染料產(chǎn)品中聯(lián)苯胺含量的不確定度評(píng)估

劉秀茹

（上海天祥質(zhì)量技術(shù)服務(wù)有限公司，上海 200233）

0 前言

偶氮染料是紡織品服裝在印染工藝中應(yīng)用最廣泛的一類合成染料，用于多種天然和合成纖維的染色和印花，也用于油漆、塑料及橡膠等產(chǎn)品的著色。偶氮染料是種類最多的一大類染料[1]，在特殊條件下，它能分解產(chǎn)生20多種致癌芳香胺，經(jīng)過活化作用改變?nèi)梭w的DNA結(jié)構(gòu)，從而引起病變和誘發(fā)癌癥。我國GB 19603—2013《染料產(chǎn)品中23種有害芳香胺的限量及測定》中規(guī)定了有害芳香胺的測定方法和限量[2]。

不確定度是指由于測量誤差的存在，對(duì)被測量值的不能肯定的程度，也表明該結(jié)果的可信賴程度，是測量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)。當(dāng)報(bào)告測量的結(jié)果在臨界值時(shí)，必須給出相應(yīng)的不確定度，一方面便于使用者評(píng)定其可靠性，另一方面也增強(qiáng)了測量結(jié)果之間的可比性[3]。因此，不確定度評(píng)定具有重要意義。在有害芳香胺的檢測工作中，由于試驗(yàn)環(huán)境、儀器設(shè)備等原因，分析結(jié)果會(huì)有誤差，需對(duì)限量值150 mg/kg進(jìn)行不確定度評(píng)定。

根據(jù)CNAS—GL006—2019《化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南》等相關(guān)指導(dǎo)性文件的要求[4-5]，參照GB 19603—2013中的前處理流程，采用氣相色譜-質(zhì)譜外標(biāo)法測定染料產(chǎn)品中芳香胺含量。以聯(lián)苯胺為例，對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定，分析其來源，并對(duì)不確定度分量進(jìn)行量化，從而在試驗(yàn)過程中得以關(guān)注與控制，提高了檢測方法的準(zhǔn)確性、可靠性及效率，為評(píng)估其他檢測方法的不確定度提供了技術(shù)參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

分析天平，超聲鍋，恒溫水浴鍋，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，聚四氟乙烯濾膜（孔徑0.22μm），安捷倫GC-MSD型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，超純水，三氯甲烷，冰乙酸，檸檬酸鹽緩沖溶液（物質(zhì)的量濃度為0.06 mol/L的水溶液，pH=6），連二亞硫酸氫鈉水溶液（質(zhì)量濃度為200 mg/mL），無水碳酸鈉溶液（質(zhì)量濃度為200 g/L）

1.2 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀工作條件

安捷倫DB-35MS型色譜柱；程序升溫：初始溫度60℃，恒溫1 min，以30℃/min的升溫速率升到310℃，恒溫2 min；載氣：氦氣；流速：1 mL/min；進(jìn)樣口溫度：220℃；進(jìn)樣體積:1.0μL,脈沖不分流進(jìn)樣,0.206 8 MPa，1.0 min；質(zhì)量數(shù)范圍：50～350 amu。

1.3 樣品前處理

依據(jù)GB 19603—2013方法對(duì)樣品進(jìn)行處理，定容至10 mL。經(jīng)微孔濾膜過濾，此溶液為樣品待測溶液。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配置

取聯(lián)苯胺0.252 4 g，以甲醇溶解并定容到50 mL容量瓶中，作為標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。準(zhǔn)確吸取每個(gè)1 mL標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液至50 mL容量瓶中,甲醇定容，作為標(biāo)準(zhǔn)中間溶液。再分別準(zhǔn)確移取0.0、0.1、0.30、0.50、1.0標(biāo)準(zhǔn)中間溶液10 mL容量瓶，三氯甲烷定容，作為標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.5 數(shù)學(xué)模型的建立

模型建立公式見式（1）。

式中：y—計(jì)算到樣品中有害芳香胺化合物質(zhì)量濃度，mg/kg；

C—樣品溶液有害芳香胺化合物質(zhì)量濃度，mg/L;

V—萃取溶劑體積，mL；

D—稀釋因子；

S—重復(fù)性系數(shù)；

m—樣品質(zhì)量，g；

R—回收率，%。

2 不確定度來源

不確定度來源包括以下5個(gè)方面：樣品測定重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（S）、標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（C）、樣品質(zhì)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（m）、樣品溶液定容體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（V）以及前處理過程引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（R）。

3 不確定度評(píng)估

3.1 樣品測定重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度U rel（S）

樣品測定重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（S）包括樣品均勻性、天平重復(fù)性、體積刻度充滿的重復(fù)性，儀器進(jìn)樣重復(fù)性等引入的不確定度。

以目標(biāo)樣品為例，連續(xù)測定10次，結(jié)果見表1。

表1 連續(xù)10次測定結(jié)果

不確定度計(jì)算結(jié)果:平均值為143.3,標(biāo)準(zhǔn)偏差S為2.81,標(biāo)準(zhǔn)不確定度U（S）為0.889,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（S）為0.006 20。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度U rel（C）

標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（C）包括標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（C1），標(biāo)準(zhǔn)中間液體配制引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（C2），標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（C3），標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（C4）。

3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（C1）

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（C1）包括標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度Urel（C1ρ）、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量Urel（C1w）、標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液定容Urel（C1V）引入的不確定度分量。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書，聯(lián)苯胺的純度w=98.9%,純度誤差Er=2%，按照B類評(píng)定，矩形分布類型處理[6]計(jì)算結(jié)果如下：

根據(jù)JJG 1036—2008，0.1 mg電子天平在0～50 g范圍內(nèi)最大允許誤差為±0.15 e，e=10 d，即最大允許誤差MPE=0.000 15 g[7]，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量m=0.252 4 g，按照B類評(píng)定，矩形分布類型處理，計(jì)算結(jié)果如下：

電子天平重復(fù)性誤差的相對(duì)不確定度，在樣品測定重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（S）已考慮進(jìn)去，不需重復(fù)考慮。

容量瓶容量允差的相對(duì)不確定度：根據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃器具》[8]計(jì)量檢定規(guī)程規(guī)定，50 mL A級(jí)容量瓶容量允差為a=±0.05 mL，以三角分布類型處理[1]，計(jì)算結(jié)果如下:

溫度對(duì)定容體積的影響產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：稀釋配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)測得的水溫為24℃，查K（t）值表格,計(jì)算得ΔV=0.04 mL，按矩形分布評(píng)估，計(jì)算結(jié)果如下：

容量瓶重復(fù)性誤差的相對(duì)不確定度,在樣品測定重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（S）已考慮進(jìn)去，無需重復(fù)考慮。

由標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液定容引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度則計(jì)算如下：

綜上所述，標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（C1）計(jì)算結(jié)果如下：

3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)中間溶液配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（C2）

根據(jù)JJG 646—2006《移液器》[9]計(jì)量檢定規(guī)程規(guī)定，1 000μL移液槍的檢定點(diǎn)容量允許誤差為a=±1%，按照矩形分布處理，計(jì)算可得：

溫度對(duì)定移液槍的影響產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel(C2移液槍2)：移液時(shí)測得的水溫為24℃，查K（t）值表格,計(jì)算得ΔV=0.000 807 mL，按矩形分布評(píng)估，計(jì)算可得：

由移液槍引入的相對(duì)不確定度則計(jì)算如下：

由50 mL容量瓶引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（C2容量瓶）計(jì)算得：

綜上所述，標(biāo)準(zhǔn)中間溶液配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定計(jì)算如下：

3.2.3 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（C3）

標(biāo)準(zhǔn)曲線配制過程中使用的計(jì)量器具信息見表2，移液槍引入的不確定度見表3，容量瓶引入的不確定度見表4。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線配置過程中使用的計(jì)量器具信息

表3 移液槍引入的不確定度

表4 容量瓶引入的不確定度

Urel（C3移液槍）計(jì)算可得：

Urel（C3容量瓶）計(jì)算可得：

綜上所述，標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel(C4)

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的每個(gè)濃度點(diǎn)均進(jìn)行3次測定，系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液測定結(jié)果見表5。

表5 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液測定結(jié)果

由最小二乘法原理進(jìn)行擬合求得校準(zhǔn)曲線，校準(zhǔn)曲線：y＝14 782x-11 589（y為目標(biāo)物響應(yīng)值，x為樣品溶液中目標(biāo)物的質(zhì)量濃度），r2=1.000 0。

則標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.3 樣品質(zhì)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U rel（m）

根據(jù)JJG 1036—2008，0.1 mg電子天平，在0～50 g范圍最大允許誤差為±0.15 e，e=10 d,即最大允許誤差MPE=0.000 15 g，樣品稱量m=0.2 g，按照B類評(píng)定，矩形分布類型處理，包含因子k= 3，則：

樣品測定重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（S）已考慮進(jìn)去，無需重復(fù)考慮。

3.4 樣品溶液定容體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U rel（V）

樣品溶液定容體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（V）包括體積校準(zhǔn)不確定度和溫度導(dǎo)致的不確定度。

根據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃器具》計(jì)量檢定規(guī)程，10 mLA級(jí)容量瓶容量允差為a=±0.02 mL，以三角分布類型處理，包含因子，則：

稀釋配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)測得的水溫為24℃，查K（t）值表格,得：

ΔV產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為（按矩形分布評(píng)估，

在樣品測定重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（S）已考慮進(jìn)去，不需重復(fù)考慮。

則由標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液定容引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.5 前處理過程引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度U rel(R)

被測樣品的前處理十分復(fù)雜，需經(jīng)過還原、萃取及濃縮等步驟，每步操作都會(huì)引入不確定度。要依次確定對(duì)每一操作進(jìn)行測量結(jié)果的不確定度評(píng)估，其工作量較大，可適當(dāng)采用加標(biāo)回收的方法，對(duì)制樣和前處理過程引入的不確定度進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)所得加標(biāo)回收率，可求得平均回收率=95.9%。則：

前處理過程引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

對(duì)平均回收率進(jìn)行顯著性t檢驗(yàn)[11]，計(jì)算t值：

查t分布臨界值（tα，f）表，t＞t0.95，9=2.262，目標(biāo)物的加標(biāo)回收率與1.0存在顯著性差異，為了保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)在公式計(jì)算中采用回收率校正因子f修正結(jié)果。應(yīng)考慮回收率引入的不確定度。

4 合成不確定度

以上各個(gè)不確定度分量匯總見表6。

表6 不確定度分量匯總

經(jīng)計(jì)算得到合成不確定度：

在該試驗(yàn)條件下，染料產(chǎn)品中聯(lián)苯胺測定值經(jīng)過回收率校正為=149.4 mg/kg。取包含因子k=2，置信水平為95%[10-11]，計(jì)算擴(kuò)展不確定度：

U=Urel×k×=0.029 24×2×149.4=8.725 mg/kg

由此確定染料產(chǎn)品中聯(lián)苯胺測定結(jié)果為（149.4±8.725）mg/kg。

5 結(jié)論

參照國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB 19603—2013《染料產(chǎn)品中23種有害芳香胺的限量及測定》的前處理，采用氣相色譜-質(zhì)譜外標(biāo)法來測定染料產(chǎn)品中芳香胺含量。以聯(lián)苯胺為例，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估了試驗(yàn)過程中多種因素引入的不確定度。其中，影響檢測結(jié)果的主次因素依次為標(biāo)準(zhǔn)溶液、測定重復(fù)性、前處理過程、樣品溶液定容及樣品稱量。

在日常測試過程中，應(yīng)使用具有溯源性的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的管理，定期核查；準(zhǔn)確配制校準(zhǔn)曲線，提高其線性相關(guān)系數(shù)；增加平行測定次數(shù)來降低誤差，采用不同源的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)校準(zhǔn)曲線進(jìn)行回讀；每批測試流程需加標(biāo)回收，回收率在指定范圍；定期校準(zhǔn)維護(hù)測量儀器，時(shí)刻關(guān)注儀器狀態(tài)，保持儀器較高的精確度、靈敏度和穩(wěn)定性；提高試驗(yàn)人員的檢測技術(shù)水平，減少測量不確定度，從而確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。該方法為試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性提供了依據(jù)，為評(píng)定其他相關(guān)檢測方法的不確定度提供了技術(shù)參考。