气相－质谱联用法测定主流烟气总粒相物中苯并［a］芘测量不确定度评定

2014-10-24王永梅张玉璞张昌壮刘丽竹高文全刘亚平张晓

哈尔滨师范大学自然科学学报 2014年5期

王永梅，张玉璞，张昌壮，刘丽竹，高文全，刘亚平，张晓

(吉林省烟草产品质量监督检验站)

0 引言

测量不确定度评定［1－2］是计量认证和国家实验室认可评审的重点内容.烟草质检机构已经开展多个检测项目的不确定度评定［3－7］.近年来，卷烟主流烟气中有害成分引起行业内外的关注，相应的不确定度工作逐步开展［8－13］.苯并［a］芘是从卷烟主流烟气中鉴定出的第一种致癌成分，国家已制订标准对其测定.对该标准规定的测定过程进行不确定度评定.

1 评定对象

卷烟主流烟气总粒相物中苯并［a］芘的含量.

2 测量方法

GB/T19609－2004《卷烟用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油》;

GB/T 21130－2007《卷烟烟气总粒相物中苯并［a］芘的测定》.

3 主要材料及仪器

3.1 试剂

环己烷(色谱纯);甲醇(色谱纯).

3.2 标样

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

3.3 仪器

气相－质谱联用仪，美国 Agilent公司7890A/5975C;吸烟机Cerulean SM450;可调移液器，德国Brand;天平，德国赛多利斯公司BS124S(准确度0.0001g).

4 测量过程

4.1 卷烟抽吸

按GB/T 19609要求，收集20支卷烟总粒相物.

4.2 标准及内标溶液

配制100μg/mL苯并［a］芘标准储备液及6.5μg/mLD12－苯并［a］芘内标添加液.用环己烷稀释成三级标准母液(见5.1.2)，再配制各级标准工作溶液(见表1)，准确移取50μL内标添加液至每个标准溶液.

4.3 样品萃取、纯化和浓缩

将收集总粒相物的滤片放入锥形瓶，加入50 μL内标添加液，40 mL环己烷，超声萃取40 min，静置.取5～10mL环己烷活化萃取柱.移取10mL萃取液至萃取柱，分2次加入30 mL环己烷洗脱，收集洗脱液，55℃下浓缩至约0.5 mL，待GC/MS分析.

表1 标准工作溶液配制表

4.4 GC/MS条件

进样口温度:280℃;电离方式:EI;离子源温度:230℃;传输线温度:280 ℃;进样量:2 μL;无分流进样;载气:氦气，恒流流速1.2 mL/min;DB－5MS色谱柱:初始温度150℃，升温速率6℃/min至260℃，再以升温速率 2℃/min至280℃，保持20 min.溶剂延迟:15 min;扫描方式:SIM，苯并［a］芘监测离子为252，D12－苯并［a］芘的监测离子为262，对每个离子的监测时间为50 ms.

4.5 计算公式

苯并［a］芘释放量计算公式:m=(A/As－b)*ms/an

式中:m－每支卷烟苯并［a］芘量，ng/cig;a，b－由线性回归方程求出;

ms－样品溶液中内标量，ng;A－苯并［a］芘峰面积;As－内标峰面积;

n－烟支数量，cig.

5 结果与讨论

不确定度来源分析如图1所示.

图1 气相－质谱联用法测定主流烟气总粒相物中苯并［a］芘的不确定度来源分析图

5.1 标准溶液引入不确定度

来源于标准储备液制备和将其稀释成标准工作溶液的过程.

5.1.1 标准储备液

准确称取纯度为98.0% ±0.3%，k=2的苯并［a］芘10 mg，置于100 mL容量瓶，用甲苯定容得到浓度为0.1 mg/mL的标准储备液.数学模型:

式中:c1－苯并［a］芘标准储备液浓度，mg/mL;m1－苯并［a］芘纯品质量，mg;P －苯并［a］芘纯度，%;V1－标准储备液定容体积，mL.

5.1.1.1 m1引入标准不确定度

天平计量证书标明其最大允差为0.2 mg，重复性为0.1 mg.假定为矩形分布，换算成标准不确定度:净重由两次称量所得，一次为皮重，一次为毛重，每次称重均为独立结果，故计算两次.称取10 mg样品引入标准不确定度:

5.1.1.2 P引入标准不确定度

5.1.1.3 V1引入标准不确定度

计量证书标明，100 mL容量瓶扩展不确定度U(k=2)=0.067 mL，则标准不确定度:

0.00034.故标准储备液引入相对标准不确定度:

5.1.2 稀释过程引入标准不确定度

用移液管移取V21=5.00 mL苯并［a］芘标准储备液，置于V22=50 mL容量瓶，配制浓度10 μg/mL一级标准溶液;再移取 V23=5.00 mL一级标准溶液，置于V24=50 mL容量瓶，配制浓度1.0μg/mL二级标准溶液;最后移取 V25=5.00 mL二级标准溶液，置于 V26=50 mL容量瓶，配制浓度为0.1 μg/mL三级标准溶液.

5.1.2.1 移液管引入标准不确定度

由计量证书可知其扩展不确定度U/mL

5.1.2.2 容量瓶引入标准不确定度

5.2 卷烟抽吸过程引入不确定度

将总粒相物引入的不确定度作为抽吸过程引入的不确定度.取同一样品做11次平行实验，得到总粒相物的数据分别为(mg):11、10.9、10.42、10.42、10.55、10.55、10.65、10.68、10.75、10.8、10.88;根据公式 um2=;其中n=11，¯x=10.69 mg，得到 um2=0.0182 mg.m2=10.69 mg，故 urel(m2)

5.3 加入样品中内标添加液体积引入不确定度

内标添加液浓度在一定范围内的变动对测量结果没有影响，而移取到萃取液中的内标添加液的体积会引入不确定度.

5.3.1 校准的影响

移液器计量证书标明，100 μL可调移液器取50 μL样品时容量允差ΔV3为 ±0.65%，取矩形分布，则

5.3.2 温度的影响

移液器计量证书标明实验温度为19.6℃，检定介质为水(膨胀系数为:0.00177℃－1)，因此产生体积变化(V3×0.4×0.00177)=0.00071 V3，假定为矩形分布，则 u2(V3)=

5.4 空白变动性引入不确定度

空白样品溶液中苯并［a］芘浓度可反映样品在前处理过程中受到粘污的情况.本实验中11个空白样品均无目标物检出.因此，样品空白变动性的影响忽略不计.

5.5 标准曲线拟合引入标准不确定度

工作标准曲线各点标准物质与内标物含量比值及测得的色谱峰面积比值见表2.

表2 标准物质与内标物含量的比值及测得的色谱峰面积比值

将表中各点线性拟合，得到标准曲线方程:Y=1.6504X － 1.92 × 10－2;R2=0.9995.样品溶液测量重复2次，通过方程求得样品溶液中苯并［a］芘与内标物含量比值c2=0.2445(相当于苯并［a］芘含量为4.89 ng/cig).c2的标准不确定度u(c2)可用标准曲线纵坐标标准差sc2表示，采用公式(1)计算:

式中:sA—校准曲线标准差，由公式(2)计算;

P—样品溶液测定次数，P=2;

n—标准溶液测定总次数，n=6;

b—标准曲线斜率，值为1.6504;

a—校准曲线截矩，值为－0.0192;

c0—由校准曲线方程求得的样品溶液中苯并［a］芘与内标含量比值;

¯c—不同标准溶液中苯并［a］芘与内标含量比值平均值;

ci—不同浓度水平标准溶液中苯并［a］芘与内标含量比值;

cj—不同苯并［a］芘与内标物峰面积的比值由标准曲线方程计算出的苯并［a］芘与内标含量比值;

Ai—单次苯并［a］芘与内标物峰面积的比值.

将数据代入公式，求得sA=0.0269;u(c2)

5.6 测量重复性引入标准不确定度

为避免重复引入和计算方便，将定量加液器、移液枪的重复性分量合并为总测量过程的分量，由测量结果的重复性表示.取同一批空白玻璃滤片11份，向空白样品中加入已知量的苯并［a］芘与内标混合液，按照相同程序进行处理及测量，结果分别为(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;单次测量标准差s(ng/cig):0.1699.测量重复性引入的标准不确定度由s表示: