学生用液体胶黏剂中丙烯酰胺含量测量不确定度评定

邵秋凤 王 磊 刘文栋

上海市质量监督检验技术研究院（上海 201114）

丙烯酰胺（AM）是一种水溶性较好的神经毒性物质，可通过食物、呼吸系统和皮肤轻易进入人体，并且可能导致比较严重的健康问题，包括损坏神经系统和DNA。[1]早在1994年，国际癌症研究机构（IARC）就已经将丙烯酰胺列为2A 类致癌物，即“人类可能致癌物”，这一结论更加说明了丙烯酰胺的危害性。[2-3]2010年3 月30 日，欧洲化学品管理局（ECHA）在高度关注物质（SVHC）清单中增加了丙烯酰胺，将其列入重点监管范围。根据REACH 法规第137（1）条a 的规定，丙烯酰胺为致癌1B 类和致畸1b 类物质[3]。此外，丙烯酰胺也被发现能抑制脑能量代谢。[4]

本方法采用液相色谱法测定液体胶黏剂中丙烯酰胺的含量，并采用外标法在水基柱上进行分离和测量。根据《测量不确定度评定与表示指南》[2]，通过构建数学模型，对实验过程中的各个不确定度的分量进行量化，从而能够更加准确地表达丙烯酰胺在实验过程中所产生的多种不确定因素，以此来提高测量精度，并提高测试结果的准确性和有效性。

1 实验步骤和定量方法

GB 21027—2020《学生用品的安全通用要求》在修订时，将液体胶黏剂中丙烯酰胺限量纳入了其中，其中检测方法引用了EN 71-10：2005《玩具安全 第10 部分：有机化合物 样品制备和提取》和EN 71-11：2005《玩具安全 第11 部分：有机化合物 检验方法》进行检测。本方法参照该标准方法进行，但对前处理方法进行了改进，按照质量来取样，计算结果以g/kg 表示。

1.1 原理

以去离子水作为模拟物提取学生用液体胶黏剂中的丙烯酰胺，在常温下振荡萃取，提取液经滤膜过滤后，用高效液相色谱进行测定。使用Dionex Ion-Pac ICE-ASI 色谱组柱进行分离和测定，用二极管阵列检测器检测，外标法定量。

1.2 测量条件（色谱配置和分析条件）

采用Agilent 1260 高效液相色谱仪，配二极管阵列检测器（DAD）。

流动相为100%去离子水；流速为0.4 mL/min；柱温为25 ℃；检测波长为198 nm；进样体积为20 μL；色谱柱为Dionex IonPac ICE-ASI 柱（4 mm×250 mm）。

1.3 测定程序

1.3.1 配制丙烯酰胺标准溶液

称取0.1 g（精确至0.000 1 g）丙烯酰胺标准物质并置于100 mL 容量瓶内，用去离子水将其稀释为质量浓度为1 000 mg/L 的标准物质储备溶液。精密移取1.0 mL 标准物质储备液于100 mL 容量瓶中，用去离子水稀释配制成质量浓度为10 mg/L 的标准物质溶液。

1.3.2 标准曲线绘制

依次移取丙烯酰胺标准溶液（10 mg/L）0.2，0.4，0.8，2 及4 mL，分别放入100 mL 容量瓶中，加去离子水稀释至刻度后，振摇混匀，即可得到丙烯酰胺标准工作溶液，其质量浓度依次为0.02，0.04，0.08，0.2 和0.4 mg/L。利用高效液相色谱测定定量离子峰面积及其质量浓度（mg/L），建立标准工作曲线

1.3.3 样品制备和测定

称取样品2～3 g（精确至0.000 1 g），并将其放入锥形瓶中，加入100 mL 去离子水，然后在室温下振荡萃取（60±5）min。萃取后的提取液通过0.2 μm 滤膜，使用高效液相色谱对滤液进行检测。若样品中丙烯酰胺含量超过曲线范围，减少称样量后重新测定。

1.3.4 结果计算

式中：X 为丙烯酰胺含量，mg/kg；ρ 为通过标准曲线得出的试样溶液中丙烯酰胺的质量浓度，mg/L；V 为试样溶液的体积，mL；m 为试样的质量，g。

2 不确定度的来源和定量

根据丙烯酰胺含量的测量程序及公式⑴可知，不确定度来源包括如下几个方面：

（1）标准物质引入的不确定度up；（2）标准曲线配制引入的不确定度ul；（3）线性回归方程的不确定度url；（4）样品称量引入的不确定度um；（5）重复性引入的不确定度ur。

其中，（5）为A 类不确定度，（1）、（2）、（3）、（4）为B 类不确定度。

2.1 标准物质引入的不确定度Up

2.1.1 标准物质称量引入的不确定度

根据天平的检定证书，称量在200 g 以内时，误差范围MPE=±0.1 mg，根据矩形分布，U (m)==0.028 8 mg=2.88×10-5g，因为标准物质的称量值为0.1 g，所以，由标准物质称量引入的标准不确定度为ump==2.88×10-4。

2.1.2 标准物质纯度引入的不确定度

根据标准物质丙烯酰胺的证书可知，丙烯酰胺标准样品的质量分数为99.3%，不确定度为±0.56%，k=2，按照正态分布，u==1.61×10-3。标准物质纯度引入的相对标准不确定度为upp=1.62×10-5。

2.1.3 标准储备液配制引入的不确定度

因此，标准物质引入的不确定度为：

2.2 标准曲线绘制引入的不确定度

2.2.1 标准溶液稀释引入的不确定度

标准溶液稀释引入的不确定度为：

2.2.2 标准溶液取用引入的不确定度

分别使用200 μL、1 000 μL 以及5 mL 可调节移液器准确移取10 mg/L 的标准溶液0.2，0.4，0.8，2.0 和4.0 mL 于100 mL 容量瓶中，稀释至刻度，然后振摇混匀。

0.2mL 移液器引入的不确定度为：

2.2.3 定容引入的不确定度因此，标准曲线溶液配制引入的不确定度ul为：

2.3 线性回归的不确定度

以不同丙烯酰胺质量浓度（mg/L）作为横坐标x，与其对应的标准溶液的峰面积作为纵坐标y，绘制标准工作曲线。校准曲线为5 个质量浓度，每个点测定1 次。样品溶液按照重复性测定7 次，平均值为0.073 5 mg/L（详细数据见表2）。

校准曲线为：Aj=B1·Cj+B0

用最小二乘拟合法建立校正曲线产生的不确定度u（ρ0）计算公式为：

其中：Aj为校准溶液的峰面积；ρ 为标准溶液的质量浓度；B1为校准曲线斜率；B0为校准曲线截距；p 为样品溶液的测定次数，p=7；n 为标准溶液的测定次数，n=5；ρ0为样品溶液中丙烯酰胺含量的平均值，为0.073 5 mg/L；ρ 为标准溶液中被测物质量浓度的平均值。

以最小二乘法拟合此曲线，则所得到的线性方程以及相关系数见表1。

表1 丙烯酰胺标准曲线不确定度的计算

因此，标准曲线引入的不确定度为：

2.4 样品称量引入的不确定度

根据天平的检定证书，称样量在200 g 以内时，误差范围MPE=±0.1 mg，按照矩形分布，u（m ）==0.028 8 mg=2.88×10-5g。称取样品质量越少，不确定度越大。样品称样量以2.000 0 g 进行计算，样品称量引入的不确定度为：um=1.44×10-5。

2.5 重复性引入的不确定度

取含有丙烯酰胺的阳性样品，在相同条件下对同一样品进行测定，连续测得7 次，覆盖试验的全过程，从取样、样品溶液的配制、色谱检测到结果计算，重复性数据如表2 所示。

表2 样品测定重复性

丙烯酰胺质量浓度平均值为0.073 5 mg/L，标准偏差值为0.000 9 mg/L，相对标准偏差为1.23%。

2.6 合成标准不确定度及扩展不确定度

已知各不确定度分量，相对合成不确定度的计算公式为：

转化合成不确定度的计算公式为：

根据研究经验，95%置信概率下取包含因子k=2，则扩展不确定度的计算公式如下：

按照以上公式，丙烯酰胺的各不确定度分量、合成不确定度、扩展不确定度及结果见表3。

表3 合成不确定度

按照下式计算合成标准不确定度：

取包含因子k=2，则其扩展不确定度为：

因此，丙烯酰胺含量测定结果的不确定度可表示为（0.003 675±0.000 022）g/kg。

3 结语

通过对高效液相色谱法测量学生用液体胶黏剂中丙烯酰胺含量的不确定度进行评定，可以确定样品中丙烯酰胺的含量为（0.003 675±0.000 022）g/kg，k=2。从上述分析结果来看，影响检测结果的不确定度分量很多，包括但不限于样品重复性、标准溶液的制备及标准曲线绘制、样品处理等影响因素。不同参数对测量不确定度的贡献不同。根据上述数据，标准曲线溶液配制和样品测定重复性贡献较大，这在实际检测中具有指导意义。因此，在测试过程中，标准溶液、标准曲线溶液的配制力求精准，可选择精度更高的移液器、容量瓶等，采用不确定度低的标准物质等方法来提高分析检测水平，同时可通过重复试验来降低测量不确定度。另外，定期维护仪器，保证仪器的稳定性，减少系统误差也是降低不确定度的有效途径。实验人员严格按照操作规程，熟练、规范操作，以减小检测实验误差，对提高结果的准确度也非常重要。