染料产品中联苯胺含量的不确定度评估

刘秀茹

（上海天祥质量技术服务有限公司，上海 200233）

0 前言

偶氮染料是纺织品服装在印染工艺中应用最广泛的一类合成染料，用于多种天然和合成纤维的染色和印花，也用于油漆、塑料及橡胶等产品的着色。偶氮染料是种类最多的一大类染料[1]，在特殊条件下，它能分解产生20多种致癌芳香胺，经过活化作用改变人体的DNA结构，从而引起病变和诱发癌症。我国GB 19603—2013《染料产品中23种有害芳香胺的限量及测定》中规定了有害芳香胺的测定方法和限量[2]。

不确定度是指由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度，也表明该结果的可信赖程度，是测量结果质量的指标。当报告测量的结果在临界值时，必须给出相应的不确定度，一方面便于使用者评定其可靠性，另一方面也增强了测量结果之间的可比性[3]。因此，不确定度评定具有重要意义。在有害芳香胺的检测工作中，由于试验环境、仪器设备等原因，分析结果会有误差，需对限量值150 mg/kg进行不确定度评定。

根据CNAS—GL006—2019《化学分析中不确定度的评估指南》等相关指导性文件的要求[4-5]，参照GB 19603—2013中的前处理流程，采用气相色谱-质谱外标法测定染料产品中芳香胺含量。以联苯胺为例，对检测结果进行不确定度评定，分析其来源，并对不确定度分量进行量化，从而在试验过程中得以关注与控制，提高了检测方法的准确性、可靠性及效率，为评估其他检测方法的不确定度提供了技术参考。

1 试验部分

1.1 主要仪器与试剂

分析天平，超声锅，恒温水浴锅，旋转蒸发仪，聚四氟乙烯滤膜（孔径0.22μm），安捷伦GC-MSD型气相色谱-质谱联用仪，超纯水，三氯甲烷，冰乙酸，柠檬酸盐缓冲溶液（物质的量浓度为0.06 mol/L的水溶液，pH=6），连二亚硫酸氢钠水溶液（质量浓度为200 mg/mL），无水碳酸钠溶液（质量浓度为200 g/L）

1.2 气相色谱质谱联用仪工作条件

安捷伦DB-35MS型色谱柱；程序升温：初始温度60℃，恒温1 min，以30℃/min的升温速率升到310℃，恒温2 min；载气：氦气；流速：1 mL/min；进样口温度：220℃；进样体积:1.0μL,脉冲不分流进样,0.206 8 MPa，1.0 min；质量数范围：50～350 amu。

1.3 样品前处理

依据GB 19603—2013方法对样品进行处理，定容至10 mL。经微孔滤膜过滤，此溶液为样品待测溶液。

1.4 标准曲线的配置

取联苯胺0.252 4 g，以甲醇溶解并定容到50 mL容量瓶中，作为标准储备液。准确吸取每个1 mL标准储备液至50 mL容量瓶中,甲醇定容，作为标准中间溶液。再分别准确移取0.0、0.1、0.30、0.50、1.0标准中间溶液10 mL容量瓶，三氯甲烷定容，作为标准工作溶液。

1.5 数学模型的建立

模型建立公式见式（1）。

式中：y—计算到样品中有害芳香胺化合物质量浓度，mg/kg；

C—样品溶液有害芳香胺化合物质量浓度，mg/L;

V—萃取溶剂体积，mL；

D—稀释因子；

S—重复性系数；

m—样品质量，g；

R—回收率，%。

2 不确定度来源

不确定度来源包括以下5个方面：样品测定重复性引入的相对标准不确定度Urel（S）、标准溶液引入的相对标准不确定度Urel（C）、样品质量引入的相对标准不确定度Urel（m）、样品溶液定容体积引入的相对标准不确定度Urel（V）以及前处理过程引入的相对标准不确定度Urel（R）。

3 不确定度评估

3.1 样品测定重复性引入的相对标准不确定度U rel（S）

样品测定重复性引入的相对标准不确定度Urel（S）包括样品均匀性、天平重复性、体积刻度充满的重复性，仪器进样重复性等引入的不确定度。

以目标样品为例，连续测定10次，结果见表1。

表1 连续10次测定结果

不确定度计算结果:平均值为143.3,标准偏差S为2.81,标准不确定度U（S）为0.889,相对标准不确定度Urel（S）为0.006 20。

3.2 标准溶液引入的相对标准不确定度U rel（C）

标准溶液引入的相对标准不确定度Urel（C）包括标准储备液配制引入的标准不确定度Urel（C1），标准中间液体配制引入的标准不确定度Urel（C2），标准工作溶液配制引入的标准不确定度Urel（C3），标准曲线拟合引入的标准不确定度Urel（C4）。

3.2.1 标准储备液配制引入的相对标准不确定度Urel（C1）

标准储备液配制引入的相对标准不确定度Urel（C1）包括标准物质纯度Urel（C1ρ）、标准物质称量Urel（C1w）、标准储备溶液定容Urel（C1V）引入的不确定度分量。

根据标准物质证书，联苯胺的纯度w=98.9%,纯度误差Er=2%，按照B类评定，矩形分布类型处理[6]计算结果如下：

根据JJG 1036—2008，0.1 mg电子天平在0～50 g范围内最大允许误差为±0.15 e，e=10 d，即最大允许误差MPE=0.000 15 g[7]，标准物质称量m=0.252 4 g，按照B类评定，矩形分布类型处理，计算结果如下：

电子天平重复性误差的相对不确定度，在样品测定重复性引入的标准不确定度Urel（S）已考虑进去，不需重复考虑。

容量瓶容量允差的相对不确定度：根据JJG 196—2006《常用玻璃器具》[8]计量检定规程规定，50 mL A级容量瓶容量允差为a=±0.05 mL，以三角分布类型处理[1]，计算结果如下:

温度对定容体积的影响产生的相对标准不确定度：稀释配制标准溶液时测得的水温为24℃，查K（t）值表格,计算得ΔV=0.04 mL，按矩形分布评估，计算结果如下：

容量瓶重复性误差的相对不确定度,在样品测定重复性引入的标准不确定度Urel（S）已考虑进去，无需重复考虑。

由标准储备溶液定容引入的相对标准不确定度则计算如下：

综上所述，标准储备液配制引入的标准不确定度Urel（C1）计算结果如下：

3.2.2 标准中间溶液配制引入的相对标准不确定度Urel（C2）

根据JJG 646—2006《移液器》[9]计量检定规程规定，1 000μL移液枪的检定点容量允许误差为a=±1%，按照矩形分布处理，计算可得：

温度对定移液枪的影响产生的相对标准不确定度Urel(C2移液枪2)：移液时测得的水温为24℃，查K（t）值表格,计算得ΔV=0.000 807 mL，按矩形分布评估，计算可得：

由移液枪引入的相对不确定度则计算如下：

由50 mL容量瓶引入的相对标准不确定度Urel（C2容量瓶）计算得：

综上所述，标准中间溶液配制引入的相对标准不确定计算如下：

3.2.3 标准工作溶液配制引入的标准不确定度Urel（C3）

标准曲线配制过程中使用的计量器具信息见表2，移液枪引入的不确定度见表3，容量瓶引入的不确定度见表4。

表2 标准曲线配置过程中使用的计量器具信息

表3 移液枪引入的不确定度

表4 容量瓶引入的不确定度

Urel（C3移液枪）计算可得：

Urel（C3容量瓶）计算可得：

综上所述，标准工作溶液的配制引入的相对标准不确定度为：

3.2.4 标准曲线的拟合引入的标准不确定度Urel(C4)

对标准工作溶液的每个浓度点均进行3次测定，系列标准工作溶液测定结果见表5。

表5 标准工作溶液测定结果

由最小二乘法原理进行拟合求得校准曲线，校准曲线：y＝14 782x-11 589（y为目标物响应值，x为样品溶液中目标物的质量浓度），r2=1.000 0。

则标准溶液引入的相对标准不确定度为：

3.3 样品质量引入的标准不确定度U rel（m）

根据JJG 1036—2008，0.1 mg电子天平，在0～50 g范围最大允许误差为±0.15 e，e=10 d,即最大允许误差MPE=0.000 15 g，样品称量m=0.2 g，按照B类评定，矩形分布类型处理，包含因子k= 3，则：

样品测定重复性引入的标准不确定度Urel（S）已考虑进去，无需重复考虑。

3.4 样品溶液定容体积引入的标准不确定度U rel（V）

样品溶液定容体积引入的标准不确定度Urel（V）包括体积校准不确定度和温度导致的不确定度。

根据JJG 196—2006《常用玻璃器具》计量检定规程，10 mLA级容量瓶容量允差为a=±0.02 mL，以三角分布类型处理，包含因子，则：

稀释配制标准溶液时测得的水温为24℃，查K（t）值表格,得：

ΔV产生的相对标准不确定度为（按矩形分布评估，

在样品测定重复性引入的标准不确定度Urel（S）已考虑进去，不需重复考虑。

则由标准储备溶液定容引入的相对标准不确定度为：

3.5 前处理过程引入的相对标准不确定度U rel(R)

被测样品的前处理十分复杂，需经过还原、萃取及浓缩等步骤，每步操作都会引入不确定度。要依次确定对每一操作进行测量结果的不确定度评估，其工作量较大，可适当采用加标回收的方法，对制样和前处理过程引入的不确定度进行评估。根据所得加标回收率，可求得平均回收率=95.9%。则：

前处理过程引入的标准不确定度为：

对平均回收率进行显著性t检验[11]，计算t值：

查t分布临界值（tα，f）表，t＞t0.95，9=2.262，目标物的加标回收率与1.0存在显著性差异，为了保证分析结果的准确性，应当在公式计算中采用回收率校正因子f修正结果。应考虑回收率引入的不确定度。

4 合成不确定度

以上各个不确定度分量汇总见表6。

表6 不确定度分量汇总

经计算得到合成不确定度：

在该试验条件下，染料产品中联苯胺测定值经过回收率校正为=149.4 mg/kg。取包含因子k=2，置信水平为95%[10-11]，计算扩展不确定度：

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

由此确定染料产品中联苯胺测定结果为（149.4±8.725）mg/kg。

5 结论

参照国家标准方法GB 19603—2013《染料产品中23种有害芳香胺的限量及测定》的前处理，采用气相色谱-质谱外标法来测定染料产品中芳香胺含量。以联苯胺为例，依据相关标准评估了试验过程中多种因素引入的不确定度。其中，影响检测结果的主次因素依次为标准溶液、测定重复性、前处理过程、样品溶液定容及样品称量。

在日常测试过程中，应使用具有溯源性的有证标准物质，规范标准物质的管理，定期核查；准确配制校准曲线，提高其线性相关系数；增加平行测定次数来降低误差，采用不同源的标准物质对校准曲线进行回读；每批测试流程需加标回收，回收率在指定范围；定期校准维护测量仪器，时刻关注仪器状态，保持仪器较高的精确度、灵敏度和稳定性；提高试验人员的检测技术水平，减少测量不确定度，从而确保检测结果的准确性。该方法为试验结果的准确性提供了依据，为评定其他相关检测方法的不确定度提供了技术参考。