多 環 芳 烴 ( polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs) 是一類具有強致癌,致畸,致突變危害的環境持 久有機污染物。對 PAHs 污染的危害及風險評估 是當今環境保護領域的重要研究課題。沉積物中多環 芳烴的含量可以體現水體的污染狀況,為水污染治理 提供更全面的評估數據。本課題組建立了凝膠滲透色譜-液相色譜法測定沉積物中多環芳烴含量,具有很 高的選擇性和靈敏度。但多環芳烴在環境中本底 較高,測定過程中容易造成交叉污染,對從業人員要求 很高。因此識別測定過程中的關鍵環節,從而在實驗 過程中重點控制以提高檢測質量是十分必要的。
1 材料與方法
1. 1 儀器與試劑
Agilent 1200 液相色譜儀附熒光 檢測器( 美國 Agilent 公司) ,Gilson 凝膠滲透色譜儀 ( 美國 Gilson 公 司) ,KQ-500DE ( 昆山舒美超聲儀器有限公司 ) ; TGL16 高速冷凍離心機( 長沙英泰儀器有限公司) ; VORTE-X 渦旋混勻器( 海門市其林貝爾儀器制造有 限公司) ; 旋轉蒸發儀( 上海亞榮生化儀器廠) 。16 種 多環芳烴混合標準儲備液( 2 000 mg /L,上海安譜科學儀器有限公司) ,乙腈( 色譜純,Merk 公司) ; 乙酸乙酯 ( 色譜純,Merk 公司) ,環己烷( 色譜純,Merk 公司) ,其 他試劑除特別說明,均為分析純。實驗用水為經 Millipore 處理的一級水。樣品采自湘江,冷凍干燥樣品,并 剔除石子,纖維絲等雜質,磨細,用 100 目篩子篩分樣 品,保存于塑料袋中。
1. 2 方法
1. 2. 1 樣品前處理
稱取樣品 5 g 于 50 ml 離心管 中,加入環己烷-乙酸乙酯( 1 ∶ 1,V /V) 10 ml,超聲提 取 15 min,8 000 r/min 離心 10 min,取 5 ml 上清液上 GPC 凈化。GPC 以環己烷-乙酸乙酯( 1 ∶ 1,V /V) 為 流動相,流速為 5. 0 ml /min,收集 19 ~ 50 min 餾分,紫 外檢測波長為 254 nm,收集液于 40 ℃ 水浴旋轉濃縮 至近干,用環己烷-乙酸乙酯( 1 ∶ 1,V /V) 轉移至 10 ml 定量管中,氮吹至近干,轉移至 10ml 容量瓶中加乙腈 定容,混勻,待 HPLC-FLD 測定。
1. 2. 2 色譜條件
色譜柱: PAH C18 柱( 4. 6 mm × 250 mm,5 μm) ; 柱溫: 30 ℃,流動相及梯度: A 為乙 腈,B 為水; 0~5 min,50% A,5~20 min,50% ~ 99% A, 20~36 min,99% A,36~ 37. 5 min,1% ~ 50% A; 37. 5 ~ 40 min,50% A; 流速: 1. 5 ml /min; 進樣量: 10 μl; 檢測波長見表 1。
1. 2. 3 標 準 溶 液 配 制
吸取標準儲備液 ( 2 000 mg /L) 50 μl 于 10 ml 容量瓶中,用乙腈定容至 刻度制備成 10. 0 mg /L 標準中間液Ⅰ,吸取 100 μl 中 間液Ⅰ于10.0 ml容量瓶中,用乙腈定容至刻度制備成 100 μg /L 標 準 中 間 液 Ⅱ,分別吸取標準中間液 Ⅱ 0. 10、0. 20、0. 50、1. 0 ml 至 10. 0 ml 容量瓶中,用乙腈 定容,制備成多環芳烴系列濃度為 1. 0、2. 0、5. 0、 10. 0 μg /L。按 1. 2. 2 色譜條件,以濃度為橫坐標,峰 面積為縱坐標進行線性回歸。
1. 3 數學模型
X = c×V×Z m ,其中 X 為沉積物中多環 芳烴含量( μg /kg) ; c 為從標準曲線獲得的多環芳烴含 量( μg /L) ; V 為樣品溶液定容體積( ml) ; m 為樣品質 量( g ) 。根 據 計 算 公 式,建 立 測 量 模 型 X = f ( c, V,m) 。
2 結 果
對于測定方法的不確定度,其 主要來源于前處理步驟和儀器測定步驟。前者包括稱 量、定容、標準溶液配制和凈化等過程,其中稱量不確 定度來源于天平; 定容不確定度主要來源于移液器、容 器和定容溶液的選擇; 標準溶液配制不確定度來源于 標準品的純度、稀釋過程和標準曲線擬合。后者則主 要以回收率不確定度分量和重復性不確定度分量來體 現。對于結果低于檢出限的組分,其不確定度評定步 驟與檢出組分的評定步驟類似,參照 GB /T 27404 - 2008 附錄 F 方法檢測低限計算公式 CL = 3×Sb /b, Sb 為空白標準偏差,b 為標準曲線斜率。由于采用液 相色譜法,需要積分獲得峰面積數值,因此同時參考了 環境監測分析方法標準制修訂技術導則規定的方 法檢出限計算程序( 按照樣品分析的全部步驟,對濃 度值或含量為估計方法檢出限 2 ~ 5 倍進行 n 次平行 測定。根據平行樣品分析結果的標準偏差計算方法檢 出限) 采用“接近空白”即檢出限的 2 倍進行空白加標 進行回收率和重復性不確定度的評定,由于其測定結 果低于標準曲線線性范圍,采用標準曲線擬合的不確定度會導致存在較大的誤差,因此低于檢出限的組分 忽略標準曲線擬合的不確定度評定。
3 討 論
采用精度 為萬分之一的電子天平稱量 5. 0 g( 精確至0. 0001 g) 樣品,根據天平檢定證書其最大允差為±0. 0005 g,按 照均勻分布( k =槡3 ) ,則天平的最大允差導致的標準 不確定度和稱量引入的相對不確定度分別為 u( m) = a k = 0.0005 槡3 = 0. 00029 g,urel ( m) = u( m) m × 100% = 0. 0058%。樣品 定容體積引入的不確定度包括提取后取 5 ml 上清液 過 GPC 凈化及將處理后的樣品溶液移入 10 ml 容量 瓶中帶來的不確定度。將處理后的樣品溶液移入 10 ml 容量瓶中,10 ml A 級容量瓶的標準不確定度包括玻璃量器的容量允差 u( VA) 和溫度變化產生的誤差 u( VC) 組成。國家計 量檢定 規 程 JJG196 - 2006 《常用玻璃儀器檢定規 程》中規定,20 ℃時 10 ml 容量瓶( A 級) 的容量最 大允許誤差為±0. 02 ml。而乙腈在溫度波動 20±5 ℃ 時,其膨脹系數為 1. 37 × 10-3 /℃。按均勻分布( k = 槡3 ) ,容量瓶容量允差引入的不確定度為 u ( VA ) = 0.02 槡3 = 0.0073 ml,溫度波動引起的體積不確定度為 u ( Vc ) = 5×1.37×10-3 槡3 = 0.00396 ml,則樣液移入 10 ml 容量瓶 中 產 生 的 標 準 不 確 定 度 為 u ( 移 2 ) = u2 ( VA) +u2 槡 ( VC ) = 0.0083 ml,相對標準不確定度為 urel ( 移 2) = u( 移 2) 10 ×100% = 0.083%。
4 結 論
采用 A 類不確定度評定對凝膠滲透色譜-液相色 譜法測定沉積物中多環芳烴含量的測定過程進行不確 定來源分析及各分量評定,評定結果表明該方法不確 定度主要來源于標準曲線計算,測定重復性和回收率 試驗。這要求我們在試驗過程必須對設備精心調試, 加強日常維護,同時規范實驗操作,以減少在樣品前處 理過程產生的不確定度。