活性炭吸附/二硫化碳解吸—?dú)庀嗌V法測(cè)定環(huán)境空氣中苯的不確定度評(píng)定

彭英

（江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇南京 210000）

《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》中明確指出校準(zhǔn)或檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具有測(cè)量不確定度的評(píng)定程序，實(shí)驗(yàn)室出具證書或報(bào)告時(shí)，必須包含有關(guān)評(píng)定校準(zhǔn)或測(cè)試結(jié)果的不確定度說明。苯是一種石油化工基本原料，常溫下為一種無色透明液體，具有強(qiáng)烈的芳香氣味。由于苯的揮發(fā)性大，暴露于空氣中很容易擴(kuò)散。人和動(dòng)物吸入或皮膚接觸大量苯，會(huì)引起急性和慢性苯中毒，苯已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為強(qiáng)烈致癌物質(zhì)。本文采用標(biāo)準(zhǔn)HJ584-2014 的方法使用氣相色譜儀測(cè)定空氣中苯系物含量，并對(duì)不確定度進(jìn)行分析。

1.方法原理及操作流程

1.1 方法原理

取出按照標(biāo)準(zhǔn)采完樣品的活性炭管中的活性炭后，加入適量二硫化碳溶劑解析30min，直接用微量注射器將試樣溶液注入氣相色譜的進(jìn)樣口，氣化后被載氣帶入色譜柱，用氫火焰離子化驗(yàn)檢測(cè)器檢測(cè)并記錄色譜圖，根據(jù)苯的色譜峰的保留時(shí)間來定性，采用標(biāo)準(zhǔn)溶液外標(biāo)峰面積來計(jì)算待測(cè)樣品中苯的含量，再根據(jù)實(shí)際采樣體積來計(jì)算空氣中苯的最終濃度。

1.2 操作流程

用活性炭來吸附氣體中的苯，然后用1.0mlCS2（二硫化碳）溶液洗脫，再用氣相色譜法測(cè)定洗脫液中苯的含量，從而換算出氣樣中苯的濃度，如表1 所示。

表1 測(cè)得溶液中苯的濃度（mg·L-1）

當(dāng)采樣體積為10L 時(shí)，測(cè)得樣品中苯的濃度為2.03 mg·m-3。

2.建立數(shù)學(xué)模式

苯濃度計(jì)算公式如下：

C=C0×V2/V1

其中：C—單位體積氣體中苯的含量（mg·m-3）

C0—在洗脫液中苯的濃度（mg·L-1）

V1—大氣采樣體積（L）

V2—洗脫液的體積（ml）

則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算為：

其中：U(C)—C 的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量不確定度，mg·m-3

U(C0)—C0的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量不確定度，mg·L-1

U(V2)—V2的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量不確定度，ml

U(V1)—V1的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量不確定度，L

3.各量值不確定度的計(jì)算

3.1 C0 的不確定度

C0的不確定度由兩部分組成：其一是當(dāng)由六種標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度—峰面積擬合的直線求得C0時(shí)所產(chǎn)生的不確定度；其二是由標(biāo)準(zhǔn)貯備液配制六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)濃度系列時(shí)移液所產(chǎn)生不確定度。

3.1.1 直線擬合所產(chǎn)生的不確定度

用氣相色譜法測(cè)定C0，采用標(biāo)準(zhǔn)貯備液200±8mg·L-1配制6 種標(biāo)準(zhǔn)溶液，其濃度分別為0，10，20，30，40，50mg·L-1。每個(gè)濃度分別測(cè)定3 次，測(cè)量色譜峰面積由色譜工作站計(jì)算，結(jié)果見表2。

表2 校準(zhǔn)曲線各標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量值（峰面積）

苯擬合校準(zhǔn)曲線方程表示為：

A=B1C0+B0

其中：A—苯的峰面積；

C0—苯的濃度，mg·L-1；

B1—校準(zhǔn)曲線的斜率，B1=1.5404；

B0—校準(zhǔn)曲線的截距，B0=0.0683；

對(duì)苯C0進(jìn)行兩次測(cè)定，由擬合的直線方程求得C0=20.3mg·L-1，則C0的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.1.2 貯備液配制標(biāo)準(zhǔn)溶液所產(chǎn)生的不確定度

以5mg·L-1標(biāo)準(zhǔn)溶液為例闡述不確定度的大小。

苯貯備液（200±8.0mg·L-1）按40:960（CS2溶劑），是用50μl 取液器和1000μl 取液器來完成的，所以：

C10=Cstock/f25

其中：C10—10 的溶液濃度，mg·L-1

Cstock—貯備液濃度，mg·L-1

f25=（960+40）/40 = 25

對(duì)50μl 和1000μl 取液器進(jìn)行不確定度分析，由標(biāo)定、校準(zhǔn)和使用溫度不同3 個(gè)不確定度來源合成給出V40、V1000 的不確定度分別為：0.4μl、8μl，所以：

由此可見，此項(xiàng)不確定度中相對(duì)于貯備液的不確定度移液過程中所產(chǎn)生的不確定度完全可以忽略不計(jì)，故：

3.2 采樣體積V1 的不確定度

大氣采樣器的氣體體積是儀器根據(jù)實(shí)時(shí)的溫度、大氣壓自動(dòng)換算的，據(jù)檢定，10L 氣體的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.8L，按正態(tài)分布（置信水平為0.95），其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.8/1.96=0.408L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.408/10=0.0408。

3.3 CS2 洗脫液V2 的不確定度

4.不確定度的有關(guān)量值

計(jì)算不確定度公式中各項(xiàng)目的值列在表3 中。

表3 量值及不確定度

5.計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

6.計(jì)算擴(kuò)展不確定度

取包含因子K=2（近似95%置信概率），則擴(kuò)展不確定度為：U = 0.133×2=0.266 ≈0.27mg·m-3

該氣體中苯的濃度為：2.03mg·m-3±0.27mg·m-3。

7.結(jié)論

從上述不確定度分量的分析中看出，本實(shí)驗(yàn)室空氣中苯系物不確定度主要來自于從標(biāo)準(zhǔn)曲線求苯系物含量、解吸體積和采樣體積等。因此，為減小不確定度，要盡量保證曲線的線性擬合，解吸體積和采樣體積的準(zhǔn)確性等。