高分辨气质法测定土壤和沉物中二恶英不确定度评价

2023年12月21日发(作者：附近汽车音响改装)

?250?广东化工2021年第8期第48卷总第442期分析测试高分辨气/质法测定土壤和沉物中二恶英不确定度评价谭曜，马侦，方爱琴，王如坤，钟莺莺，应海松，曹国洲(宁波海关技术中心，浙江宁波315012)[摘要]按照HJ77.4-2008方法，采用高分辨气/质法测定土壤和沉物样品中二恶英等价毒性当量(I-TEQ)。通过建立相关的数学模型，分析了该方法不确定的主要来源，并确定了不确定度评价方法。结果表明：土壤和沉物中二恶英等价毒性当量(I-TEQ)的结果及扩展不确定度为(66.90±7.24)ng/kg，包含因子k为2。该评估模型为土壤和沉物中二恶英等价毒性当量测定不确定度评价提供了参考依据。[关键词]高分辨气/质法；二恶英；土壤和沉积物；等价毒性当量；不确定度[中图分类号]TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2021)08-0250-03UncertaintyEvaluationoftheDeterminationofDioxinsinSoilandSedimentbyHighResolutionGasChromatographyandMassSpectrometryTanYao,MaZhen,FangAiqing,WangRukun,ZhongYingying,YingHaisong,CaoGuozhou(NingboCustomsTechnologyCenter,Ningbo315012,China)Abstract:AccordingtothemethodofHJ77.4-2008,dioxinsinsoilandsedimentsampleswereanalyzedbyhighresolutiongaschromatographyandmassspectrometry,andthetoxicequivalentquantity(I-TEQ)werecalculated．ThesourcesofuncertaintywereanalyzedandUncertaintyevaluationofdioxinsinsoilandsedultsshowthat:thedeterminationresultandexpandedcombineduncertainty(k=2)ofdioxinsinsoilandsedimentwere(66.90±7.24)ng/aluationmodelcanprovideareferenceforevaluatingtheuncertaintyindeterminationofdioxinsinsoilandsediment．Keywords:highresolutiongaschromatographyandmassspectrometry；dioxins；soilandsediment；toxicequivalentquantity(I-TEQ)；uncertainty二恶英不是单一的物质，通常被认为是多氯代二苯并二恶英类以及多氯代呋喃类等同分异构体化合物的总称，其具有毒性强、持续性久、蓄积性高等特点，该类同分异构体结构共有210多种[1-2]。有报道称二恶英是地球上最毒的化学物质[3]，被列作一类高致癌物质，一旦常和二恶英接触可造成严重的生殖发育等各种问题[4]。Ligon等[5]发现，当前环境二恶英的含量要明显高于从前。人类活动，包括汽车尾气排放，纸业漂白，垃圾锅炉焚烧，有机农药生产等等，是当前环境产生二恶英的主要来源[6-10]。由于大多数二恶英在环境中以极低微量形式存在，分离同分异构体困难，对仪器检测分析系统灵敏度、选择性、特异性等指标要求极高，因此使用高分辨气/质谱联用仪测定二恶英被认为是当前国内外认可的金标准方法。本文按照HJ77.4-2008[11]方法测定土壤和沉积物中二恶英I-TEQ结果，以JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[12]、[13]CNAS-GL006:2019《化学分析中不确定度的评估指南》为依据，对土壤和沉积物中二恶英I-TEQ结果进行不确定度评定，用于表征土壤和沉积物中二恶英类化合物I-TEQ结果的可靠程度。1.3测定步骤土壤和沉积物风干称量后加定量内标，先经ASE萃取、溶剂浓缩；再通过多层硅胶柱、活性炭柱等进行净化，后用甲苯等溶剂洗脱。洗脱液浓缩后，加壬烷定容，最后加入进样内标上机分析。1.4仪器方法色谱柱：DB-5MS(60m×0.25mm×0.25um)。进样方式：不分流进样；进样量：1uL。进样口温度：260℃：载气流量：1.0mL/min。柱温升温程序：初始温度为150℃，保持3min后以20℃/min升温至230℃，保持18min后以5℃/min升温至235℃，保持10min后以4℃/min升温至320℃后保持3min。质谱要求：使用SIM模式进行检测。EI45ev，离子源温度260℃，接口温度270℃，校准物质为PFK，质谱分辨率＞10000。2结果与讨论2.1不确定度来源根据试验过程，土壤及沉积物中二噁英类I-TEQ测定不确定度主要来源：样品称量；定量内标、进样内标浓度和添加体积；相对峰面积测定；RRF计算等。2.2数学模型土壤及沉积物中二噁英类I-TEQ的测定按以下公式计算:ρ=AQes1?RRFes?AesQm1实验部分1.1仪器(1)高分辨气相色谱-高分辨质谱联用仪(Fisher公司)，分辨率＞10000；(2)电子天平(感量0.0001g)；(3)ASE萃取仪；(4)浓缩装置：旋转蒸发装置、氮吹仪；(5)填充柱：内径8~15mm，长200~300mm的玻璃填充柱管。1.2试剂(1)色谱纯正己烷、甲苯、二氯甲烷、甲醇、壬烷(公司)；(2)标准物质EPA-1613系列(Wellington公司)；(3)无水硫酸钠：分析纯以上，在380℃温度下处理4h，密封保存；(4)盐酸、浓硫酸、氢氧化钾、硝酸银(GR)；(5)硅胶；(6)活性炭：混合均匀9.0g的CarbopackC活性炭与41g的Celite545，活化密封后于玻璃干燥器中保存备用。[收稿日期]2021-03-13[基金项目]宁波中盛公司科技计划项目(2020ZS008)I-TEQ=∑(I-TEFi×ρi)式中：ρ—样品二恶英含量，mg/kg；A、Aes—待测二恶英异构体和对应同位素内标的峰面积；RRFes—相对响应因子；Q、Qes待测二恶英异构体和对应同位素内标质量，(ng)；m—样品质量，(g)；I-TEFi—待测二恶英异构体国际毒性当量因子。2.3不确定度分量的评定2.3.1样品称量引入的相对不确定度urel1称取约2g样品，使用的天平的最小分度为0.0001g，根据鉴定证书该准确级的天平的最大允许误差为±0.0005g，样品质量由[作者简介]谭曜(1972-)，男，湖南株洲人，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向为化学分析。

2021年第8期第48卷总第442期广东化工l(10)?1%?0.5774%3?251?2次回零(空瓶和样重)称量所得，取矩形分布，则天平称重所引入的不确定度：2?0.0005g?0.0004082gu(m)?3u(m)u1rel??0.02041%m2.3.2样品前处理引入的相对不确定度urel2不确定度来源：分别为定量内标、进样内标浓度和添加体积引入的不确定度。2.3.2.1定量内标浓度和添加体积所引入的相对不确定度urel(定量)2.3.2.1.1定量内标浓度所引入的相对不确定度urel(C)根据标准溶液的证书描述，误差值为±5%，应用矩形分布来处理，因此定量内标浓度引起的相对标准不确定度为：urel(C)?3?2.887%2.3.2.1.2定量内标添加体积所引入的相对不确定度urel(V)添加定量内标使用10uL进样针，说明书给出其误差值为1%，因此定量内标浓度引起的相对标准不确定度为：温度变化范围△T为±5℃，水的膨胀系数a=2.1×10-4/℃，按矩形分布，取k=，计算玻璃容器因温度引起的体积相对不确定度为32.1?10-4/?C?5?C3=0.06062%urel(V)?0.5774%2?0.06062%2?0.5806%则定量内标浓度和添加体积所引入的相对不确定度urel(定量)为：2urel(定量)=u22.877%2?0.5806%2?2.945%rel(C)+urel(V)?2.3.2.2进样内标浓度和添加体积所引入的相对不确定度urel(进样)同样urel(进样)=2.945%2.3.2.3样品前处理引入的相对不确定度urel2为2urel2=u2rel(定量)+urel(进样)?4.165%2.3.3相对峰面积测定引入的相对不确定度urel(A/Aes)5种不同浓度序列的标准溶液，每序列3次，对A/Aes进行测定，结果见表1。表1相对峰面积测定中引入的相对不确定度Tab.1Relativeuncertaintyintroducedinthedeterminationofrelativepeakarea序号17PCDD/PCDF2,3,7,8-TCDF1,2,3,7,8-PeCDF2,3,4,7,8-PeCDF1,2,3,4,7,8-HxCDF1,2,3,6,7,8-HxCDF2,3,4,6,7,8-HxCDF1,2,3,7,8,9-HxCDF1,2,3,4,6,7,8-HpCDF1,2,3,4,7,8,9-HpCDFOCDF2,3,7,8-TCDD1,2,3,7,8-PeCDD1,2,3,4,7,8-HxCDD1,2,3,6,7,8-HxCDD1,2,3,7,8,9-HxCDD1,2,3,4,6,7,8-HpCDDOCDDA/Aes10.00390.00670.00800.03600.02870.01640.01760.04330.02590.00580.00160.00470.00060.00220.00170.00330.001220.00360.00690.00860.03700.02980.01550.01880.04220.02670.00550.00150.00430.00070.00250.00200.00310.001130.00410.00700.00840.03780.03030.01460.01910.04060.02740.00500.00170.00450.00080.00210.00190.00350.0010A/Aesurel(A/Aes)/%3.7751.3232.1441.4131.5973.3522.4771.8671.6254.3433.6082.9638.2485.3254.8053.4995.2490.00390.00690.00830.03690.02960.01550.01850.04200.02670.00540.00160.00450.00070.00230.00190.00330.0011首先对表1中序号1的化合物进行不确定度的评估：平均值A/Aes=0.0039标准偏差S?nΣi=1(A/Assj?A/Aes)2表2RRF数据Tab.2RRFdata校正标准物质CS1次数1231CS2231CS3231CS4231CS523RRF值1.050.981.101.131.111.061.031.101.070.961.041.091.151.081.05n?1?0.0002550则其相对不确定度：urel(A/Aes)?S?3.775%n?A/Aes同理，对剩余的峰分别求其结果，具体见表1。2.3.4RRF计算引入的相对不确定度urel(RRFes)5种不同浓度序列的标准溶液，每序列3次，对RRFes进行测定，结果见表2。平均值RRF?1.07标准偏差S?nΣi=1(RRFi-RRF)2?0.05175n-1则其相对不确定度：urel(RRFes)=S?1.249%n?RRF

?252?2.3.5样品中各异构体相对不确定度urel(ρ)222urel(ρ)=u2rel1?urel2?urel(A/Aes)?urel(RRFes)广东化工2021年第8期第48卷总第442期置信概率95%，取包含因子K=2，则扩展不确定度Urel(ρ)=2urel(ρ)，结果见表3。表3土壤样和沉积物样品中二恶英异构体相对标准不确定度、合成相对标准不确定度以及扩展不确定度Tab.3Relativeuncertaintyofmeasurement,combinedrelativestandarduncertairItyandexpandedrelativeuncertaintyfordioxinsinasoilandsedimentsamplePCDD/PCDF2,3,7,8-TCDF1,2,3,7,8-PeCDF2,3,4,7,8-PeCDF1,2,3,4,7,8-HxCDF1,2,3,6,7,8-HxCDF2,3,4,6,7,8-HxCDF1,2,3,7,8,9-HxCDFurel1/%0.020410.020410.020410.020410.020410.020410.020410.020410.020410.020410.020410.020410.020410.020410.020410.020410.02041urel2/%4.1654.1654.1654.1654.1654.1654.1654.1654.1654.1654.1654.1654.1654.1654.1654.1654.165urel(A/Aes)/%3.7751.3232.1441.4131.5973.3522.4771.8671.6254.3433.6082.9638.2485.3254.8053.4995.249urel(RRFes)/%1.2491.2491.2491.2491.2491.2491.2491.2491.2491.2491.2491.2491.2491.2491.2491.2491.249urel(ρ)/%5.7584.5454.8484.5724.6325.4905.0044.7324.6426.1465.6505.2629.3246.8756.4805.5816.816urel(ρ)/%11.529.0909.6969.1449.26410.9810.019.4649.28412.2911.3010.5218.6513.7512.9611.1613.63序号171,2,3,4,6,7,8-HpCDF1,2,3,4,7,8,9-HpCDFOCDF2,3,7,8-TCDD1,2,3,7,8-PeCDD1,2,3,4,7,8-HxCDD1,2,3,6,7,8-HxCDD1,2,3,7,8,9-HxCDD1,2,3,4,6,7,8-HpCDDOCDD2.3.6样品中二恶英TEQ测定相对不确定度urel(TEQ)urel(TEQ)?Σ(1?TEFi?urel(ρi)?ρi)2置信概率95%，取包含因子K=2，则扩展UTEQ=2urel(TEQ)。Tab.417结果见表4。最终I-TEF体系下该土壤和沉积物样品的TEQ含量为(66.90±7.24)ng/kg。表4土壤样和沉积物样品中二恶英TEQ浓度、合成相对标准不确定度和扩展不确定度Concentrations,combinedstandarduncertaintiesandexpandeduncertaintiesforTEQofdioxinsinasoilandsedimentsamplePCDD/PCDF2,3,7,8-TCDF1,2,3,7,8-PeCDF2,3,4,7,8-PeCDF1,2,3,4,7,8-HxCDF1,2,3,6,7,8-HxCDF2,3,4,6,7,8-HxCDF1,2,3,7,8,9-HxCDF1,2,3,4,6,7,8-HpCDF1,2,3,4,7,8,9-HpCDFOCDF2,3,7,8-TCDD1,2,3,7,8-PeCDD1,2,3,4,7,8-HxCDD1,2,3,6,7,8-HxCDD1,2,3,7,8,9-HxCDD1,2,3,4,6,7,8-HpCDDOCDDTEQρ/(ng/kg)58.0615.8622.0882.4325.5817.025.235323.317.58552.717.659.5049.87621.1419.36274.32087u(ρ)3.3430.72081.0703.7691.1850.93440.262015.300.816133.970.99720.50010.92081.4531.25515.31142.2I-TEF0.10.050.50.10.10.10.10.010.010.00110.50.10.10.10.010.001TEQ/(ng/kg)5.8060.793011.048.2432.5581.7020.52353.2330.17580.552717.654.7520.98762.1141.9362.7432.08766.90u(TEQ)0.33430.03600.53500.37690.11850.09340.02620.15300.00820.03400.99720.25010.09210.14530.12550.15310.14223.621序号3结论(1)高分辨气/质法测定土壤和沉物中二恶英是目前比较复杂的检测分析方法。通过对其不确定度的评价，可以得到一个检测分析土壤和沉物中二恶英不确定度评价较为简单的方法，同时也为高分辨气/质法测定土壤和沉物中二恶英方法的不断优化和改进提供数据和理论支持。(2)由上述结果可得，不确定度来源依次主要由相对峰面积测定；定量内标、进样内标浓度和添加体积；RRF计算及样品称重所组成。因此，在高分辨气相色谱/高分辨质谱法测定土壤和沉物中二恶英类化合物结果的过程中，平常应购买优质定量、进样标准品，并按要求严格保管和操作；定时有效建立校正标准曲线，平时不断优化提高仪器状态等方式，尽量降低样品二恶英测定不确定度，不断提高检测结果准确性和可靠性。参考文献[1]VandenBergM，BinlbaumLS，DenisonM，etal．ToxicolSci，2006，93(2)：223．[2]GaoD，LiuJS，ZhuGH，etal．ChineseJournalofAnalyticalChemistry，2013，41(12)：1862．[3]DavyCW．Legislationwithrespecttodioxinsintheworkplace[J]．EnvironmentInternational，2004，30(2)：219-233．(下转第274页)

?274?表9检出限计算统计表Tab.9Statisticaltableofdetectionlimitcalculation物质苯甲酸安赛蜜山梨酸糖精钠脱氢乙酸甜蜜素阿斯巴甜三氯蔗糖阿力甜纽甜信噪比28.360.51814.146.1108.418.329.9265.1305.3检出限/(mg/kg)0.110.050.170.210.070.030.160.100.010.01广东化工续表10样品类型牛奶加标量/(mg/kg)25502猪肉滑5502021年第8期第48卷总第442期回收率/%88.7~98.690.8~102.897.0~105.285.5~97.093.9~101.694.2~101.1RSD(n=6)/%2.9~6.11.6~6.70.9~5.12.8~8.21.7~7.20.6~6.2定量限/(mg/kg)0.350.170.560.710.220.090.550.330.040.034结论本研究建立了液相色谱-串联质谱仪对食品中10种甜味剂和防腐剂的检测，方法简单，灵敏度高，检出限和检测范围均满足GB2760-2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》对以上添加剂规定使用量的要求。为食品行业食品添加剂使用监管中提供了一个高效、快捷、准确的检测方法，可以在监管过程中发挥重要作用。我国现行食品安全标准中，山梨酸、苯甲酸、脱氢乙酸、糖精钠、安赛蜜、甜蜜素、阿斯巴甜、阿力甜、纽甜、三氯蔗糖的检出限为0.0003g/kg到0.0025g/kg之间。经过验证，液相色谱串联质谱仪检测以上甜味剂和防腐剂均满足食品检验的需求。3.2回收率及精密度验证向不含有待测物的面包、牛奶、猪肉滑作为样品基体分别加入高(50mg/kg)、中(5mg/kg)、低(2mg/kg)三个加标浓度水平10种甜味剂和防腐剂混合标准溶液。按照样品处理进行处理，各待测物质的回收率和精密度均满足食品检验的需求。结果见表10。表10不同食品中10种甜味剂和防腐剂的精密度和回收率结果Tab.10Precisionandrecoveryof10sweetenersandpreservativesindifferentfoods样品类型面包加标量/(mg/kg)2550回收率/%86.1~98.393.2~101.295.3~103.7RSD(n=6)/%1.1~6.31.6~5.70.6~4.3参考文献[1]凌云，储晓刚，张峰，等．超高效液相色谱-串联质谱法同时测定调味料中的17种防腐剂和抗氧化剂[J]．色谱，2011(8)：723-730．[2]GB5009.97-2016，食品安全国家标准食品中环己基氨基磺酸钠的测定[S]．[3]SN/T3538-2013．[4]GB5009.28-2016，食品安全国家标准食品中苯甲酸、山梨酸和糖精钠的测定[S]．[5]GB5009.121-2016，食品安全国家标准食品中脱氢乙酸的测定[S]．[6]GB/T5009.140-2003，饮料中乙酰磺氨酸钾的测定[S]．[7]GB5009.263-2016，食品安全国家标准食品中阿斯巴甜和阿力甜的测定[S]．[8]GB5009.247-2016，食品安全国家标准食品中纽甜的测定[S]．[9]GB22255-2014，食品安全国家标准食品中三氯蔗糖(蔗糖素)的测定[S]．(本文文献格式：李梅，陈浩明，关智维．液相色谱串联质谱仪对食品中10种甜味剂和防腐剂的检测[J]．广东化工，2021，48(8)：271-274)(上接第252页)[4]DoullJ，CattleyR，EleombeC，eta1．Acancerriskassessmentofdi(2-ethylhexy1)phthalate：ApplicationofthenewUSEPAriskassessmentguidelines[J]．RegulatoryToxicologyandPharmacology，1999，29(3)：327-357．[5]LigonW，DornSB，MayRJ，eta1．Chlorodibenzofuranandchlorodibenzo-P-dioxinlevelsinChileanmumiesdatedtoabout280yearsbeforethepresent[J]．EnvironmentalScienceandTechnology，1989，23(10)：1286-1290．[6]LustenhouwerJW，OlieK，HutzingerO．Chlorinateddibenzo-p-dioxinsandrelatedcompoundsinincineratoreffluents：Areviewofmeasurementsandmechanismsofformation[J]．Chemosphere，1980，9(7)：501-522．[7]CzuczwaJM，HitesRA．nvironmentalfateofcombustion-generatedpolychlorinateddioxinsandfurans[J]．EnvironmentalScienceandTechno1ogy，1984，18(6)：444-450．[8]CzuczwaJM，McveetyBD，HitesRA．Polychlorinateddibenzo-p-dioxinsanddibenzofuransinsedimentsfromSiskiwitLake，IsleRoyale[J]．Science，1984，226(4674)：568-569．[9]CzuczwaJM，HitesRA．Airbornedioxinsanddibenzofurans：Sourcesandfates[J]．EnvironmentalScienceandTechnology，1986，20(2)：195-200．[10]AlcockRE，GemnfillR，JonesKC．ImprovementstotheUKPCDD/FandPCBatmosphericemissioninventoryfollowinganemissionsmeasurementprogramme[J]．Chemosphere，1999，38(4)：759-770．[11]HJ77.4-2008土壤和沉积物二噁英类的测定同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法[S]．北京：中国环境科学出版社，2009．[12]JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示[S]．北京：中国计量出版社，2013．[13]CNAS-GL006-2019化学分析中不确定度的评估指南[S]．北京：中国计量出版社，2019．(本文文献格式：谭曜，马侦，方爱琴，等．高分辨气/质法测定土壤和沉物中二恶英不确定度评价[J]．广东化工，2021，48(8)：250-252)(上接第262页)参考文献[1]DolfingJ，AipingXu．ThethermodynamiclandscapeofmethanogenicPAHdegradation[J]．MicrobBiotechnol，2009，2(5)：566-574．[2]GribbleGW．Thenaturalproductionofchlorinatedcompounds[J]．EnvironSciTechnol，1994，28(7)：310A-319A．[3]王嘉琳，周迎春，张鸿．乙酰水杨酸(阿司匹林)的制备[J]．化工中间体，2015，1：20-21．[4]乔治?W?穆勒．4-氨基-2-(2,6-二氧哌啶-3-基)异吲哚啉-1,3-二酮化合物的制备方法：中国，2.3[P]．2012-05-02．[5]丁海宏，黄俊．HPLC法测定氟苯咪唑原料药中的残留乙酸[J]．化学工程与装备，2014，9：206-208．[6]何彩．空气中正己烷、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯的气相色谱同时测定法[J]．职业与健康，2009，25(21)：2276-2278．[7]侯晓莉，朱书奎，等．分析化学手册．5．气相色谱分析(第三版)[M]．化学工业出版社，2016．(本文文献格式：何伟霞．气相色谱法同时测定化工产品中丙酮、乙酸乙酯、乙酸溶剂残留[J]．广东化工，2021，48(8)：260-262)