。該標準物質(zhì)可用于水中三氯苯類物質(zhì)含量的檢測，實現(xiàn)多組分同時測定，確保準確性的同時提高測定效率，實現(xiàn)快速準確的量值溯源，亦可用于氣相色譜儀、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的校準，是對我國現(xiàn)有標準物質(zhì)系統(tǒng)的補充。