顶空气相色谱测血液乙醇:内标法

在聚乙二醇毛细管柱上分离乙醇和内标 1-丙醇,用五个校准品作“面积比–浓度”校准线,测定一份未知血样的乙醇含量,并判断它是否超过饮酒驾车与醉酒驾车的阈值。

难度 ●●○ 约 25 分钟

实验目的 用内标法测定未知血样中的乙醇浓度(mg/100 mL),并比较只用乙醇峰面积与使用面积比两种校准的精密度。
PEG 柱 15 m · 70 °C · FID · 内标 1-丙醇

顶空气相色谱测血液乙醇:内标法

每个样品瓶:0.50 mL 血样(或校准品)+ 2.00 mL 1-丙醇内标溶液(0.100 g/L),密封后取顶空气体进样。

① 校准品(乙醇,mg/100 mL)

② 未知血样 #1

最近一次进样的色谱图

尚未进样。

只看乙醇峰面积
050100150200乙醇 / (mg/100 mL)00.51
面积比 A(乙醇)/A(丙醇)
050100150200乙醇 / (mg/100 mL)00.050.1

至少需要 3 个不同浓度的校准点才能拟合校准线。

保留时间由本单元的 GC 模型计算(PEG 相,保留指数:乙醇 926、1-丙醇 1026、丙酮 798,均为估计值)。峰面积 = FID 相对响应(有效碳数/摩尔质量:乙醇 1.4/46.07,丙醇 2.4/60.10)× 瓶中浓度 × 本次进样体积因子;进样体积因子对同一针的所有峰相同(相对标准偏差 6 %),另加 0.5 % 的独立积分误差,均由样品编号的确定性哈希生成。顶空分配、基体效应和乙醇的挥发损失未建模。

操作步骤

  1. 准备样品瓶:每个顶空瓶中加入 0.50 mL 校准品(20–200 mg/100 mL 乙醇)或血样,再加入 2.00 mL 1-丙醇内标溶液(0.100 g/L),立即密封。
  2. 依次对五个校准品进样,检查色谱图:乙醇与 1-丙醇的峰要完全分开(若样品中有丙酮,也要与乙醇分开)。
  3. 记录每次进样的乙醇与丙醇峰面积,比较两张校准图:只用乙醇面积,和用面积比。
  4. 对未知血样平行进样至少两次,由面积比校准线求乙醇浓度,报告平均值。
  5. 揭晓真实浓度,计算相对误差;再换一份血样重复。

注意观察

  • 不同进样之间峰面积会相差百分之几——这是进样体积的波动;而乙醇与丙醇面积之比几乎不变。
  • 只用乙醇面积的校准线 r² 明显较低;用面积比的校准线几乎是一条完美直线。
  • FID 对每克乙醇的响应只有丙醇的约 76 %,所以面积比不等于浓度比,必须用校准品测定响应因子。
  • 有些血样含有丙酮(如糖尿病酮症),它在极性柱上比乙醇早流出,不影响测定。

真实实验室

  • 血样是生物危害物:戴手套,废弃物按医疗废物处理;乙醇校准品要在密封容器中保存,以免挥发损失。
  • 顶空平衡需要恒温(如 60 °C 保持 15 min),所有样品与校准品的平衡时间、温度必须相同。
  • 法医实验中通常用两根不同极性的色谱柱平行测定,并用质控样和空白样验证每一批结果。
  • 报告结果时要附上测量不确定度;结果接近 20 或 80 mg/100 mL 的阈值时,不确定度决定结论。

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