學生用液體膠黏劑中丙烯酰胺含量測量不確定度評定

邵秋鳳 王 磊 劉文棟

上海市質量監督檢驗技術研究院（上海 201114）

丙烯酰胺（AM）是一種水溶性較好的神經毒性物質，可通過食物、呼吸系統和皮膚輕易進入人體，并且可能導致比較嚴重的健康問題，包括損壞神經系統和DNA。[1]早在1994年，國際癌癥研究機構（IARC）就已經將丙烯酰胺列為2A 類致癌物，即“人類可能致癌物”，這一結論更加說明了丙烯酰胺的危害性。[2-3]2010年3 月30 日，歐洲化學品管理局（ECHA）在高度關注物質（SVHC）清單中增加了丙烯酰胺，將其列入重點監管范圍。根據REACH 法規第137（1）條a 的規定，丙烯酰胺為致癌1B 類和致畸1b 類物質[3]。此外，丙烯酰胺也被發現能抑制腦能量代謝。[4]

本方法采用液相色譜法測定液體膠黏劑中丙烯酰胺的含量，并采用外標法在水基柱上進行分離和測量。根據《測量不確定度評定與表示指南》[2]，通過構建數學模型，對實驗過程中的各個不確定度的分量進行量化，從而能夠更加準確地表達丙烯酰胺在實驗過程中所產生的多種不確定因素，以此來提高測量精度，并提高測試結果的準確性和有效性。

1 實驗步驟和定量方法

GB 21027—2020《學生用品的安全通用要求》在修訂時，將液體膠黏劑中丙烯酰胺限量納入了其中，其中檢測方法引用了EN 71-10：2005《玩具安全 第10 部分：有機化合物 樣品制備和提取》和EN 71-11：2005《玩具安全 第11 部分：有機化合物 檢驗方法》進行檢測。本方法參照該標準方法進行，但對前處理方法進行了改進，按照質量來取樣，計算結果以g/kg 表示。

1.1 原理

以去離子水作為模擬物提取學生用液體膠黏劑中的丙烯酰胺，在常溫下振蕩萃取，提取液經濾膜過濾后，用高效液相色譜進行測定。使用Dionex Ion-Pac ICE-ASI 色譜組柱進行分離和測定，用二極管陣列檢測器檢測，外標法定量。

1.2 測量條件（色譜配置和分析條件）

采用Agilent 1260 高效液相色譜儀，配二極管陣列檢測器（DAD）。

流動相為100%去離子水；流速為0.4 mL/min；柱溫為25 ℃；檢測波長為198 nm；進樣體積為20 μL；色譜柱為Dionex IonPac ICE-ASI 柱（4 mm×250 mm）。

1.3 測定程序

1.3.1 配制丙烯酰胺標準溶液

稱取0.1 g（精確至0.000 1 g）丙烯酰胺標準物質并置于100 mL 容量瓶內，用去離子水將其稀釋為質量濃度為1 000 mg/L 的標準物質儲備溶液。精密移取1.0 mL 標準物質儲備液于100 mL 容量瓶中，用去離子水稀釋配制成質量濃度為10 mg/L 的標準物質溶液。

1.3.2 標準曲線繪制

依次移取丙烯酰胺標準溶液（10 mg/L）0.2，0.4，0.8，2 及4 mL，分別放入100 mL 容量瓶中，加去離子水稀釋至刻度后，振搖混勻，即可得到丙烯酰胺標準工作溶液，其質量濃度依次為0.02，0.04，0.08，0.2 和0.4 mg/L。利用高效液相色譜測定定量離子峰面積及其質量濃度（mg/L），建立標準工作曲線

1.3.3 樣品制備和測定

稱取樣品2～3 g（精確至0.000 1 g），并將其放入錐形瓶中，加入100 mL 去離子水，然后在室溫下振蕩萃取（60±5）min。萃取后的提取液通過0.2 μm 濾膜，使用高效液相色譜對濾液進行檢測。若樣品中丙烯酰胺含量超過曲線范圍，減少稱樣量后重新測定。

1.3.4 結果計算

式中：X 為丙烯酰胺含量，mg/kg；ρ 為通過標準曲線得出的試樣溶液中丙烯酰胺的質量濃度，mg/L；V 為試樣溶液的體積，mL；m 為試樣的質量，g。

2 不確定度的來源和定量

根據丙烯酰胺含量的測量程序及公式⑴可知，不確定度來源包括如下幾個方面：

（1）標準物質引入的不確定度up；（2）標準曲線配制引入的不確定度ul；（3）線性回歸方程的不確定度url；（4）樣品稱量引入的不確定度um；（5）重復性引入的不確定度ur。

其中，（5）為A 類不確定度，（1）、（2）、（3）、（4）為B 類不確定度。

2.1 標準物質引入的不確定度Up

2.1.1 標準物質稱量引入的不確定度

根據天平的檢定證書，稱量在200 g 以內時，誤差范圍MPE=±0.1 mg，根據矩形分布，U (m)==0.028 8 mg=2.88×10-5g，因為標準物質的稱量值為0.1 g，所以，由標準物質稱量引入的標準不確定度為ump==2.88×10-4。

2.1.2 標準物質純度引入的不確定度

根據標準物質丙烯酰胺的證書可知，丙烯酰胺標準樣品的質量分數為99.3%，不確定度為±0.56%，k=2，按照正態分布，u==1.61×10-3。標準物質純度引入的相對標準不確定度為upp=1.62×10-5。

2.1.3 標準儲備液配制引入的不確定度

因此，標準物質引入的不確定度為：

2.2 標準曲線繪制引入的不確定度

2.2.1 標準溶液稀釋引入的不確定度

標準溶液稀釋引入的不確定度為：

2.2.2 標準溶液取用引入的不確定度

分別使用200 μL、1 000 μL 以及5 mL 可調節移液器準確移取10 mg/L 的標準溶液0.2，0.4，0.8，2.0 和4.0 mL 于100 mL 容量瓶中，稀釋至刻度，然后振搖混勻。

0.2mL 移液器引入的不確定度為：

2.2.3 定容引入的不確定度因此，標準曲線溶液配制引入的不確定度ul為：

2.3 線性回歸的不確定度

以不同丙烯酰胺質量濃度（mg/L）作為橫坐標x，與其對應的標準溶液的峰面積作為縱坐標y，繪制標準工作曲線。校準曲線為5 個質量濃度，每個點測定1 次。樣品溶液按照重復性測定7 次，平均值為0.073 5 mg/L（詳細數據見表2）。

校準曲線為：Aj=B1·Cj+B0

用最小二乘擬合法建立校正曲線產生的不確定度u（ρ0）計算公式為：

其中：Aj為校準溶液的峰面積；ρ 為標準溶液的質量濃度；B1為校準曲線斜率；B0為校準曲線截距；p 為樣品溶液的測定次數，p=7；n 為標準溶液的測定次數，n=5；ρ0為樣品溶液中丙烯酰胺含量的平均值，為0.073 5 mg/L；ρ 為標準溶液中被測物質量濃度的平均值。

以最小二乘法擬合此曲線，則所得到的線性方程以及相關系數見表1。

表1 丙烯酰胺標準曲線不確定度的計算

因此，標準曲線引入的不確定度為：

2.4 樣品稱量引入的不確定度

根據天平的檢定證書，稱樣量在200 g 以內時，誤差范圍MPE=±0.1 mg，按照矩形分布，u（m ）==0.028 8 mg=2.88×10-5g。稱取樣品質量越少，不確定度越大。樣品稱樣量以2.000 0 g 進行計算，樣品稱量引入的不確定度為：um=1.44×10-5。

2.5 重復性引入的不確定度

取含有丙烯酰胺的陽性樣品，在相同條件下對同一樣品進行測定，連續測得7 次，覆蓋試驗的全過程，從取樣、樣品溶液的配制、色譜檢測到結果計算，重復性數據如表2 所示。

表2 樣品測定重復性

丙烯酰胺質量濃度平均值為0.073 5 mg/L，標準偏差值為0.000 9 mg/L，相對標準偏差為1.23%。

2.6 合成標準不確定度及擴展不確定度

已知各不確定度分量，相對合成不確定度的計算公式為：

轉化合成不確定度的計算公式為：

根據研究經驗，95%置信概率下取包含因子k=2，則擴展不確定度的計算公式如下：

按照以上公式，丙烯酰胺的各不確定度分量、合成不確定度、擴展不確定度及結果見表3。

表3 合成不確定度

按照下式計算合成標準不確定度：

取包含因子k=2，則其擴展不確定度為：

因此，丙烯酰胺含量測定結果的不確定度可表示為（0.003 675±0.000 022）g/kg。

3 結語

通過對高效液相色譜法測量學生用液體膠黏劑中丙烯酰胺含量的不確定度進行評定，可以確定樣品中丙烯酰胺的含量為（0.003 675±0.000 022）g/kg，k=2。從上述分析結果來看，影響檢測結果的不確定度分量很多，包括但不限于樣品重復性、標準溶液的制備及標準曲線繪制、樣品處理等影響因素。不同參數對測量不確定度的貢獻不同。根據上述數據，標準曲線溶液配制和樣品測定重復性貢獻較大，這在實際檢測中具有指導意義。因此，在測試過程中，標準溶液、標準曲線溶液的配制力求精準，可選擇精度更高的移液器、容量瓶等，采用不確定度低的標準物質等方法來提高分析檢測水平，同時可通過重復試驗來降低測量不確定度。另外，定期維護儀器，保證儀器的穩定性，減少系統誤差也是降低不確定度的有效途徑。實驗人員嚴格按照操作規程，熟練、規范操作，以減小檢測實驗誤差，對提高結果的準確度也非常重要。