气相色谱仪的测量结果不确定度评价

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·区域治理综合信息

气相色谱仪的测量结果不确定度评价

段凯伦

澳实分析检测(上海)有限公司,广东 广州 510000

摘要:气相色谱仪是为了检测混凝土气体而开发的一项技术,其不仅能够合理地分析并检测相应的样品,还能够充分体现出测定

样品的相关参数,现已被应用到社会各个领域的发展中,如有机化学、食品加工、生物制药等。为了合理地应用气相色谱仪检测出来

的结果、相关数据,相关技术人员需要针对数值的准确性、浮动范围,提出相应的不确定度。文章主要对气相色谱仪的测量结果不确

定度进行了分析。

关键词:气相色谱仪;测量结果;不确定度;评价

一般而言,环境监测实验室使用的分

析手段比较多,其主要是被用来测定环境

样品中的有机农药残留、多环芳烃、多氯

联苯、苯系物、挥发卤代烃等化合物。为

了确保气相色谱仪始终处于良好的使用状

态,相关技术人员在实验过程中,需要保

证测定数据具有一定的准确性、可靠性,

合理地评定气相色谱分析过程中的不确定

度,为实验结果的精确性提供保障。

一、气相色谱仪的测量结果不确定

度分析

1气相色谱仪的测量方法

为了合理地测量样品中相关组分的含

量和浓度,相关人员需要做好以下工作:

首先,合理地选择与样品中相关组分相通

的标准溶液作为外标;其次,使用微量进

样器将一定量的标准溶液注入气相色谱仪

中,获取响应值;最后,针对样品溶液进

行相同的工作,这样就能够在气相色谱仪

中获取样品中的另一响应值。标准溶液与

样品溶液中,该组分的两组测量数据有如

下关系式:

χχCACA

oo//=

式中:Ao为标准样品响应值(峰面积,

单位:μV·s),Co为标准样品含量(单位:

mg/mL),Aχ为样品中该组份响应值(峰

面积,单位:μV·s),Cχ为样品中该

组分含量(单位:mg/mL)。在不确定度

的评定中,求出标样中该组分的含量(或

浓度)Cχ的不确定度,也就评定了气相

色谱仪测量结果的不确定度。

2数学模型

在评定测量不确定度的过程中,相关

人员需要将数学模型作为依据,在公式中

的输入量对测量不确定度的影响可以忽略

的情况下,数学模型和计算公式一致。从

理论的角度进行分析,数学模型是由测量

原理导出的,但实际上可以使用实验方法,

确定各种影响测量不确定度的来源,以确

定数学模型。

以GC/MS联用法测定均匀样品为例,其溶液质量浓度数学模型可表达为

ρρ//

00AA=,即:

00/AA×=ρρ (1)

式中,A0为标样响应值(峰面积);

ρ0为标样质量浓度(mg/mL);A为样品

中该组分响应值(峰面积);ρ为样品中

该组分质量浓度(mg/mL)。若用GC法测

定固体样品中农药残留量的含量,其数学

模型为:

)(mAVCAX×××=

00/

χ (2)

式中:X为试样中农药残留量(mg/

kg);Aχ为样液中农药残留量的峰面积

(mm2);A0为标准工作液中农药含量的

峰面积(mm2);C0为标准工作液中农药

的浓度(μg/mL);V为样液最终定容体积

(mL);m为称取的试样量(g)。

若需对样品进行均匀化、萃取、净化

等预处理,考虑到测定水样体积仅是定容

体积的一部分,加上溶剂液提取因子、均

匀性因子和样品过滤因子影响,数学模型可修正为:

ftl

sapsolmesfff

VVC

C××××

×=hom10001

χ (3)

式中,Cmes为GC进样溶液的浓度

(μg/L);Vsol为定容提取的溶剂的体积

(mL);Vsap为取水样的体积(mL);fhom

为样品均匀性因子;fll为溶剂液提取因子;

fft为样品过滤因子。

二、不同分量相对标准不确定度分

气相色谱仪测量过程安排如下,基于

色谱工作站T2000P,质量浓度的相对扩

展不确定度在3%左右,检测物质标准浓

度为100ng/μL,在检定之前,应选择合

适的色谱条件,实现基线稳定状态之后,

采集30分钟基线,测定噪声值N;然后

利用微量进样器(10μL)选取2.0μL溶

液,连续6次分别注入鉴定的气相色谱仪,

分别记录峰面积为A;结合FD进行检测

限的不确定评定并按照计算公式给出数据,相关数学模型为

AWND•=2。

该公式中D用来表示检测限(g/s);N用来表示基线噪声(mV);W用来表

示进样量(g);A用来表示标准物峰面

积数值(mV·s)。

1峰面积A的不确定度分析

urel(A)出现误差主要是由于检定

过程中不合理的操作造成的,如操作人员

操作不规范、重复取样、色谱数据处理系

统积分面积出现重复等,此外,不确定度

测量时,样品的分批次注入等各方面的重

复性,会导致在测算峰面积时会引入不确

定度。通过连续取样之后(V·s)计算峰面积平均值,公式为:

−=n

iiA

NA

11

2噪声值N的不确定度分析

基于T2000P色谱工作站,urel(N)

的纵坐标分度值设定0.01mV,将精确度

估算到0.1,并平均分布计算方式。其中

不确定度的表达为u(N),计算公式为

NNu

Nu

rel)(

)(=

3进样量的不确定度分析

标准物质质量浓度的不确定度urel

(C),在3%左右的浓度可中选定测定

常量为2,进样量体系的不确定度偏差为

1%时,选定测定常量为3,由此urel(W)

相对标准不确定度的计算为:

)()()(22VuCuWu

relrelrel+=

三、结束语

气相色谱分析中,不确定度的大小决

定了测量结果的可信度,开展对计量不确

定度的评定,能够提高样品检验质量合格

的可靠性。在气相色谱分析中,加强质量

控制,合理地分析影响不确定度的相关因

素,为监测结果和监测报告的整体质量提

供保障。

参考文献:

[1]宋浩然.气相色谱仪的测量结果不

确定度评价[J].化工管理,2017(8):71.

[2]张钰彬,贾欣茹.气相色谱仪测

量结果不确定度的评定[J].中国化工贸

易,2017,9(18):245.