液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀校準(zhǔn)方法探討

(山東省計量科學(xué)研究院，濟南 250014)

1 引言

液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀是利用高效液相色譜將元素的不同形態(tài)進(jìn)行分離，并通過原子熒光檢測器進(jìn)行檢測的儀器。該儀器具有結(jié)構(gòu)簡單、分析成本低、靈敏度高、選擇性好、線性范圍寬等優(yōu)點，逐漸在微量元素形態(tài)分析中占有重要地位。近年來，LC-AFS被廣泛用于砷、汞、硒等元素形態(tài)的檢測[1-4]。隨著國家對食品安全的重視，液相色譜-原子熒光聯(lián)用方法作為食品中甲基汞、無機砷的標(biāo)準(zhǔn)方法寫入了國家標(biāo)準(zhǔn)[5,6]，但相關(guān)的國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和校準(zhǔn)規(guī)范尚未頒布。

本文通過對國內(nèi)市場上液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀了解，剖析其計量技術(shù)指標(biāo) ，探尋了一套簡單適用的校準(zhǔn)方法，供使用單位和計量部門參考。

2 儀器工作原理及結(jié)構(gòu)

液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀是由色譜分離系統(tǒng)和光譜檢測系統(tǒng)通過專用借口連接組成的。整個聯(lián)用裝置由四部分組成，即色譜分離系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、光譜檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其連接原理圖如圖1所示。

圖1 液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀儀器結(jié)構(gòu)

色譜分離系統(tǒng)將被測元素的不同形態(tài)按照在色譜柱中停留時間的不同順序流出，達(dá)到按形態(tài)進(jìn)行物理分離的效果；反應(yīng)系統(tǒng)將色譜分離出來的元素與還原劑反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為可被原子熒光檢測到的無機態(tài)氣體；光譜檢測系統(tǒng)將被測試元素定量轉(zhuǎn)化為可被檢測的光譜信號；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)記錄這些數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的處理[1]。

3 儀器主要技術(shù)指標(biāo)及要求

儀器性能評價項目主要分為外觀、流量設(shè)定值誤差、流量穩(wěn)定性誤差、噪聲、漂移、最小檢測量、測量線性、測量重復(fù)性作為主要評價項目。上述項目的設(shè)置參考了液相色譜及原子熒光光度計的主要計量項目，使得檢定項目與之既有相關(guān)性，又有其自身計量特性。

綜上所述，儀器檢定的主要指標(biāo)如表1所示。

表1 液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀主要計量技術(shù)指標(biāo)

4 校準(zhǔn)用設(shè)備及試劑

4.1 校準(zhǔn)設(shè)備

分析天平、秒表、進(jìn)樣器、空心陰極燈。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：一甲基砷溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，GBW08668，中國計量科學(xué)研究院；二甲基砷溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，GBW08669，中國計量科學(xué)研究院；亞砷酸根溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)， GBW08667，中國計量科學(xué)研究院；砷酸根溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)， GBW08666，中國計量科學(xué)研究院。

5 校準(zhǔn)方法的探討

儀器部分校準(zhǔn)方法可參考JJG705—2014《液相色譜儀檢定規(guī)程》和JJG939—2009《原子熒光分光光度計檢定規(guī)程》[7,8]。

5.1 泵流量設(shè)定值誤差SS及流量穩(wěn)定性誤差SR

校準(zhǔn)條件設(shè)定參照表2、表3。

表2 流量設(shè)定值誤差SS和流量穩(wěn)定性誤差SR的要求

按表2的要求設(shè)定流量，啟動儀器，壓力穩(wěn)定后，在流動相出口處用事先清洗稱重過的容量瓶收集流動相，同時用秒表計時，收集表2規(guī)定時間流出的流動相，在分析天平上稱重，按式(1)、式(2)計算SS和SR。

表3 泵流量設(shè)定值誤差及流量穩(wěn)定性誤差校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

(1)

(2)

(3)

式中：Fm：流量實測值，mL/min;

W2：容量瓶+流動相的質(zhì)量，g；

W1：容量瓶的質(zhì)量，g；

ρ：實驗溫度下流動相的密度，g/cm3；

t：收集流動相的時間，min；

Fm：同一組測量的算術(shù)平均值，mL/min；

Fs：流量設(shè)定值，mL/min；

Fmax：同一組測量中流量最大值，mL/min；

Fmin：同一組測量中流量最小值，mL/min。

5.2 噪聲和漂移

開機預(yù)熱，按儀器推薦的測量條件設(shè)置儀器參數(shù)，啟動泵，只注入流動相，不進(jìn)載流及還原劑，待儀器穩(wěn)定后記錄基線30min。

基線噪聲即為基線最大峰-峰值與初始值的比值(%)。

如圖2所示，基線最大峰-峰值為2.5mV，初始值為94.5mV，則基線噪聲為：

基線漂移即為30min內(nèi)基線偏離起始點的最大信號值與初始值比值(%)。

圖2 基線噪聲計算示意圖

圖3 基線漂移計算示意圖

5.3 最小檢測濃度

用進(jìn)樣器取100μL的3.0 ng/mL的一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)、亞砷酸鈉(III)和As(V)標(biāo)準(zhǔn)混合溶液注入儀器，記錄色譜圖，由色譜峰高和基線噪聲，取信噪比為2時檢測器的檢出量為儀器的最小檢測濃度(ng/mL)。

式中:CL：最小檢測量ng/mL;

Nd：基線噪聲，熒光強度(或mV);

C：標(biāo)準(zhǔn)混合溶液濃度ng/mL;

V：進(jìn)樣體積μL;

H：標(biāo)準(zhǔn)混合溶液的色譜峰高，熒光強度(或mV)。如圖4所示，以一甲基砷(MMA)為例，3ng/mL一甲基砷的色譜峰高H為178.6mV,基線噪聲Nd為2.5mV，標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度C為3ng/mL，進(jìn)樣體積V為100，將數(shù)據(jù)代如公式，得到：

圖4 砷元素形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(3.0 ng/mL)譜圖

5.4 相關(guān)系數(shù)

選擇在兩個數(shù)量級范圍內(nèi)，均勻分布的用水稀釋的5個濃度的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在儀器推薦條件下對每一濃度點分別進(jìn)行3次平行測定，對MMA和As(V)測量結(jié)果熒光強度取算術(shù)平均值后，與標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)值做線性回歸，按照下式計算其相關(guān)系數(shù)γ，結(jié)果見表4。

Ci：第i種溶液的濃度；

Hi：第i種溶液的峰高或者峰面積；

n：某種組分濃度的個數(shù)。

表4 MMA溶液相關(guān)系數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

5.5 定性重復(fù)性和定量重復(fù)性的檢定

對100ng/mL的混標(biāo)溶液連續(xù)進(jìn)行6次重復(fù)測量，分別對MMA和As(V)的保留時間及熒光強度測量重復(fù)性(RSD)分別按下式 進(jìn)行計算，結(jié)果見表5。

式中：RSD—定性(定量)測量重復(fù)性的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差；

表5 儀器定性重復(fù)性和定量重復(fù)性校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

6 結(jié)論

本文提出的校準(zhǔn)項目和方法經(jīng)試驗驗證適用于液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀的校準(zhǔn)，操作性強，能夠滿足儀器技術(shù)要求以及用戶需求，因此，可以依據(jù)此方法對液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀進(jìn)行計量校準(zhǔn)。