土壤中16種多環(huán)芳烴分析方法的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性

土壤中16種多環(huán)芳烴分析方法的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性

1樣品的驗(yàn)證與分析多環(huán)芳烴（pahs）是一種含有2或2個(gè)以上苯環(huán)的有機(jī)化合物，以密度環(huán)和非密度環(huán)的形式連接在一起的有機(jī)化合物。主要來源于人類的生產(chǎn)活動(dòng)和能源利用。確定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法重復(fù)性與再現(xiàn)性的基本方法,可以選用平衡均勻水平試驗(yàn)進(jìn)行分析文中采用5個(gè)濃度水平樣品并通過7家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行協(xié)同評(píng)定實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了土壤中16種PAHs分析方法的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。為了確保土壤中不同濃度級(jí)別待測(cè)組分的均勻性以及濃度水平范圍的廣闊性,試驗(yàn)要求各實(shí)驗(yàn)室采用基體加標(biāo)制樣方式作為受試待測(cè)樣品,每一濃度級(jí)別的土壤樣品分別同時(shí)進(jìn)行3組全過程檢測(cè)。2實(shí)驗(yàn)部分2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線及標(biāo)準(zhǔn)溶液LC-Vpseries型高效液相色譜儀(日本島津公司);LABOROTA-4003型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(德國海道爾夫公司);KL512/509J型12位恒溫水浴氮吹儀(北京康林科技有限責(zé)任公司)。16種PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液[Z-013-17,介質(zhì)為二氯甲烷/甲醇(1/1),濃度200μg/mL,美國AccuStandard公司];1-氟萘(01310DB,純品,美國Sigma-Aldrich公司);二氯甲烷、丙酮、正己烷、乙腈,均為農(nóng)殘級(jí);無水Na2.2分辨率色度分析推薦使用的色譜柱為C2.3標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液制備準(zhǔn)確稱取土壤基體樣品10.00g分別置于100mL燒杯中,其中3個(gè)濃度水平樣品制備需分別順序加入濃度為5μg/mL的16種PAHs中間標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液10、20、100μL,剩余2個(gè)濃度水平樣品制備需分別順序加入濃度為200μg/mL的16種PAHs標(biāo)準(zhǔn)溶液5、50μL,將其各自混合均勻,制備成濃度水平分別為5、10、50、100、1000ng/g土壤樣品,每個(gè)濃度水平土壤樣品分別制備3個(gè)平行待測(cè)試樣。2.4樣品的提取和測(cè)定不同濃度水平的土壤樣品中各加入10g無水硫酸鈉以及30μL的60.0μg/mL1-氟萘替代物標(biāo)準(zhǔn)溶液,攪拌均勻后無損移入濾紙筒內(nèi),將其裝入索氏提取器中。平底燒瓶中加入100mL二氯甲烷-丙酮(1:1,V/V)混合溶劑,其中20mL浸泡樣品。樣品浸泡12h后在65℃恒溫水浴上加熱提取24h,提取液經(jīng)K·D濃縮并用正己烷換相至3mL,采用硅膠層析柱凈化,淋洗液選用二氯甲烷-正己烷(2:3,V/V)25mL淋洗后用乙腈換相并定容至5mL,液相色譜-紫外-熒光檢測(cè)器檢測(cè)。其中,濃度水平為50、100、1000ng/g的土壤樣品分別稀釋5、10、100倍后并添加一致濃度的替代物后,根據(jù)液相色譜分析條件上機(jī)測(cè)試。3結(jié)果與討論3.1統(tǒng)計(jì)學(xué)處理根據(jù)多家實(shí)驗(yàn)室對(duì)多個(gè)水平獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化表達(dá),可以很容易觀察到各個(gè)水平中每一組測(cè)量數(shù)據(jù):的離散程度。其中,濃度水平1一水平5的苯并G)芘檢測(cè)結(jié)果散點(diǎn)圖見圖1(苯并(a)芘是PAHs類有機(jī)污染物代表性組分,其他組分散點(diǎn)圖略)。由于個(gè)別實(shí)驗(yàn)室或數(shù)據(jù)可能與其他實(shí)驗(yàn)室或其他數(shù)據(jù)存在明顯不一致而影響測(cè)量方法準(zhǔn)確度結(jié)果的評(píng)價(jià),故須對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)檢查。曼德爾的h統(tǒng)計(jì)量和k統(tǒng)計(jì)量,是測(cè)量數(shù)據(jù)檢驗(yàn)一致性的常用表達(dá)方式。當(dāng)單元內(nèi)變異一致的高或低,或者單元平均值在許多水平上皆為最高或最低時(shí),應(yīng)判斷來源,給予關(guān)注。從圖2(a)的曼德爾h統(tǒng)計(jì)量結(jié)果中可以看到:苯并(a)芘分別在實(shí)驗(yàn)室2的濃度水平2、水平5和實(shí)驗(yàn)室7的濃度水平3中的測(cè)量過程準(zhǔn)確性相對(duì)其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果略差;從圖2(b)的曼德爾k統(tǒng)計(jì)量結(jié)果中可以看到:實(shí)驗(yàn)室2的苯并(a)芘分別在濃度水平2、水平4和水平5中的測(cè)量過程分散性相對(duì)其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果略高。其中,單元平均值式中:n——實(shí)驗(yàn)室在一個(gè)水平上的測(cè)試結(jié)果數(shù);p——參加協(xié)同試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室數(shù)量;y——實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果。應(yīng)用柯克倫(Cochran)法則、格拉布斯(Grubbs)法則分別對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)變異檢驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室間變異檢驗(yàn),準(zhǔn)確判斷參與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的歧離值與離群值,從而進(jìn)行有效的結(jié)果評(píng)定。土壤中16種PAHs測(cè)量結(jié)果依據(jù)Cochran法則得到的驗(yàn)證結(jié)果表明測(cè)量數(shù)據(jù)均為合格;依據(jù)Grubbs法則中檢驗(yàn)一個(gè)離群觀測(cè)值得到的驗(yàn)證結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)室2的苊與菲、實(shí)驗(yàn)室7的二苯并(a.h)蒽分別在濃度水平1、濃度水平3中的檢測(cè)結(jié)果因分散性過大造成離群而在統(tǒng)計(jì)過程中被剔除,其他測(cè)量結(jié)果均為合格;依據(jù)Grubbs法則中檢驗(yàn)兩個(gè)離群觀測(cè)值得到的驗(yàn)證結(jié)果表明測(cè)量數(shù)據(jù)均為合格。3.2計(jì)算離散度估計(jì)值分析化學(xué)中的定量分析是根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)對(duì)物質(zhì)的量進(jìn)行測(cè)量3.3回歸直線參數(shù)的估計(jì)隨著土壤樣品水平濃度平均值的增加,標(biāo)準(zhǔn)差也在增大。由此推斷,在精密度與mn之間存在某種確切的函數(shù)關(guān)系。在大多數(shù)情況下,一般有以下3種類型的關(guān)系式:Ⅰ:s=bm(通過原點(diǎn)的直線)Ⅱ:s=a+bm(截距為正的直線,即a>0)Ⅲ:lgs=c+dlgm(或s=cmd,d≤1(指數(shù)關(guān)系)對(duì)回歸直線參數(shù)的估計(jì),一般選擇數(shù)值擬合方法。為了較好地得到殘差的加權(quán)回歸系數(shù),關(guān)系式Ⅱ可以使用已被證明在實(shí)際中比較滿意的迭代方法。通過對(duì)土壤中16種PAHs檢測(cè)方法的s與m之間函數(shù)關(guān)系的確立,根據(jù)其回歸方程系數(shù)的擬合程度以及關(guān)系式I、關(guān)系式Ⅱ和關(guān)系式Ⅲ函數(shù)關(guān)系的建立條件,最終判定不同化合物的質(zhì)量濃度與精密度的關(guān)系,見表1。3.4聯(lián)合試驗(yàn)結(jié)果表明的質(zhì)量評(píng)價(jià)3.4.1重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)值不確定度u分析方法的驗(yàn)證工作,需要多家相似性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室共同對(duì)其進(jìn)行適用性與可靠性評(píng)定。通過重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差和再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差可以科學(xué)反映分析方法的穩(wěn)定性。根據(jù)概率水平為95%下的近似公式,可以得到重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)值不確定度的系數(shù)(A式中:p——參加實(shí)驗(yàn)室間試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室數(shù)量,本文為7;n——每個(gè)實(shí)驗(yàn)室在每個(gè)水平測(cè)試結(jié)果的數(shù)量,本文為3;γ—再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差與重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差的比值。在概率水平為95%下計(jì)算得到A,約等于0.37、A3.4.2測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度某一均勻土壤協(xié)同比對(duì)樣品A被分配到7家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行協(xié)同比對(duì)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)室間各組分測(cè)量結(jié)果RSD為2.75%—24.6%(見表2)。其中,苊烯在各實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果中均未檢出;經(jīng)Cochran檢驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)室6提供的苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘與實(shí)驗(yàn)室7提供的芴、蒽測(cè)量結(jié)果分散性偏大;經(jīng)Grubbs檢驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)室2提供的苯并(a)蒽測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度偏差;其他組分測(cè)量結(jié)果經(jīng)檢驗(yàn)均為合格數(shù)據(jù)?？梢?在統(tǒng)計(jì)過程中準(zhǔn)確度高的檢測(cè)結(jié)果并不完全代表是優(yōu)秀的測(cè)量數(shù)據(jù)。從圖3可以看到,雖然苊的7家檢測(cè)結(jié)果RSD為24.6%,但由于各家實(shí)驗(yàn)室提供的數(shù)據(jù)均比較分散,所以并未導(dǎo)致任何一家實(shí)驗(yàn)室提供的測(cè)量數(shù)據(jù)離群,從而可以進(jìn)一步說明,分散性大的檢測(cè)結(jié)果在準(zhǔn)確度方面并不一定為不合格的數(shù)據(jù)。3.4.3回收率對(duì)提取率的影響替代物在樣品預(yù)處理前定量加入樣品中,可以有效監(jiān)控目標(biāo)化合物在檢測(cè)過程中的損失或玷污,其添加回收率可以直接評(píng)價(jià)目標(biāo)化合物的提取(或萃取)率由于協(xié)同實(shí)驗(yàn)中各替代物總測(cè)量次數(shù)為奇數(shù),故K值為1-(n-1)/2。相關(guān)計(jì)算結(jié)果見表3。參與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的總體均值μ(文中樣本均值以4提取回收率試驗(yàn)土壤中16種PAHs的測(cè)量方法采用5個(gè)濃度水平并通過7家實(shí)驗(yàn)室協(xié)同驗(yàn)證,經(jīng)Cochran法則進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)變異檢驗(yàn)表明參與統(tǒng)計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)均未發(fā)現(xiàn)離群觀測(cè)點(diǎn)。相關(guān)結(jié)果同時(shí)經(jīng)Grubbs法則分別進(jìn)行一個(gè)離群觀測(cè)值和兩個(gè)離群觀測(cè)值的實(shí)驗(yàn)室間變異檢驗(yàn),結(jié)果表明參與統(tǒng)計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)中苊、菲、二苯并(a,h)蒽在個(gè)別實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量數(shù)據(jù)離群。在5.00—1000ng/g濃度水平范圍內(nèi),采用索氏提取-液相色譜-紫外-熒光檢測(cè)方法協(xié)同驗(yàn)證土壤中16種PAH