地毯中有害物质释放量测量的不确定度评估

杜 平，谭玉静，陈小轲

（上海市质量监督检验技术研究院，上海200040）

0 引言

近年来，中国房地产与建筑装饰业的飞速发展，带动了我国建筑装饰材料的快速发展。然而，一些有害物质超标的装饰装修材料充斥市场，给装修施工人员和居住者的身体健康造成了严重的危害。导致室内空气污染的物质种类繁多，其中挥发性有机物（VOC）是其污染的主要成分之一。按照世界卫生组织所给的定义，挥发性有机化合物是沸点在50～260 ℃、常温下以蒸气形式存在于空气中的一类有机物。VOC 最显著的特性就是在施工过程中会大量挥发，随后在相当长的时间内缓慢挥发[1-3]，它对人体健康的安全影响已成为人们必须面对、且必须重视的问题。

国家强制标准GB 18587—2001《室内装饰装修材料 地毯、地毯衬垫及地毯胶黏剂有害物质释放限量》（以下简称GB 18587）中，对装修装饰材料的质量安全要求基本覆盖了可能产生有害物质的地毯成品及其辅助原料，为地毯产品的生产、流通、销售及使用提供了更有力的安全保障。本文依照JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》规定的方法，并参考《化学分析中不确定度的评估指南》[4]，对GB 18587 标准中所需的检测过程进行不确定度评估，以提高检测结果的可靠性。

1 试验部分

1.1 测试原理

依据GB 18587—2001《室内装饰装修材料地毯、地毯衬垫及地毯胶黏剂有害物质释放限量》附录A、ISO 16000-6：2011《室内空气 第6部分：室内易挥发性有机化合物的测定》中的方法，将试样置于一定试验条件（温度、湿度、空气流速和空气交换率）的1 m3的环境试验舱内保持24 h，其中，空气采样泵设置一定的流速，用Tenax TA吸附管采集一定量的空气样品，通过热脱附-气相色谱-质谱联用仪进行定性定量分析。

1.2 仪器设备与试剂

1.2.1 仪器设备

JCL-2010（S）-A型数字皂膜流量计，济南海纳特科技有限公司；GILAIR PLUS 型空气采样泵，上海鲸德国际贸易有限公司VWH-1000 型1 m3环境气候舱，济南海纳特科技有限公司；TD-UNITY-xr型热脱附，上海鲸德国际贸易有限公司；7890B-5977A 型气相色谱质谱联用仪，美国Agilent 公司；EX2250型电子天平，美国奥豪斯。

1.2.2 试剂

4-苯基环己烯，BePure，纯度96.1%；丁基羟基甲苯，BePur，纯度100%；2-乙基己醇，ChemService，纯度99.5%。

2 测量不确定度的主要来源

2.1 数学模型建立

建立样品中的有害物质含量的数学模型：

式（1）中：

ρA——空气样品中目标分析物的质量浓度，mg/m3；

AA——样品中目标分析物的峰面积，单位为面积单位；

bst——标准曲线的斜率；

CA——标准曲线与坐标轴的相交点，若标准曲线经过原点，那么即为0；

V——采集样品的体积，L。

有害物质释放量按式（2）进行计算，即：

式（2）中：

EF——舱释放量，mg/m2h；

CS——舱内空气质量浓度，mg/m3；

N——舱空气交换率，h-1；

L——材料/舱负荷比，m2/m3。

2.2 有害物质释放量的不确定度的主要来源

由上述公式（1）和（2）可知，有害物质释放量的不确定度主要来源于：标准溶液配制引入的不确定度，属于合成不确定度；采样过程引入的不确定度，属于合成不确定度；样品重复测量引入的不确定度，属于A 类不确定度评定；检测仪器引入的不确定度，属于B类不确定度评定。

2.3 测量不确定度分量

2.3.1 标准溶液配制引入的不确定度Ur（CS）

2.3.1.1 标准物质的不确定度Ur（std）

查阅标准物质证书，可知标准物质的扩展不确定度，则其相对标准不确定度见表1。

表1 标准物质的标准不确定度

2-乙基己醇纯度为±0.5%，假定为均匀分布，则相对标准不确定度为：

2.3.1.2 称量引入的不确定度Ur（Dm）

用电子天平称量标准物质10.0 mg，查阅天平检定证书，最大允差为0.2 mg，假设为矩形分布，其标准不确定度为称量的标准不确定度需计算两次：一次为皮重，一次为总重，因此由电子天平的最大允许误差引入的相对标准不确定度为：

2.3.1.3 移液器稀释标准溶液引入的不确定度Ur(DV)

根据检定证书，所用到的10 mL可调移液器的最大允差为±0.6%，假设为均匀分布，则10 mL可调移液器引入的体积不确定度为：

10 mL可调移液器引入的相对标准不确定度为：

标准溶液配制过程中共用移液器8次，则引入不确定度的三个分量的合成标准不确定度为：

2.3.2 采样过程引入的不确定度Ur(V)

2.3.2.1 空气采样泵精密度引入的不确定度Urb(DVS)

根据采样泵的使用，其精密度约为1%，假定其服从矩形分布，引入的相对标准不确定度为：

2.3.2.2 空气采样泵校准引入的不确度Urj(DVS)

由检定证书得知，相对扩展不确定度为：U(rel)=0.8%，K=2。则样品采样体积引入的不确定度为：

采样过程引入的不确定度为：

2.3.3 样品重复测量引入的不确定度Ur(rep)

对样品重复测定6 次，取平均值为检验结果，表2为测定的结果。

测量重复性引入的相对不确定度由6 次测量结果的平均值的相对标准偏差表示，以4-苯基环己烯为例进行表示：

2.3.4 检测仪器引入的不确定度Ur(rel)

由检定证书得知，仪器信噪比的相对扩展不确定度为U(rel)=6% ，K=2，则检测仪器的不确定度为：

2.4 合成相对标准不确定度

为了计算相乘表示式的合成相对标准不确定度，以上分析的各不确定来源引入的不确定度相对独立，将相对不确定度的各个分量代入下式，以4-苯基环己烯为例，其合成相对标准不确定度为：

2.5 扩展不确定度

以4-苯基环己烯为例，当测定结果为0.01 mg/m2h时，其合成标准不确定度为Uc=0.01×0.042=0.000 4 mg/m2h。当置信概率范围为95%，扩展因子k=2时，扩展不确定度为：

U=0.000 4×2=0.001 mg/m2h。所以，结果表示为：（0.01±0.001）mg/m2h，k=2。

3种有机挥发物的不确定度分量及输出结果详见表3。

表3 3种有机挥发物的不确定度分量及输出结果

3 结论

（1）地毯中有害物质释放（以4-苯基环乙烯为例）输出结果为（0.01±0.001）mg/m2h，k=2。

（2）由各影响因素的不确定度评定结果可见，不同参数如采样体积、标准溶液、重复性等，它们对测量不确定度的贡献值不同。

（3）从上述分析的结果来看，测量重复性和检测仪器引入的不确定度在此次不确定度评定中是贡献比较大的2个分量，而样品的采样体积引入的不确定度可忽略不计。

因此，在测试过程中，配制标准溶液力求精准，定期维护仪器，保证仪器稳定性，建立和实施充分的内部质量控制计划，以确保并证明检测过程受控以及检测结果的准确性和一致性。