卷煙主流煙氣中NNK測量不確定度評定＊

芮曉東，許永，張霞，劉巍，楊帥，金永燦，曹紅云，陳永寬，繆明明

（云南煙草科學研究院煙草化學重點實驗室，昆明 650106）

卷煙主流煙氣中NNK測量不確定度評定＊

芮曉東，許永，張霞，劉巍，楊帥，金永燦，曹紅云，陳永寬，繆明明

（云南煙草科學研究院煙草化學重點實驗室，昆明 650106）

對氣相色譜–熱能分析聯用法測定卷煙主流煙氣總粒相物中NNK含量的測量不確定度進行評定，分析了NNK含量檢測的影響因素，計算了不確定度分量及合成不確定度，當NNK含量測定結果為27.4 ng／支時，擴展不確定度為2.0 ng／支。

氣相色譜；熱能分析聯用法；卷煙；NNK；測量不確定度

煙草特有亞硝胺（TSNAs）是一類僅存在于煙草及煙氣中的N-亞硝胺化合物，屬于器官特異性致癌物質，其作用的主要靶器官是肺部組織。4-（甲基亞硝胺基）-1-（3-吡啶基）-1-丁酮（NNK）是TSNAs中較為重要的一種物質，是煙草在調制、發酵和燃燒時，由仲胺和叔胺生物堿與硝酸鹽或亞硝酸鹽發生亞硝化反應生成的。隨著我國加入《國際煙草控制框架公約》，吸煙與健康的問題越來越成為人們關注的焦點，煙氣中TSNAs的控制與檢測也得到高度重視，煙草質量檢驗機構檢測數據的有效性直接影響減害工作的實施，因此探討卷煙主流煙氣中TSNAs檢測數據的有效性具有重要意義。1993年國標計量局公布了《測量不確定度表示指南》［1］。近年來，不確定度作為一種衡量檢測結果可靠性及可信賴程度的重要指標受到人們的廣泛重視，陸續在化學計量學界得到應用［2–8］。筆者采用氣相色譜–熱能分析聯用法測定卷煙主流煙氣中NNK,對測定過程進行了分析，確定了測量不確定度的來源，對各不確定度分量進行了量化，并得出了合成不確定度。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

20孔道直線型吸煙機：RM200型，英國Cerulean公司；

氣 相色 譜 儀：Trace 2000型，美 國Thermo Finigan公司；

熱能分析儀：TEA610型，美國Thermo Finigan公司；

濃縮儀：Dry Vap型，美國Horizon公司；

玻璃層析柱：500 mm×20 mm；

電子天平：CP224S型，感量0.000 1 g，德國賽多利斯公司；

二氯甲烷、甲醇：色譜純；

無水硫酸鈉：分析純；

堿性氧化鋁：分析純，49～75 μm (200～300目)，天津北方化學試劑有限公司；

N-戊基-（2-吡咯基）亞硝胺、NNK：純度大于97%，美國Arcos公司；

樣品：任意抽檢樣品A。

1.2 樣品前處理方法

樣品在(22±2)℃，相對濕度（60±3）%的環境下平衡水分48 h，挑選平均質量±0.02 g的煙支作為測試煙支。用RM200吸煙機在ISO規定的標準抽吸方法抽吸卷煙，用?92 mm劍橋濾片收集20支卷煙的總粒相物。每張濾片放在一只250 mL三角瓶中，用100,80,80 mL二氯甲烷常溫下超聲波萃取3次，每次萃取10 min，萃取液于高純氮氣的保護和40℃下濃縮至10 mL左右。把濃縮液完全轉移到裝有15 g已活化（110℃下烘2 h）的堿性氧化鋁并經50 mL二氯甲烷淋洗過的層析柱。然后，用30 mL二氯甲烷淋洗層析柱，不收集洗脫液，再用100 mL含8%甲醇的二氯甲烷洗脫，洗脫液中加入1 mL 400 ng／mLN-戊基-(2-吡咯基)亞硝胺(內標)的二氯甲烷溶液，通高純氮氣濃縮至30 mL，轉移至50 mL梨形燒瓶中，濃縮至約1 mL，轉移至色譜瓶中進行GC／TEA分析。

1.3 檢測方法

使用的檢測方法依據GB／T 23228–2008 《卷煙主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測定氣相色譜–熱能分析聯用法》［9］。

1.4 數學模型

NNK含量按下式計算：

式中：X——每支卷煙主流煙氣NNK的傳輸量，ng／支；

c——濃縮液中NNK的濃度，ng／mL;

V——濃縮液的體積，mL;

n——煙支數量，支。

2 測量不確定度來源

根據測量模型和測量過程分析NNK測量不確定度的來源主要有以下幾方面：

（1）NNK濃度引入的不確定度：包括內標溶液配制時引入的不確定度、NNK標準工作溶液配制引入的不確定度、工作曲線擬合引入的不確定度。

（2）體積濃縮引入的不確定度：由于是內標法定量，最后的濃縮體積1 mL，其定容準確度不影響測量結果，因此不計入不確定度來源。

（3）重復性測量引入的不確定度。

3 測量不確定度評定

3.1 NNK濃度引入的不確定度

3.1.1 內標溶液配制引入的相對標準不確定度

內標工作液的配制過程：稱取10 mg（m0）N-戊基-（3-甲基吡啶基）亞硝胺（純度p0），加入約50 mL二氯甲烷完全溶解后，轉移至100 mL（V1）的棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容至刻度，得到濃度為100 μg／mL內標儲備液。準確移取2 mL（V2）內標儲備液至50 mL（V3）棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容至刻度，得到濃度4 μg／mL一級內標溶液。準確移取10 mL（V4）一級內標溶液至100 mL（V5）棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容至刻度，得到濃度為0.4 μg／mL的二級內標溶液。

（1）內標物質N-戊基-（3-甲基吡啶基）亞硝胺純度引入的相對標準不確定度

根據生產商提供的信息，N-戊基-（3-甲基吡啶基）亞硝胺純度大于97%，即純度為97%～100%，可認為其擴展不確定度為1.5%，按均勻分布計算，相對標準不確定度為：

（2）由內標物質稱量引入的相對標準不確定度

萬分之一電子天平的檢定證書給出其稱量誤差為±0.1 mg，按均勻分布計算相對標準不確定度為:

（3）100 mL容量瓶引入的相對標準不確定度容量瓶的體積誤差是造成溶液體積的不確定度的原因之一，100 mL A級容量瓶的體積誤差為±0.1 mL，按均勻分布計算，相對標準不確定度為：

（4）2 mL移液管引入的相對標準不確定度

2 mL A級移液管的允許誤差為±0.01 mL，按均勻分布計算，相對標準不確定度為：

（5）50 mL容量瓶引起的相對標準不確定度

50 mL A級容量瓶的體積誤差為±0.05 mL，按均勻分布計算，相對標準不確定度為：

（6）10 mL移液管引起的相對標準不確定度

10 mL A級移液管的允許誤差為±0.02 mL，按均勻分布計算，相對標準不確定度為：

則內標工作液配制引入的標準不確定度為：

3.1.2 標準溶液配制引入的相對標準不確定度

NNK標準溶液的配制過程為：稱取10 mg(m1) NNK(P1)，加入約5 mL二氯甲烷完全溶解后，轉移至10 mL(V6)的棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容至刻度，得到濃度為1 000 μg／mL標準儲備液。準確移取1 mL(V7)標準儲備液至100 mL(V8)棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容至刻度，得到濃度為10 μg／mL一級標準溶液。準確移取1 mL(V9)一級標準溶液至10 mL(V10)棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容至刻度，得到濃度為1 μg／mL二級標準溶液。

（1）標準物質純度引入的相對標準不確定度

根據生產商提供的信息，NNK純度均大于97%，即純度為97%～100%，因此可認為其擴展不確定度為1.5%，按均勻分布計算，相對標準不確定度為：

（2）標準物質稱量引入的相對標準不確定度

同3.1.1（2），ur（m1）＝0.58%

（3）10 mL容量瓶引入的相對標準不確定度

同3.1.1（6），ur（V6）=ur（V4）=0.12%

（4）1 mL移液管引入的相對標準不確定度

1 mL A級移液管的允許誤差為±0.007 mL，按均勻分布計算，則：

（5）100 mL容量瓶引入的相對標準不確定度

同3.1.1(3),ur(V8)=ur(V5)=0.058%

因此NNK標準溶液配制引入的相對標準不確定度為：

代入數據計算得：ur(c1)=1.22%

3.1.3 標準曲線擬合引入的相對標準不確定度

用NNK標準物質配制6個濃度的標準工作溶液，每個濃度測定3次，每次測定的峰面積見表1。以NNK濃度對NNK峰面積與內標物峰面積之比（A）進行線性回歸，得回歸方程A=3.358 3c–0.021 。

表1 NNK工作標準曲線峰面積比值

從工作曲線得到的理論峰面積比值與相應的實測峰面積比值之差，按貝塞爾公式計算，其殘差標準偏差為：

則標準曲線擬合引入的標準不確定度為：

5次測定峰面積平均比值為1.818 1，則根據工作曲線A=3.358 3c–0.021得到樣品溶液NNK濃度為0.547 6 μg／mL，因此標準曲線擬合引入的相對標準不確定度為：

NNK濃度引入的標準不確定度為：

3.2 重復性測量引入的不確定度

取同一樣品進行5次測定，測定數據見表2。

表2 樣品中NNK重復測定結果 ng/支

由表2數據可得，單次實驗的標準偏差為0.49 ng／支，平均值標準偏差為：

則重復性測量引入的不確定度為：

相對標準不確定度為：

4 合成不確定度

各不確定度分量彼此不相關，因此卷煙主流煙氣總粒相物中NNK含量的相對合成不確定度為：

由表2中5次重復性測定結果可知，該樣品中NNK平均含量為27.38 ng／支，則總標準不確定度為：

5 擴展不確定度及分析結果報告

按正態分布，取置信概率為95%，k=2，可得NNK含量測定結果的擴展不確定度為：

按照GB／T 23228–2008《卷煙主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測定 氣相色譜–熱能分析聯用法》進行檢測，樣品主流煙氣中NNK含量的測量擴展不確定度為2.00 ng／支，測定結果表示為：X=（27.4±2.0）ng／支，k=2。

6 結語

采用氣相色譜–熱能分析聯用法測定卷煙主流煙氣中的NNK，測定結果的不確定度主要是由測定樣品中NNK濃度引入的，工作曲線擬合引入的不確定度較小。

［1］ISO(1995) Guide to expression of uncertainly in measurement，corrected and reprinted［S］.

［2］中國實驗室國家認可委員會.化學分析中不確定度的評估指南［M］.北京：中國計量出版社，2002.

［3］鄭曉航，李秋劍，黃裕，等.氣相色譜法測定肉品中六六六、滴滴涕殘留量不確定度分析的簡易模型［J］.中國測試技術，2007，33(5):88–90.

［4］張婷，李青誠，廖曉玲，等.氣相色譜法測定煙葉中硫丹殘留量的測量不確定度評價［J］.計量與測試技術，2008，35(2):27–32.

［5］胡新華.氣相色譜法測定室內空氣中TVOC的不確定度評價［J］.福建分析測試，2008，17 (3):63–68.

［6］李中皓，唐綱嶺，陳再根，等.頂空–氣質聯用法測定卷煙包裝材料中苯不確定度評價［J］.質譜學報，2009，30(6):359–363.

［7］林海濱，朱永平，陳星峰，等.連續流動法測定煙草中總氮含量的不確定度評定［J］.福建分析測試，2009，18 (4):53–57.

［8］龐永強，陳再根，陳歡，等.卷煙側流煙氣中一氧化碳測量不確定度的評定［J］.現代測量與實驗室管理，2010(1):30–31.

［9］GB／T 23228–2008 卷煙主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測定 氣相色譜–熱能分析聯用法［S］.

中國計量科學研究院獲重大科學儀器專項

云南省計量測試技術研究院國家重大科學儀器設備開發專項課題“寬量限超高精密電流測量儀”是由中國計量科學研究院院士張鐘華負責，由中國計量科學研究院、中國測試技術研究院、云南省計量測試技術研究院、黑龍江計量測試技術研究院等9家單位共同申報的國家重大專項課題，現已進行了課題開題答辯，正穩步推進該課題。

目前，國內使用的高端精密儀器儀表，95%以上都是購買國外的產品，每年都有大量的資金被用于進口精密儀器儀表；同時，受到國外技術封鎖的限制，國內研究機構難以買到國外一流的設備，致使科研水平一直受制于設備。國家重大科學儀器設備開發專項課題就是針對這種不利的局面提出的。“寬量限超高精密電流測量儀”項目主要是利用項目組發明的“極低負載效應分布式采樣電阻”，從根本上解決寬量限電流精密測量的難點，利用所研制成的“極低負載效應分布式采樣電阻”，配合必要的附件研制“寬量限超高精密電流測量儀”，研究“分布式采樣電阻負載系數的自校驗方法”及一系列用途廣泛的“高穩定度恒流電源”，用于取代相應的進口設備。

云南省計量院在該課題中的主要任務是運用“極低負載效應分布式采樣電阻”，提高恒流源產品穩定性，開發數百乃至數千安培、穩定度達10–5量級以下的恒流電流源裝置；提高電流測量儀表測量準確度；開發出測量不確定度達10–5量級以下的電流測量裝置；研制出80 kA及以下量程的變換測量精度達到10–5量級以下的大直流電流標準裝置。

計量是推動科學技術進步，促進經濟增長，改善民生的重要技術基礎。計量儀器儀表是重大科學儀器設備之一，該項目的實施將開發出具有應用前景的計量儀器設備產品，對增強我國科學儀器設備自主創新能力，提升我國科學儀器設備自我裝備水平，提高科技創新質量和水平，有力支撐經濟社會發展和民生改善具有重要意義。 （李）

南京大學重大科學儀器專項獲批

為貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006–2020年)》和《國家“十二五”科學和技術發展規劃》，提高我國科學儀器設備的自主創新能力和自我裝備水平，國家科技部、財政部于2011年度設立了國家重大科學儀器設備開發專項。

經過層層申報和綜合評審，全國總共有8個項目被列入專項組織實施，其中南京大學領銜申報的“高功率寬調諧光學超晶格中紅外激光系統”項目獲得立項，祝世寧院士為該項目的負責人，項目國撥專項經費為3 587萬元。

“高功率寬調諧光學超晶格中紅外激光系統”項目的主要研究內容是基于南京大學相關研究團隊在光學超晶格理論與實踐的研究積累，集成全固態激光技術，研制一套寬調諧、窄線寬、高功率的全固態中紅外激光系統。該系統能輸出連續波、高功率納秒和高重復頻率皮秒脈沖等不同特性的紅外激光,這項研究將能實現我國在中紅外激光領域跨越式發展，為高水平科學研究、環境探測、空間站對接等領域提供關鍵性設備。本項目的實施是南京大學在光學超晶格領域將基礎研究成果向應用領域拓展, 從原理創新向技術創新方向邁出的新的一步。 （南京大學）

Uncertainty Evaluation of the Determination of Tobacco Specific NNK in Mainstream Smoke

Rui Xiaodong， Xu Yong， Zhang Xia， Liu Wei， Yang Shuai， Jin Yongcan， Cao Hongyun， Chen Yongkuan， Miao Mingming
（Key Laboratory of Tobacco Chemistry， Yunnan Academy of Tobacco Science， Kunming 650106， China）

The uncertainty in the measurement of NNK content in total particulate matter of cigarette mainstream smoke by GC–TEA method was evaluated. The influence factors on the determination of NNK content were analyzed. The components of uncertainty and combined uncertainty were calculated. The expanded uncertainty was 2.00 ng／cig，as the NNK content was 27.4 ng／cig.

GC–TEA method，cigarette，NNK，measurement uncertainty

O652.7

A

1008-6145(2012)01-007-04

*國家煙草專賣局在研項目基金資助（110200902008）；云南省“煙草化學省創新團隊”項目（2009CI014）

聯系人：許永，E-mail:xuyone@163.com

2011-10-18

10.3969/j.issn.1008-6145.2012.01.002