活性炭吸附/二硫化碳解吸—气相色谱法测定环境空气中苯的不确定度评定

彭英

（江苏省环境监测中心，江苏南京 210000）

《检测和校准实验室能力的通用要求》中明确指出校准或检测实验室应具有测量不确定度的评定程序，实验室出具证书或报告时，必须包含有关评定校准或测试结果的不确定度说明。苯是一种石油化工基本原料，常温下为一种无色透明液体，具有强烈的芳香气味。由于苯的挥发性大，暴露于空气中很容易扩散。人和动物吸入或皮肤接触大量苯，会引起急性和慢性苯中毒，苯已经被世界卫生组织确定为强烈致癌物质。本文采用标准HJ584-2014 的方法使用气相色谱仪测定空气中苯系物含量，并对不确定度进行分析。

1.方法原理及操作流程

1.1 方法原理

取出按照标准采完样品的活性炭管中的活性炭后，加入适量二硫化碳溶剂解析30min，直接用微量注射器将试样溶液注入气相色谱的进样口，气化后被载气带入色谱柱，用氢火焰离子化验检测器检测并记录色谱图，根据苯的色谱峰的保留时间来定性，采用标准溶液外标峰面积来计算待测样品中苯的含量，再根据实际采样体积来计算空气中苯的最终浓度。

1.2 操作流程

用活性炭来吸附气体中的苯，然后用1.0mlCS2（二硫化碳）溶液洗脱，再用气相色谱法测定洗脱液中苯的含量，从而换算出气样中苯的浓度，如表1 所示。

表1 测得溶液中苯的浓度（mg·L-1）

当采样体积为10L 时，测得样品中苯的浓度为2.03 mg·m-3。

2.建立数学模式

苯浓度计算公式如下：

C=C0×V2/V1

其中：C—单位体积气体中苯的含量（mg·m-3）

C0—在洗脱液中苯的浓度（mg·L-1）

V1—大气采样体积（L）

V2—洗脱液的体积（ml）

则相对标准不确定度计算为：

其中：U(C)—C 的标准测量不确定度，mg·m-3

U(C0)—C0的标准测量不确定度，mg·L-1

U(V2)—V2的标准测量不确定度，ml

U(V1)—V1的标准测量不确定度，L

3.各量值不确定度的计算

3.1 C0 的不确定度

C0的不确定度由两部分组成：其一是当由六种标准溶液的浓度—峰面积拟合的直线求得C0时所产生的不确定度；其二是由标准贮备液配制六个标准浓度系列时移液所产生不确定度。

3.1.1 直线拟合所产生的不确定度

用气相色谱法测定C0，采用标准贮备液200±8mg·L-1配制6 种标准溶液，其浓度分别为0，10，20，30，40，50mg·L-1。每个浓度分别测定3 次，测量色谱峰面积由色谱工作站计算，结果见表2。

表2 校准曲线各标准点的测量值（峰面积）

苯拟合校准曲线方程表示为：

A=B1C0+B0

其中：A—苯的峰面积；

C0—苯的浓度，mg·L-1；

B1—校准曲线的斜率，B1=1.5404；

B0—校准曲线的截距，B0=0.0683；

对苯C0进行两次测定，由拟合的直线方程求得C0=20.3mg·L-1，则C0的标准不确定度为：

3.1.2 贮备液配制标准溶液所产生的不确定度

以5mg·L-1标准溶液为例阐述不确定度的大小。

苯贮备液（200±8.0mg·L-1）按40:960（CS2溶剂），是用50μl 取液器和1000μl 取液器来完成的，所以：

C10=Cstock/f25

其中：C10—10 的溶液浓度，mg·L-1

Cstock—贮备液浓度，mg·L-1

f25=（960+40）/40 = 25

对50μl 和1000μl 取液器进行不确定度分析，由标定、校准和使用温度不同3 个不确定度来源合成给出V40、V1000 的不确定度分别为：0.4μl、8μl，所以：

由此可见，此项不确定度中相对于贮备液的不确定度移液过程中所产生的不确定度完全可以忽略不计，故：

3.2 采样体积V1 的不确定度

大气采样器的气体体积是仪器根据实时的温度、大气压自动换算的，据检定，10L 气体的标准偏差为0.8L，按正态分布（置信水平为0.95），其转换成标准不确定度为0.8/1.96=0.408L，相对标准不确定度为0.408/10=0.0408。

3.3 CS2 洗脱液V2 的不确定度

4.不确定度的有关量值

计算不确定度公式中各项目的值列在表3 中。

表3 量值及不确定度

5.计算合成标准不确定度

6.计算扩展不确定度

取包含因子K=2（近似95%置信概率），则扩展不确定度为：U = 0.133×2=0.266 ≈0.27mg·m-3

该气体中苯的浓度为：2.03mg·m-3±0.27mg·m-3。

7.结论

从上述不确定度分量的分析中看出，本实验室空气中苯系物不确定度主要来自于从标准曲线求苯系物含量、解吸体积和采样体积等。因此，为减小不确定度，要尽量保证曲线的线性拟合，解吸体积和采样体积的准确性等。