分光光度法測定皮革中甲醛含量的不確定度評價

馬迎輝，張玉芳，康克鑫，劉志聰，禹欣濤，鮑春銘

（河南省產品質量檢驗技術研究院，河南鄭州 450047）

0 引言

在皮革及其制品的加工和制造過程中，經常需要使用甲醛或以甲醛為前驅物的化學品進行鞣制、復鞣、固定、涂飾和殺菌等，從而把甲醛帶入到皮革及其制品中，這些甲醛將在長期使用過程中緩慢地釋放出來[1-2]。甲醛作為一種致癌物質，對人體健康有很大的危害，因為皮革及制品中對甲醛含量做了嚴格的規定[3-4]。測量不確定度是中國合格評定國家認可委員會認可準則要求的，用于表征實驗室檢測結果準確性和可靠性的一種有效方式[5-6]。通過建立數學模型，分析影響測量結果的各不確定度分量來源，對控制整個測量過程及提高檢測結果的質量具有重要意義[7-9]。

1 試驗部分

1.1 試驗方法

本文采用《皮革和毛皮甲醛含量的測定-第2部分：分光光度法》（GB/T 19941.2-2019）方法[10]，定量分析皮革中甲醛的含量。通過分析不確定度的來源，對皮革中甲醛含量的測量不確定度進行評價。

1.2 試驗過程

1.2.1 萃取

精確稱取試樣2.0 g，精確至0.01 g，放入100 mL的錐形瓶中，加入50 mL已預熱到40℃的萃取溶液,蓋緊塞子，在40℃的恒溫水浴振蕩器中振蕩60 min。溫熱的萃取液立即通過玻璃纖維過濾器真空過濾至另一錐形瓶中，密閉后將錐形瓶中的濾液冷卻至室溫。

1.2.2 與乙酰丙酮反應顯色

移取5 mL濾液于25 mL錐形瓶中，加入5 mL乙酰丙酮溶液，蓋上塞子。在40℃的恒溫水浴振蕩器中振蕩30 min，在避光條件下冷卻30 min至室溫，以5 mL萃取溶液和5 mL乙酰丙酮溶液的混合液作為空白，在412 nm處測定吸光度值，記作Ep。應在顯色反應結束1 h內測定吸光度值。

為了測定濾液自身的吸光度，將5 mL濾液移入25 mL錐形瓶中，加入5 mL乙酸銨溶液，然后按測定試樣的方法進行測定其吸光度值，記作Ee。

1.2.3 標準溶液的配置

從甲醛溶液標準物質中分別吸取1、2、4、8、10 mL的標準溶液到25 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度。

1.2.4 甲醛含量計算數學模型

建立甲醛含量計算數學模型如式（1）：

式（1）中：Xp為樣品中的甲醛含量（mg/kg）；Ep為濾液與乙酰丙酮反應后的吸光度；Ee為濾液自身的吸光度；V0為萃取液的體積；F為校準曲線斜率；m為試樣的質量（g）。

2 結果與分析

2.1 不確定度來源

分光光度法測定皮革中甲醛含量不確定度來源分為A類和B類。A類不確定度來自重復性試驗；B類不確定度主要來自樣品稱量、樣品吸取、標準物質、標準溶液配置和儀器本身。

2.2 相對不確定度的計算

2.2.1 A 類不確定度評定

用分光光度法法對樣品進行10次測定，采用標準曲線擬合萃取液中甲醛含量，得到樣品中甲醛的含量數據見表1。

表1 平行測定樣品的具體數據

樣品重復測定的標準不確定度為：

則由實驗重復性引入的相對不確定度為：

2.2.2 B類不確定度評定

（1）樣品稱量：稱取混合均勻的試樣2 g。已知天平稱量誤差為±0.000 2 g，天平測量誤差為矩形分布，包含因子。相對標準不確定度為：

（2）樣品移取引入的不確定度：JJG 196-2006《常用玻璃量器》規定A級5 mL單標移液管的容量允許誤差為±0.015 mL，取矩形分布K=31/2，則移液引入的不確定為：

相對不確定度為：

（3）標準溶液體積定容引入的不確定度。

(a)容量瓶的容量偏差標準不確定度u1（v），根據JJG 196-1990《常用玻璃量具》，20 ℃時25 mL A級容量瓶的允差為±0.03 mL，取三角分布，包含因子為，則25 mL的A級容量瓶帶來不確定度為：

(b)該容量瓶在20 ℃時經計量部門校準，假定實驗室的溫度在(20±5)℃間變動，在此只考慮水的膨脹系數，忽略容量瓶的膨脹系數。水的膨脹系數為2.1×10－4/℃，因此產生的體積變化為±2.1×10－4×25×5=±0.026 mL。計算標準不確定度時，假定溫度變化是矩形分布，則：

合成得到體積的標準不確定度為：

樣品消解液體積定容的相對標準不確定度為：

（4）標準曲線引入的不確定度

用標準溶液配置成0.1、0.2、0.4、0.8、1.0 mg/L濃度的甲醛標準系列。具體數據見表2、表3。

表2 甲醛標準曲線數據

表3 曲線中間結果計算數據

標準曲線擬合引入的標準不確定度見式（2）：

將上面的各個數據帶入公式（2）得：

（4）標準溶液引入的不確定度由中國計量科學研究院提供標準物質水中甲醛溶液GBW（E）081701(100μg/mL)的不確定度為3%，k=2，則相對標準不確定度為：

（5）儀器引入的不確定度

根據以上數據分析，B 類相對合成標準不確定度為：

2.2.3 合成不確定度

根據以上A、B類不確定度評定，得出相對合成標準不確定度為：

2.3 擴展不確定度

取擴展因子k=2，則相對擴展不確定度為2.04%×2=4.08%。由試驗數據的平均值計算的樣品中甲醛含量的最佳估算值為16.96 mg/kg，擴展不確定度為：U=16.96×4.08%=0.69 mg/kg。

2.4 不確定度報告

皮革中甲醛含量結果可報告為（16.96±0.69）mg/kg，k=2。

3 結論

從測量不確定度結果可知，標準曲線擬合、標準溶液本身和分光光度儀測量吸光度產生的不確定度對結果的影響較大。所以，一方面在配制標準曲線時要通過增加標準點的數量和標樣的進樣次數來提高標準曲線的擬合度；另一方面應通過多家供應商的對比，選擇相對最小不確定度的標準物質和精確度較高的分光光度計，同時在使用過程中嚴格按照儀器的使用說明規范操作，從而提高檢測結果的穩定性和準確性。