氣相－質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定主流煙氣總粒相物中苯并［a］芘測(cè)量不確定度評(píng)定

王永梅，張玉璞，張昌壯，劉麗竹，高文全，劉亞平，張曉

(吉林省煙草產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站)

0 引言

測(cè)量不確定度評(píng)定［1－2］是計(jì)量認(rèn)證和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可評(píng)審的重點(diǎn)內(nèi)容.煙草質(zhì)檢機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)展多個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目的不確定度評(píng)定［3－7］.近年來(lái)，卷煙主流煙氣中有害成分引起行業(yè)內(nèi)外的關(guān)注，相應(yīng)的不確定度工作逐步開(kāi)展［8－13］.苯并［a］芘是從卷煙主流煙氣中鑒定出的第一種致癌成分，國(guó)家已制訂標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其測(cè)定.對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)定過(guò)程進(jìn)行不確定度評(píng)定.

1 評(píng)定對(duì)象

卷煙主流煙氣總粒相物中苯并［a］芘的含量.

2 測(cè)量方法

GB/T19609－2004《卷煙用常規(guī)分析用吸煙機(jī)測(cè)定總粒相物和焦油》;

GB/T 21130－2007《卷煙煙氣總粒相物中苯并［a］芘的測(cè)定》.

3 主要材料及儀器

3.1 試劑

環(huán)己烷(色譜純);甲醇(色譜純).

3.2 標(biāo)樣

苯并［a］芘(P為98.0% ±0.3%，k=2);12－苯并［a］芘(P為98.0% ±0.3%，k=2).

3.3 儀器

氣相 －質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó) Agilent公司7890A/5975C;吸煙機(jī)Cerulean SM450;可調(diào)移液器，德國(guó)Brand;天平，德國(guó)賽多利斯公司BS124S(準(zhǔn)確度0.0001g).

4 測(cè)量過(guò)程

4.1 卷煙抽吸

按GB/T 19609要求，收集20支卷煙總粒相物.

4.2 標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)標(biāo)溶液

配制100μg/mL苯并［a］芘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液及6.5μg/mLD12－苯并［a］芘內(nèi)標(biāo)添加液.用環(huán)己烷稀釋成三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)母液(見(jiàn)5.1.2)，再配制各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液(見(jiàn)表1)，準(zhǔn)確移取50μL內(nèi)標(biāo)添加液至每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液.

4.3 樣品萃取、純化和濃縮

將收集總粒相物的濾片放入錐形瓶，加入50 μL內(nèi)標(biāo)添加液，40 mL環(huán)己烷，超聲萃取40 min，靜置.取5～10mL環(huán)己烷活化萃取柱.移取10mL萃取液至萃取柱，分2次加入30 mL環(huán)己烷洗脫，收集洗脫液，55℃下濃縮至約0.5 mL，待GC/MS分析.

表1 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制表

4.4 GC/MS條件

進(jìn)樣口溫度:280℃;電離方式:EI;離子源溫度:230℃;傳輸線溫度:280 ℃;進(jìn)樣量:2 μL;無(wú)分流進(jìn)樣;載氣:氦氣，恒流流速1.2 mL/min;DB－5MS色譜柱:初始溫度150℃，升溫速率6℃/min至260℃，再以升溫速率 2℃/min至280℃，保持20 min.溶劑延遲:15 min;掃描方式:SIM，苯并［a］芘監(jiān)測(cè)離子為252，D12－苯并［a］芘的監(jiān)測(cè)離子為262，對(duì)每個(gè)離子的監(jiān)測(cè)時(shí)間為50 ms.

4.5 計(jì)算公式

苯并［a］芘釋放量計(jì)算公式:m=(A/As－b)*ms/an

式中:m－每支卷煙苯并［a］芘量，ng/cig;a，b－由線性回歸方程求出;

ms－樣品溶液中內(nèi)標(biāo)量，ng;A－苯并［a］芘峰面積;As－內(nèi)標(biāo)峰面積;

n－煙支數(shù)量，cig.

5 結(jié)果與討論

不確定度來(lái)源分析如圖1所示.

圖1 氣相－質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定主流煙氣總粒相物中苯并［a］芘的不確定度來(lái)源分析圖

5.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液引入不確定度

來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液制備和將其稀釋成標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的過(guò)程.

5.1.1 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液

準(zhǔn)確稱取純度為98.0% ±0.3%，k=2的苯并［a］芘10 mg，置于100 mL容量瓶，用甲苯定容得到濃度為0.1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液.數(shù)學(xué)模型:

式中:c1－苯并［a］芘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液濃度，mg/mL;m1－苯并［a］芘純品質(zhì)量，mg;P －苯并［a］芘純度，%;V1－標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液定容體積，mL.

5.1.1.1 m1引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度

天平計(jì)量證書(shū)標(biāo)明其最大允差為0.2 mg，重復(fù)性為0.1 mg.假定為矩形分布，換算成標(biāo)準(zhǔn)不確定度:凈重由兩次稱量所得，一次為皮重，一次為毛重，每次稱重均為獨(dú)立結(jié)果，故計(jì)算兩次.稱取10 mg樣品引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

5.1.1.2 P引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5.1.1.3 V1引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度

計(jì)量證書(shū)標(biāo)明，100 mL容量瓶擴(kuò)展不確定度U(k=2)=0.067 mL，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

0.00034.故標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液引入相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

5.1.2 稀釋過(guò)程引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度

用移液管移取V21=5.00 mL苯并［a］芘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，置于V22=50 mL容量瓶，配制濃度10 μg/mL一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溶液;再移取 V23=5.00 mL一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于V24=50 mL容量瓶，配制濃度1.0μg/mL二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溶液;最后移取 V25=5.00 mL二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于 V26=50 mL容量瓶，配制濃度為0.1 μg/mL三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溶液.

5.1.2.1 移液管引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由計(jì)量證書(shū)可知其擴(kuò)展不確定度U/mL

5.1.2.2 容量瓶引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5.2 卷煙抽吸過(guò)程引入不確定度

將總粒相物引入的不確定度作為抽吸過(guò)程引入的不確定度.取同一樣品做11次平行實(shí)驗(yàn)，得到總粒相物的數(shù)據(jù)分別為(mg):11、10.9、10.42、10.42、10.55、10.55、10.65、10.68、10.75、10.8、10.88;根 據(jù) 公 式 um2=;其中n=11，ˉx=10.69 mg，得到 um2=0.0182 mg.m2=10.69 mg，故 urel(m2)

5.3 加入樣品中內(nèi)標(biāo)添加液體積引入不確定度

內(nèi)標(biāo)添加液濃度在一定范圍內(nèi)的變動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響，而移取到萃取液中的內(nèi)標(biāo)添加液的體積會(huì)引入不確定度.

5.3.1 校準(zhǔn)的影響

移液器計(jì)量證書(shū)標(biāo)明，100 μL可調(diào)移液器取50 μL樣品時(shí)容量允差ΔV3為 ±0.65%，取矩形分布，則

5.3.2 溫度的影響

移液器計(jì)量證書(shū)標(biāo)明實(shí)驗(yàn)溫度為19.6℃，檢定介質(zhì)為水(膨脹系數(shù)為:0.00177℃－1)，因此產(chǎn)生體積變化(V3×0.4×0.00177)=0.00071 V3，假定為矩形分布，則 u2(V3)=

5.4 空白變動(dòng)性引入不確定度

空白樣品溶液中苯并［a］芘濃度可反映樣品在前處理過(guò)程中受到粘污的情況.本實(shí)驗(yàn)中11個(gè)空白樣品均無(wú)目標(biāo)物檢出.因此，樣品空白變動(dòng)性的影響忽略不計(jì).

5.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度

工作標(biāo)準(zhǔn)曲線各點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與內(nèi)標(biāo)物含量比值及測(cè)得的色譜峰面積比值見(jiàn)表2.

表2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與內(nèi)標(biāo)物含量的比值及測(cè)得的色譜峰面積比值

將表中各點(diǎn)線性擬合，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程:Y=1.6504X － 1.92 × 10－2;R2=0.9995.樣品溶液測(cè)量重復(fù)2次，通過(guò)方程求得樣品溶液中苯并［a］芘與內(nèi)標(biāo)物含量比值c2=0.2445(相當(dāng)于苯并［a］芘含量為4.89 ng/cig).c2的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(c2)可用標(biāo)準(zhǔn)曲線縱坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差sc2表示，采用公式(1)計(jì)算:

式中:sA—校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)差，由公式(2)計(jì)算;

P—樣品溶液測(cè)定次數(shù)，P=2;

n—標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定總次數(shù)，n=6;

b—標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率，值為1.6504;

a—校準(zhǔn)曲線截矩，值為 －0.0192;

c0—由校準(zhǔn)曲線方程求得的樣品溶液中苯并［a］芘與內(nèi)標(biāo)含量比值;

ˉc—不同標(biāo)準(zhǔn)溶液中苯并［a］芘與內(nèi)標(biāo)含量比值平均值;

ci—不同濃度水平標(biāo)準(zhǔn)溶液中苯并［a］芘與內(nèi)標(biāo)含量比值;

cj—不同苯并［a］芘與內(nèi)標(biāo)物峰面積的比值由標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出的苯并［a］芘與內(nèi)標(biāo)含量比值;

Ai—單次苯并［a］芘與內(nèi)標(biāo)物峰面積的比值.

將數(shù)據(jù)代入公式，求得sA=0.0269;u(c2)

5.6 測(cè)量重復(fù)性引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度

為避免重復(fù)引入和計(jì)算方便，將定量加液器、移液槍的重復(fù)性分量合并為總測(cè)量過(guò)程的分量，由測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性表示.取同一批空白玻璃濾片11份，向空白樣品中加入已知量的苯并［a］芘與內(nèi)標(biāo)混合液，按照相同程序進(jìn)行處理及測(cè)量，結(jié)果分別為(ng/cig):4.506、4.2、4.463、4.513、4.656、4.719、4.506、4.481、4.656、4.556、4.863.平均值(ng/cig):4.556;單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差s(ng/cig):0.1699.測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度由s表示:

5.7 方法回收率引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度

該測(cè)量方法的方法回收率主要來(lái)源于樣品萃取、純化、濃縮過(guò)程的損失或污染及轉(zhuǎn)移過(guò)程的損失等.本實(shí)驗(yàn)回收率為96.08% ～107.20%，樣品回收率的不確定度按照 JJF1059－1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》計(jì)算［1］:

5.8 合成不確定度的計(jì)算

將測(cè)量結(jié)果的各不確定度分量及大小列于表3.

表3 不確定度分量表

將各不確定度分量合成:

5.9 擴(kuò)展不確定度的計(jì)算

置信度為95%，選擇包含因子k=2，測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度:U = k×uc(w)=0.676 ng/cig.

6 結(jié)論

氣相－質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定主流煙氣總粒相物中苯并［a］芘含量為:w=4.89 ng/cig±0.676ng/cig，k=2.由評(píng)定結(jié)果看出，測(cè)量不確定度主要來(lái)源為標(biāo)準(zhǔn)溶液配制，標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合，測(cè)量重復(fù)性及方法回收率.

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