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有机锡形态分析质量控制

发布时间:2019-05-18 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:968

对于环境样品中有机污染物的分析,由于其基质复杂、分析方法多样,往往难于确定其分析结果的可靠性,也难于进行环境污染水平的比较。为了评价与控制各种有机锡形态分析方法的质量,有必要对此有针对性地进行一系列实验以进行分析研究。目前。大多数实验室常采用以下方法来进行有机锡形态分析方法的质量评估。

1.标准参考物质回收率

标准参考物质(CRM)常用于验证整个分析方法,控制分析结果质量。回收率是测定的分析物含量与保证值的比值。通过分析标准参考物质测定回收率可很好评价分析方法的可靠性。原则上,在分析CRM回收率并获得理想结果的基础上,该方法可以用于相似基质样品的分析检测。目前用于有机金属测定的标准参考物质数量与种类相当有限,而许多环境样品基质可能与标准参考物质不尽相同,这使回收率评估结果的可靠性受到质疑。另外,有些问题,例如未知样品的物理状态也可能影响分析可靠性。在日常分析中,新鲜底泥或生物组织,其物化性质与均匀粉碎、冷冻干燥制备的CRM成分有所不同,这可能会影响其污染物定量分析的准确性。

由于使用CRM分析可评估整个分析过程的性能,测定值和保证值之间差别的产生原因不仅可能源于萃取效率低,也可能由于衍生效率低以及净化过程中的损失。另外,操作者的随机误差,实验室本身或标准参考物质的不正确使用也可引起测定值与保证值有区别。在这种情况下,对未知样的测定值使用校正因子校正会获得样品中污染物浓度的错误信息。因此采用标准参考物质来计算用于未知样分析的“校正因子”仍是一个很有争议的问题。

环境样品有机锡标准参考物质得到了人们多年的努力研制与不断改进。1988年欧洲首先组织了实验室间的锡形态分析,分析了纯有机锡标准溶液(三丁基锡和一丁基锡、二丁基锡和三丁基锡混合物),测定技术中没有系统误差。1989年测定研制了三丁基锡加标底泥,同样不同方法间也没有系统误差,因此欧共体组织了天然底泥中三丁基锡含量的鉴定工作。然而由于样品基质中有机碳和硫的含量很高,采用衍生分析存在很大的难度,三丁基锡浓度太低(约20ug·kg-1),难以获得理想的分析精度,因此首次对海湾底泥(RM424)中的丁基锡鉴定工作失败。1993年成功研制了沿海底泥(CRM462)标准参考物质,其中三丁基锡和二丁基锡浓度分别为(70~14)ug·kg-1与(128±16)ug·kg-1。该物质保存于4℃黑暗中,在这种条件下,化合物可稳定24个月以上。但是有研究表明在这种保存条件下三丁基锡和二丁基锡的含量并不稳定,因此这些未开封的标准参考物质被保存在-20℃条件下。1998年对CRM462又进行了重新鉴定,获得新的保证值,该标准参考物质为CRM462R,它被贮存于-20℃。

1996年贻贝样品中丁基锡和苯基锡的鉴定工作(CRM477或ERM-CE 477)得以开展,其中一丁基锡、二丁基锡和三丁基锡化合物含量得到了标定。贮存在-20℃的贻贝样品中的丁基锡非常稳定(稳定时间超过44个月)。然而在所有贮存条件(-20℃, 4℃, 25℃和40℃)下,苯基锡都不稳定,因此在标准物质鉴定过程中,对于苯基锡分析,不同实验室间没有获得良好一致的结果,而没有被标定。CRM477贻贝标准参考物质中一丁基锡二丁基锡三丁基锡的保证值分别为(1.50±0.28)mg·kg-1、 (1.54±0.12)mg·kg-1和(2.20±0.19)mg·kg-1

为了扩展并完善用于有机锡形态分析的参考物质存在范围以满足立法、环境监测和研究需要,欧盟决定研制一种淡水底泥参考物质(BCR646),标定6个有机锡化合物,即一丁基锡、二丁基锡和三丁基锡以及一苯基锡、二苯基锡和三苯基锡化合物,以进行相应丁基锡和苯基锡分析的质量控制。其中三丁基锡、二丁基锡、一丁基锡的保证值分别是(480±80)ug·kg-1、(770±90)ug·kg-1与(610±120)ug·kg-1,三苯基锡、二苯基锡与一苯基锡的保证值分别是(29±11)ug·kg-1、(36±8)ug·kg-1与(69±18)ug·kg-1。该参考物质在-20℃或以下可长期保存。欧盟研制的另一种海洋底泥标准参考物质BCR462中三丁基锡和二丁基锡标定含量分别为(54±15)ug·kg-1, (68±12)ug·kg-1。另外来自加拿大国家研究理事会(NRCC)的PACS-2也是一种丁基锡化合物的底泥标准参考物质,其中一丁基锡、二丁基锡和三丁基锡的含量分别为(0.45±0.02)ug(Sn)·g-1、(1.09±0.15)ug(Sn)·g-1和(0.98±0.13)ug(Sn)·g-1

至今,研发的含三丁基锡标准参考物质还有:由NRCC研制的海洋底泥标准参考物质PACS-1,其中二丁基锡、三丁基锡含量分别为1160ng(Sn)·g-1与(1.22±0.22)mg(Sn)·kg-1;淡水底泥PACS-2,其中一丁基锡、二丁基锡与三丁基锡含量分别为(0.45±0.05)ug(Sn)·g-1、(1.09±0.15)ug(Sn)·g-1、(0.98±0.13)ug(Sn)·g-1;来自日本的鱼组织经冷冻干燥获得NIES11,其中三丁基锡含量为(1.3±0.1)mg·kg-1干重,三苯基锡为6.3mg·g-1干重(该值没有被标定),总锡含量为(2.4±0.1)mg·g-1干重。2014年中国科学院生态环境研究中心采用天然富含有机锡化合物的海洋野生贝类样品砂海螂,通过粉碎、匀浆、冷冻干燥、研磨、过筛、灭菌、混合、均匀性与稳定性分析等一系列实验,研制了我国有机锡分析用于贝类生物的标准参考物质,其中一丁基锡、二丁基锡与三丁基锡标定值分别为(0.33±0.07)ug(Sn)·g-1、(0.62±0.08)ug(Sn)·g-1与(2.64±0.22)ug(Sn)·g-1

不同实验室鉴定标准参考物质所采用的分析技术并不相同。萃取一般基于酸(如醋酸)或溶剂(如甲醇、甲苯、环庚三烯酚酮、戊烷等)在机械或超声下萃取。有实验室成功采用了超临界流体萃取方法。在氢化后采用填充气相色谱与QFAAS或ICP-MS联用分离检测。毛细管气相色谱是最为流行的分离技术,常与火焰光度检测器联用分析氢化、乙基化或戊基化的有机锡化合物,或者和MIP-AES或MS联用分析乙基化有机锡。HPLC也可与ICP-MS联用分析底泥和贻贝样,或与ICP-AES和荧光计分析贻贝样,从而避免了有机锡的衍生步骤。

2.加标回收率评估

向样品中加入组成类似、浓度已知的标准物,放置平衡,而后萃取分析检测该样品,由此来评估萃取过程的回收率。当加标化合物的萃取与样品内在被分析物的萃取相当,则可采用回收率校正法。但实际上,通常很难断定加标化合物与样品内在被分析物具有相当的萃取行为。

(1)同位素稀释法加入同位素标记的目标化合物是回收率评估的最佳方法。在这种情况下,化合物形态相似,只要加标物与内在化合物平衡时间足够长,可获得相同的回收率。在同位素稀释法测定有机金属化合物中,加标回收率可通过质谱评估。实际上,要获得放射标记化合物的有效平衡并不容易,化合物很有可能仅仅部分与基质结合,在这种情况下加标回收率常高于内在化合物。因此虽然该方法是本领域最好的方法,但仍可产生有偏差的回收评估。此外,该方法受含同位素的有机锡化合物的可获得性,昂贵的花费与测定所需仪器的限制。

(2)加标法最常用的方法是通过采用部分有机锡化合物作为加标物进行加标以评估回收率。如果可获得与未知样品基质相同的不含有机锡的空白样品,可直接加入加标物,并采用常规分析过程进行测定。如果没有这样的空白样品,可采用普通分析样品,在平行分析未加标情况下被分析物含量的同时,进行加标分析测定。两个结果间的差值是回收的加标物量,它可与已知加入量进行比较。这一方法同样存在上述缺点.也就是加标物不能有效地达到与内在化合物相当的结合平衡。与内在化合物相比。加标物与基质的结合较弱,因此可过高估计回收率,从而导致校正结果的负偏差。

加标方法的主要缺点是加标物并不总能以与天然存在的化合物相同的方式与基质结合,也就是说加标回收率好,并不一定代表内在化合物回收率好。然而不能定量回收加标化合物的萃取过程则完全不能使用,因而它在环境污染物分析中有一定的研究意义,但在自然结合化合物萃取效率的评价中其应用价值尚值得商榷。

针对有机锡环境样品分析的最佳方案和加标实验条件仍需要进一步研究,以下推荐一些特殊的方法可能改善或提高评价方法准确性与可靠性。

①对于固体样品,需要较长的平衡时间来尽可能模拟加标物的“自然”吸附。

②平衡时间一般推荐为24h,或至少过夜。然而,平衡时间应根据具体情况而定,考虑加标物种类和/或样品基质的性质。实际上在平衡过程中可能发生加标物的降解或转化,特别是在底泥样品中。

③对于每种化合物都必须进行回收率测试,因为不同化合物的萃取效率不同。

④应采用与未知样品尽可能相同的加标基质,而且这些基质应不含有或者含量低于所用分析方法检测限的目标分析物。开放海域采集的底泥和海水样可满足这种要求。然而生物样品,特别是那些滤食性生物常含有一定浓度的目标化合物。在这种情况下。必须在加标前正确评估内在化合物的含量,回收率的百分比通常指的是原始浓度加上加标量或者是减去原始浓度后的直接加标量。值得强调的是,两种方法可获得不同的回收率评估,但两者都不能获得准确的回收率评估。

评估回收率的第三个方法是标准加入方法(也就是在不同水平上加标)。在这种情况下,由于加标实验所选择的加标水平数目(如2个、3个或3个以上)和/或加标水平不同可获得不同的回收率。加标水平数目越多,回收率评估的准确度越好。然而,分析费用也同时相应增加,分析时间增加,准确重复加标实验的难度增加。

考虑到浓度水平,加标量一般采用内在分析物的2倍浓度。然而在文献中加标浓度常为样品内在浓度的10倍。在这种情况下过高估计回收率的风险相当大。在多水平加标实验中,很重要的一点是加标水平不能超过内在化合物浓度太多,否则就会引起回收率的过高估计。

对于要加标的基质中内在化合物相对于加入化合物的不同百分比会导致萃取回收率的错误估计。或者,只有当萃取过程不改变样品组成和外观时,可预先萃取样品,而后通过加标,平衡并萃取,进行加标实验分析。需要注意的是,对样品进行剧烈萃取通常会显著改变基体组成。

在加标实验中应注意基体的原始物理性质。干的样品应该在加标前再湿润,这过程非常重要,尤其是对于底泥样品。底泥纤维是有机锡的重要结合位点。当样品处于干燥状态,纤维由伸展态变成卷曲态。在这种形态下,它们表现出较低的金属化合物结合力,加标化合物与基体结合较弱。此外,干样和新鲜样品的萃取效率经常不一样,因此干湿样的回收率可显著不同。实验中的一些操作条件,如加标物溶解的溶剂、光照或黑暗条件、温度等,都可影响最后回收率的分析评估。加标方法测定有机锡的缺点之一是缺乏统一协调的、细节明确的加标手段,但这是底泥参考物质研制的常用方法。

(3)内标法内标法经常用于评估回收率。在这种情况下,加标化合物和测定化合物的形态不同。虽然要求内标物与分析物的化学性质相同,但实际上它们的化学性质也可以不完全一样。在分析多个有机锡化合物时,采用同一内标来评估每个化合物的回收率不切实际,在该过程中由于内标化合物不可能与内在化合物表现出完全相同的行为(如化学性质,结合状态等),然而很多时候,物化性质大致相似的内标物的使用可有效改善日标化合物的定性定量准确性。常用于丁基锡和苯基锡化合物分析的内标物包括:三丙基锡氯化物,戊基化三丙基锡,戊基化三甲基锡,戊基化二甲基锡,乙基化二苯基锡,乙基化三苯基锡。

不同的回收率研究可引起分析结果不同的偏差,阻碍了形态研究结果的可比较性。加标实验应用最广,但也存在一些问题。特别是在没有标准化方法时,不能充分测试不同基质中的不同化合物,然而采用加标实验有助于减小分析误差,回收率测定可很好实现分析方法质量控制的目的。

相关链接:分离测定方法

文章来源:《环境样品前处理技术》

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