以苯为原料的有机氯农药是使用最早、应用最广的杀虫剂之一,其中包括六六六、滴滴涕及其类似物[1]。六六六、滴滴涕具有架构稳定、不易分解、蒸汽压低、挥发性小、使用后消失缓慢、脂溶性强、与酶和蛋白质亲和力较高、容易在土壤和生物体内蓄积等特性,环境危害性大。目前,有机氯农药分析主要采用气相色谱质谱法和气相色谱法,前者以其定性优势,被更加广泛地使用,但对其测定准确度影响因素的研究相关文献不多。郭琴等[2]用GC/MS内标法测定生活饮用水中有机氯农药残留量,方法线性良好,检出限低。范苓等[3]研究了间二氯苯在甲醇和异辛烷中的色谱行为,指出间二氯苯的色谱峰高在上述两者溶剂中有差异。张晓然[4]研究了典型标准物质的溶剂效应,指出溶剂的极性越强,溶于其中的溶质在气相色谱中的响应越弱。左海英等[5]分别采用外标法和内标法对挥发性有机物定量结果进行了比较,证明内标法在替代物回收率、加标回收率和精密度方面更为稳定,工作曲线的使用时间更长。王美飞等[6]研究了邻苯二甲酸酯类在不同溶剂中的响应信号,指出影响测定精密度和准确度的主要因素是溶剂效应。
分析方法的准确度是反映该方法存在的系统误差或随机误差的综合指标,决定着分析结果的可靠性。准确度可用测量标准样品[7-8]或通过加标计算回收率来进行评价。本文以气相色谱质谱法测定六六六、滴滴涕为例,通过不同溶剂、内标法和外标法定量、仪器参数条件的波动影响以及选用不同的拟合曲线得出的测定结果进行比较分析,讨论影响准确度和精密度的因素,并提出解决措施。
1 材料与方法 1.1 仪器与试剂安捷伦7890A/5975C气质联用仪(安捷伦科技有限公司)。
混合标准溶液1,custom pesticide standard,s-24067-04(百灵威公司),包括α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六100、p,p'-DDE、p,p'-DDD、o,p'-DDT 和p,p'-DDT 8种目标化合物,浓度均为100 μg/mL; 混合标准溶液2,甲醇中8种有机氯农药,GSB07-1395-2001批号334807(国家环境保护总局标准样品研究所),其中α-六六六 19.6±2.6 μg/mL,β-六六六20.4±2.3 μg/mL ,γ-六六六19.6±2.0 μg/mL,δ-六六六18.8±2.5 μg/mL,p,p'-DDE 19.6±2.6 μg/mL,p,p'-DDD 19.6±1.7 μg/mL,o,p'-DDT 19.4±1.6 μg/mL,p,p'-DDT 19.6±2.1 μg/mL;单标p,p’-DDT,P-029S,100.5 μg/mL(百灵威公司);内标物菲-D10,Z-014J-6,4 000 μg/mL;硝基苯-D5,M-625-13-10X,2 000 μg/mL;2,4,5,6-四氯间二甲苯,M-8082-SS-10X,1 000 μg/mL,内标物均购自百灵威公司;溶剂甲醇、正己烷、二氯甲烷均为色谱纯试剂(Fisher Scientific公司)。
1.2 气相色谱质谱条件色谱条件:HP-5ms毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);柱温:初始温度120oC,以10℃/min升温到210℃,再以20℃/min升温到250℃,保留4 min;进样口温度:250℃;柱流量:1.0 mL/min;分流比5 ∶1;进样体积1.0 μL,溶剂延迟2 min。
质谱条件:单四极杆,EI源,离子源230℃,四级杆150℃,选择离子扫描。目标化合物和内标化合物的定量离子和定性离子见表 1。
化合物 | 定量离子/ 定性离子 |
α-六六六 | 181/219、109 |
β-六六六 | 181/109 |
γ-六六六 | 181/111 |
δ-六六六 | 220/181、111 |
硝基苯-D5 | 82/54、128 |
四氯间二甲苯 | 207/244、136 |
p,p'-DDE | 246/318、176 |
p,p'-DDD | 235/165 |
o,p'-DDT | 235/165、199 |
p,p'-DDT | 235/165 |
菲-D10 | 188 |
1.3 标准点和质控样的配制
分别取菲-D10,硝基苯-D5,四氯间二甲苯25 μL,50 μL,100 μL,加入到1 825 μL二氯甲烷中,配制成50 μg/mL的内标物混标。
标准点:将混合标准溶液1用正己烷稀释10倍,得到10 μg/mL的混标溶液,再从其中依次取2 μL,5 μL,10 μL,20 μL,40 μL,60 μL和80 μL 混标溶液加入988 μL,985 μL,980 μL,970 μL,950 μL,930 μL和910 μL正己烷中,并在其中均加入10 μL内标物混标,最终定容体积1 mL,由此得到质量浓度为20 μg/L、50 μg/L、100 μg/L、200 μg/L、400 μg/L、600 μg/L和800 μg/L的7个标准点,三种内标物浓度为500 μg/L。
质控样(甲醇):将混合标准溶液2用甲醇稀释50倍,其中加10 μL内标物混标,最终定容体积1 mL。 稀释后目标化合物浓度α-六六六 396 μg/L,β-六六六408 μg/L,γ-六六六392 μg/L,δ-六六六376 μg/L,p,p'-DDE 396 μg/L,p,p'-DDD 396 μg/L,o,p'-DDT 388μg/L,p,p'-DDT 396 μg/L,三种内标物浓度均为500 μg/L。
质控样(二氯甲烷):将混合标准溶液2用二氯甲烷稀释50倍,其中加10 μL内标物混标,最终定容体积1 mL。稀释后目标化合物和内标物浓度同质控样(甲醇)。
质控样(正己烷):先将混合标准溶液2用二氯甲烷稀释5倍,再用正己烷稀释10倍,其中加10 μL内标物混标,最终定容体积1 mL。稀释后目标化合物和内标物浓度同质控样(甲醇)。
2 结果与讨论 2.1 工作曲线的绘制和质控样的分析按照设定好的气相色谱质谱条件,进单标p,p’-DDT,满足分解率<1%,依次自动进样分析标准点和质控样,标准色谱图如图 1所示。
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注:1 硝基苯-D5;2 四氯间二甲苯;3 α-六六六;4 β-六六六;5 γ-六六六;6 菲-D10;7 δ-六六六;8 p,p'-DDE;9 p,p'-DDD;10 o,p'-DDT;11 p,p'-DDT 图 1 标准色谱图 |
外标法定量:以六六六、滴滴涕的质量浓度为横坐标,六六六、滴滴涕的峰面积为纵坐标,8种化合物分别得到1条线性方程和对应的相关系数。
内标法定量:以六六六、滴滴涕与内标物的浓度比值为横坐标,六六六、滴滴涕与内标物的峰面积比值作为纵坐标,选用3种不同的内标物,8种化合物分别可以得到3条不同的线性方程和对应的相关系数。由此,不同的定量方式得到不同的质控样分析结果。
2.2 溶剂效应首先考察溶剂效应对混合标准溶液2测定结果的影响。按照极性由弱到强的顺序,依次分析质控样(正己烷)、质控样(二氯甲烷)、质控样(甲醇)各2次,得到平均结果(表 2)。以溶剂正己烷配制的质控样的分析结果均在不确定度范围内,该质控样的配制溶剂与标准点90%一致;以二氯甲烷配制的质控样结果部分(50%)在不确定度范围内;以甲醇配制的质控样均未落在不确定范围内。
mg/L | ||||
化合物 | 正己烷 | 二氯甲烷 | 甲醇 | 质控样标准值 ±不确定度 |
α-六六六 | 21.0 | 17.6 | 12.1 | 19.6±2.6 |
β-六六六 | 21.6 | 17.6 | 13.6 | 20.4±2.3 |
γ-六六六 | 20.4 | 17.0 | 12.2 | 19.6±2.0 |
δ-六六六 | 19.9 | 16.8 | 6.2 | 18.8±2.5 |
p,p'-DDE | 20.8 | 17.6 | 12.0 | 19.6±2.6 |
p,p'-DDD | 21.2 | 17.8 | 14.0 | 19.6±1.7 |
o,p'-DDT | 20.7 | 17.6 | 17.3 | 19.4±1.6 |
p,p'-DDT | 20.8 | 18.1 | 12.1 | 19.6±2.1 |
配制质控样与标准溶液的溶剂极性相差越远,结果相差越大,响应信号呈正己烷>二氯甲烷>甲醇趋势,说明六六六、滴滴涕在不同的溶剂中,色谱质谱响应信号不同,溶剂极性越大,响应信号越弱,与范苓、张晓然等的研究结果一致[3-4, 6]。
2.3 内标法和外标法定量结果的比较将质控样(二氯甲烷)进样4次分析,结果以硝基苯-D5、菲-D10、四氯间二甲苯作为内标物分别进行内标定量和外标法定量,计算相对标准偏差(RSD)和绝对误差(R)。
准确度比较:分别选用硝基苯-D5、菲-D10和四氯间二甲苯为内标对质控样(二氯甲烷)的结果进行定量,三种方式得到的结果均落在不确定度范围内,而外标法得到的结果均不在不确定度范围内。内标物的选择范围宽,不只限于同系物(表 3)。
mg/L | ||||
化合物 | 硝基苯-D5(RSD%,R) | 菲-D10(RSD%,R) | 四氯间二甲苯(RSD%,R) | 外标法结果(RSD%,R) |
α-六六六 | 20.1(0.48,0.5) | 18.8(1.7,-0.8) | 18.8(1.4,-0.8) | 16.7(6.3,-2.9) |
β-六六六 | 20.0(0.86,-0.4) | 18.7(1.1,-1.7) | 18.8(1.2,-1.6) | 16.7(6.6,-3.7) |
γ-六六六 | 19.5(1.2,-0.1) | 18.2(1.4,-1.4) | 18.2(1.1,-1.4) | 16.2(6.2,-3.4) |
δ-六六六 | 19.0(1.5,0.2) | 17.7(0.54,-1.1) | 17.8(2.2,-1.0) | 15.9(7.4,-2.9) |
p,p'-DDE | 19.9(1.4,0.3) | 18.6(1.2,-0.2) | 18.7(1.4,-0.1) | 16.8(6.3,-2.8) |
p,p'-DDD | 20.2(1.3,0.6) | 18.9(0.90,-0.7) | 19.0(1.6,-0.6) | 16.9(6.6,-2.7) |
o,p-DDT | 20.1(1.6,0.5) | 18.8(1.6,-0.8) | 18.9(1.2,-0.7) | 16.8(5.9,-2.6) |
p,p'-DDT | 20.6(1.9,1.2) | 19.2(2.2,-0.2) | 19.3(2.2,-0.1) | 17.1(6.8,-2.5) |
注:RSD,相对标准偏差,%;R,绝对误差 |
精密性比较:内标法定量的结果相对标准偏差<2%,外标法的相对标准偏差>5%,内标法定量的精密性更好。
实验结果表明内标法优于外标法。在内标法定量中,以内标物与目标化合物的质量浓度比为横坐标,响应比为纵坐标,如果进样偏少或偏多,内标物和目标化合物的质量浓度同步变化,两者比值不变;如果受到溶剂正干扰或者负干扰,内标物和目标化合物同时受到正干扰或者负干扰,两者的响应比可以抵消一部分。因此,只要选择合适的内标物,内标法定量结果不仅可以消除进样量的误差,还可以部分消除溶剂效应带来的影响。
2.4 仪器参数的波动和载气的波动对质控样测定值的影响对质控样(二氯甲烷)连续测定20次,得到测定值与测定次数的变化图。图 2采用外标法定量,图 3采用内标法定量。图 2中质控样测定结果总体呈下降趋势,其中有3段稳定时段;图 3质控样结果随机地上下波动,基本稳定。
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图 2 质控样测定值-测定次数变化图(外标法) |
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图 3 质控样测定值-测定次数变化图(内标法) |
六六六、滴滴涕的响应信号受仪器或者载气的波动影响,只能在小范围时段内稳定,因此如果要用外标法来定量,质控样要与标准点同步测定,并且要用相当浓度的校准点不时地校准,如果校准点偏差大,则要重新绘制曲线。而内标法定量时以目标化合物与内标物的浓度比值为横坐标,信号比值为纵坐标,两者同时受到参数条件波动的影响,信号同时增加,或者同时减小,比值受到的影响小,因此得到的质控样结果比较稳定。故我们选择合适的内标物,用内标法定量,减少参数条件引起的波动影响,保证样品的准确度和精密性,并延长曲线的使用时间。
2.5 不同拟合曲线得到的定量结果表 4中的是同一组质控样(二氯甲烷)用内标法定量,分别用线性曲线、二次曲线和平均相对响应因子计算的结果。线性曲线的相关系数>0.99,质控样结果均在不确定内;二次曲线相关系数>0.999,结果均在不确定内;平均相对响应因子的相对标准偏差<12%,结果均在不确定度内。三种方式的定量结果相差不大,这说明只要曲线的相关系数>0.99,就能保证结果的准确度。
化合物 | 线性计算 | 平均相对响应因子 | 二次函数 | |||
相关系数 | 结果 | 相对标准偏差 | 结果 | 相关系数 | 结果 | |
α-六六六 | 0.9991 | 19.2 | 9.5% | 18.8 | 0.9995 | 19.1 |
β-六六六 | 0.9990 | 19.8 | 6.5% | 19.8 | 0.9996 | 19.5 |
γ-六六六 | 0.998 | 19.0 | 4.6% | 19.2 | 0.99990 | 18.9 |
δ-六六六 | 0.996 | 18.3 | 8.8% | 18.6 | 0.9998 | 18.4 |
p,p'-DDE | 0.994 | 19.2 | 11.1% | 20.4 | 0.9992 | 19.5 |
p,p'-DDD | 0.998 | 19.5 | 5.3% | 20.3 | 0.9996 | 19.2 |
o,p'-DDT | 0.998 | 19.0 | 6.7% | 19.0 | 0.9998 | 19.0 |
p,p'-DDT | 0.998 | 19.0 | 3.7% | 19.2 | 0.9995 | 19.2 |
3 结论
通过分析溶剂效应,比较内标法和外标法的定量结果,考察参数条件的波动影响结果,选用不同的拟合曲线计算结果,得到以下结论:①溶剂效应严重影响测定结果准确度。②内标法定量质控样准确度和精密度均明显高于外标法,不仅可以消除进样口的误差,还可以部分消除溶剂效应带来的影响。③质控样准确度和精密度明显受到仪器参数和载气变化的影响,但通过内标法可以减轻该影响,并延长曲线的使用时效。④拟合曲线相关系数需大于0.99,才能保证质控样的结果准确度。
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