高效液相色譜法測定皮革和毛皮中六價鉻含量測量不確定度評定

郭小強

[中紡標（福建）檢測有限公司，518000 ]

1 引言

在皮革和毛皮生產(chǎn)和加工過程中加入了含鉻復(fù)鞣劑、含鉻的染料和顏料使皮革中含有鉻，在特殊條件下由其他價態(tài)的鉻轉(zhuǎn)化為六價鉻。研究表明，六價鉻可以通過皮膚、汗液、呼吸道和消化道被身體吸收，影響細胞的氧化與還原，對消化道與呼吸道產(chǎn)生致癌、病變等作用等。因此，在我國，對皮革和毛皮六價鉻含量都有嚴格的要求。為了對測量過程中可能影響測試結(jié)果的各不確定度分量進行了分析與評定，現(xiàn)以GB/T 38402—2019《皮革和毛皮 化學(xué)試驗 六價鉻含量的測定：色譜法》[1]對皮革和毛皮中的六價鉻含量進行測定，并對其結(jié)果的測量不確定度進行分析與評定。

2 試驗

2.1 原理與方案

2.1.1 原理

用磷酸鹽緩沖液萃取試中的可溶性六價鉻，過濾后用帶DAD 檢測器的離子交換色譜測定萃取液中的六價鉻含量。

2.1.2 方案

取代表性樣品，平行制6 個試樣，依據(jù) GB/T 38402，將樣品剪碎，混勻，稱取2 g,精確至0.001 g，置于250 mL 錐形瓶中，加入100 mL 已排氣的磷酸鹽緩沖液，插入導(dǎo)氣管（導(dǎo)氣管不得接觸液面），向錐形瓶中通入氬氣或氮氣，流量為（50±10）mL /min，5 min 后移取導(dǎo)氣管，加入試樣并蓋好磨口塞，置于振蕩器內(nèi)室溫（18～26 ℃）水浴萃取（180±5）min,振蕩頻率（100±10）次/min 將濾液轉(zhuǎn)移至分析瓶中，待測。采用高效液相色譜儀進行定性、定量檢測。對試驗結(jié)果的不確定度進行評定。

2.2 方法標準

按 照GB/T 38402 試 驗， 依 據(jù)JJF 1059.1—2012[2]評定六價鉻含量測量不確定度。

2.3 樣品與制備

2.3.1 樣品

樣品規(guī)格皮革為長條寬約10 mm,毛皮為長和寬均小于 4 mm 的碎塊，樣品均為含有六價鉻的皮革和毛皮（樣品為客戶送檢留樣）。

2.3.2 制備試樣

將樣品剪碎、混勻，每個試樣稱取 （2.0±0.001）g，加入萃取液。

2.4 儀器與試劑

2.4.1 儀器

Agilent 1260高效液相色譜儀(配有紫外檢測器，美國安捷倫公司)；BSA223S 電子天平（精度為0.1 mg，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）；AS-24/316L水浴恒溫振蕩器(瑞邦機電設(shè)備廠)；移液管（0.25、2.0、5.0 和25.0 mL），容量瓶（25、100 mL）；100 mL 量筒。

2.4.2 試劑

六價鉻溶液；磷酸（純度85%，分析純，上海羽朵有限公司）；磷酸氫二鉀（分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）。

2.5 步驟

2.5.1 試驗

取代表性的樣品，平行制6 個試樣，依據(jù)GB/T 38402，將樣品剪碎，混勻，稱取2 g,精確至0.001 g，置于250 mL 錐形瓶中，加入100 mL 已排氣的磷酸鹽緩沖液，插入導(dǎo)氣管（導(dǎo)氣管不得接觸液面），向錐形瓶中通入氬氣或氮氣，流量為（50±10） mL/min，5 min 后移取導(dǎo)氣管，加入試樣并蓋好磨口塞，置于振蕩器內(nèi)室溫（18～26 ℃）水浴萃取（180±5） min,振蕩頻率（100±10）次/min（注1：振蕩過程中注意避免試樣黏附在液面上方的瓶壁上。）[注：因萃取條件對本方法的試驗結(jié)果有直接影響，用不同的萃取條件（如萃取溶劑、pH 值、萃取時間等）得到的結(jié)果與本方法得到的結(jié)果之間無可比性]。

萃取結(jié)束后用濾膜過濾，然后檢查萃取液的pH 值。pH 值應(yīng)在7.0～8.0 之間，如果超出該范圍，則要減少稱樣質(zhì)量重新進行萃取（注：取樣質(zhì)量減少時，方法的檢出限將會提高）。將濾液轉(zhuǎn)移至分析瓶中，待測。采用高效液相色譜儀進行定性、定量檢測。對試驗結(jié)果的不確定度進行評定。

2.5.2 評定測量結(jié)果的不確定度

在該試驗中測量方法的主要步驟為試樣稱量、試樣萃取、標準使用液的制備。從試驗步驟和數(shù)學(xué)模型兩方面分析試驗測量過程中的不確定度,在此過程中有A 類不確定度（儀器、試驗方法）也有B類不確定度（天平稱量、移液管的使用）。高效液相色譜法皮革和毛皮中六價鉻含量的測量的不確定度，主要有以下幾個來源：

——重復(fù)性測量引入的不確定度urel（）；

——萃取液移取引入的不確定度urel（V）；

——標準溶液制備及測試過程引入的不確定度urel（s），包括標準儲備液引入的不確定度urel（s1），標準工作溶液濃度配制引入的不確定度urel（s2），標準工作曲線擬合產(chǎn)生的不確定度urel（s3）；

——試樣稱量引入的不確定度urel（m）。

3 評估試驗

依據(jù)GB/T 38402 中的隨機抽取有代表性的試樣，將樣品剪碎、混勻；建立數(shù)學(xué)模型，計算皮革和毛皮樣品中的六價鉻含量。

式中：

WCr（VI）——試樣中的六價鉻含量，單位為毫克每千克（mg/kg）；

b——校準工作曲線的截距；

V0——試樣加入的萃取液體積，單位為毫升（mL）；

VC——標準工作溶液的進樣體積，單位為毫升（mL）；

VM——分析液的進樣體積，單位為毫升（mL）；

m——稱取試樣的質(zhì)量，單位為克（g）；

F——標準工作曲線的斜率。

4 標準不確定度分量的評定

4.1 樣品重復(fù)性測試引入的相對標準不確定度分量

對含有甲醛的同一毛皮或皮革樣品進行6 次平行試驗，以6 次測量平均值作為測量結(jié)果，計算平均值標準偏差及相對標準不確定度計算公式為：

試驗結(jié)果見表1：

表1 重復(fù)性測試引入的相對標準不確定度

4.2 試驗體積相對標準不確定度urel( V )分量的評定

4.2.1 試驗體積標準不確定度urel（V）

根據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量器》[3]規(guī)定，100 mL 量出式量筒容量允差為±1.0 mL，按三角分布，則量筒的校準標準不確定度uspel（V100mL）為：

所以試樣加入萃取介質(zhì)磷酸鹽緩沖液時用100 mL 的量筒引入的體積相對標準不確定度urel1（V100mL）為：

4.2.2 試驗體積相對標準不確定度urel（V）的合成

試驗體積引入相對標準不確定度urel（V）為：

4.3 配制六價鉻標準系列溶液的相對標準不確定度urel( CS3 )

六價鉻標準溶液配制過程：取用市場銷售提供的有證水中六價鉻溶液標準物質(zhì)，作為標準儲備液，其濃度為S1=1 000 mg/L，再取0.1 mL 的儲備液定容至100 mL，作為標準溶液，其濃度為1 mg/L。標準溶液所引入的不確定度urel主要來自于移取、稀釋、定容過程產(chǎn)生的不確定度。標準溶液定容及稀釋引入的不確定度：定容和稀釋過程的不確定度來源于1 mL 的分度吸管和100 mL 的容量瓶，則

4.3.1 100 mL 的容量瓶引入的體積相對標準不確定度urel2（V100mL）

根據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量器》規(guī)定，100 mL 容量瓶的允差為±0.2 mL，按三角分布，則容量瓶的校準標準不確定度urel2（V100mL）為：

4.3.2 0.25 mL 的分度吸管引入的體積相對標準不確定度urel3（V100mL）

根據(jù)JJG 196—2006 規(guī)定，0.25 mL A 級移液管容量允差為±0.004 mL，按三角分布則0.25 mLA 級移液管的校準標準不確定度uspel（V0.25mL）為：

標準溶液引入的不確定度urel為：

六價鉻標準系列溶液的配制過程：取用市場銷售提供的濃度為S1=100 0 mg/L ·的有證六價鉻標準溶液（S1）0.1 mL，用三級水定容到100 mL，做為標準溶液S2，其六價鉻濃度為1 mg/L。再按以下方案用磷酸鹽緩沖液和外標溶液稀釋S2，得到5 種系列校正溶液S3：

——1.25 mL S2 + 23.75 mL 磷酸鹽緩沖液至25 mL，六價鉻濃度為0.05 mg/L；

——2.5 mL S2 + 22.5 mL 磷酸鹽緩沖液至25 mL，六價鉻濃度為0.1 mg/L；

——5 mL S2 + 20 mL 磷酸鹽緩沖液至25 mL，六價鉻濃度為0.2 mg/L；

——12.5 mL S2 + 12.5 mL 磷酸鹽緩沖液至25 mL，六價鉻濃度為0.5 mg/L；

——25 mL S2 + 0 mL 磷酸鹽緩沖液至25 mL，六價鉻濃度為1 mg/L。

以上稀釋過程的不確定度來源于移取六價鉻標準溶液（S1）的0.25 mL 分度移液管、25 mL 容量瓶，配制S3 所用的2 mL、5 mL、25 mL 的移液管和25 mL 容量瓶，以及定容所用的磷酸鹽緩沖液。

根據(jù)JJG 196 規(guī)定2.0 mLA 級移液管容量允差為±0.015 mL，按三角分布，則2.0 mL A級移液管的校準標準不確定度uspel（V2.0mL）為：

根據(jù)JJG 196 規(guī)定5.0 mLA 級移液管容量允差為±0.02 mL，按三角分布，則5.0 mL A 級移液管的校準標準不確定度uspel（V5.0mL）為：

根據(jù)JJG 196 規(guī)定25.0 mLA 級移液管容量允差為±0.10 mL，按三角分布，則25.0 mL A 級移液管的校準標準不確定度uspel（V25.0mL）為：

根據(jù)JJG 196 規(guī)定25.0 mLA 級容量瓶容量允差為±0.03 mL，按三角分布則25.0 mL A級容量瓶的校準標準不確定度uspel（V25.0mL）為：

4.4 擬合工作曲線的相對標準不確定度urel ( )

配制含有六價鉻外標的6 個濃度級別（0.05、0.1、0.2、0.5 和1 mg/L）的六價鉻標準溶液,上機測試得到線性擬合方程為y= 243.52x- 0.596 7，R2= 0.999 5。測定樣品萃取液6 次，得到樣品濃度平均值，其測量不確定度計算公式為：

式中：

SR——回歸曲線的殘差的標準偏差；

P——樣品溶液測定的總次數(shù)；

n——標準溶液測定的總次數(shù)；

a——擬合直線的斜率；

b——擬合直線的截距；

Yi——各級標準溶液實測的峰面積；

Ci——各級標準溶液理論濃度，單位為毫克每升（mg/L）；

計算結(jié)果見表2：

表2 線性擬合引入的不確定度分析

4.5 樣品質(zhì)量引入的不確定度urel (m)

按GB/T 38402 要求樣品稱量準確至10 mg，該準確級天平的MPE 為0.1 mg，樣品質(zhì)量是由二次稱量所得，天平線性MPE 為矩形分布，故由天平MPE 導(dǎo)致的不確定度urel（m）為:

4.6 六價鉻含量的相對不確定度urel[Cr(VI)]的合成

因各不確定度分量相互獨立，因此，試樣中六價鉻含量的相對合成不確定度urel[Cr(VI)]計算如下：

4.7 擴展不確定度

在沒有特殊要求的情況下，按國際慣例，取擴展因子k=2，故六價鉻的擴展不確定度UCr（VI）為：

4.8 測量不確定度報告

由GB/T 38402 測定試樣中的六價鉻含量時，當試樣中的六價鉻含量為5.3 mg/kg 時，其擴展不確定度為0.4 mg/kg，擴展因子k=2。

4.9 分析與討論

用外標法對試樣中六價鉻含量進行測定時，由配制標準系列溶液引入的不確定度是最大的，其次是重復(fù)性測定引入的不確定度，再者是試樣稱量引入的不確定度。本文為測定皮革和毛皮試樣中六價鉻含量提供了擴展不確定度的結(jié)果參考，試驗中應(yīng)盡量保持儀器穩(wěn)定性，可通過對標準系列工作溶液的多次測量，制備平行樣等方法來縮小試驗的測量不確定度，以確保試驗結(jié)果更精確。

5 結(jié)論

采用高效液相色譜法分析皮革和毛皮試樣中六價鉻含量測定的不確定度來源后，得出測定六價鉻含量的擴展不確定度為：0.4 mg/kg 當皮革和毛皮試樣中的六價鉻含量為5.3 mg/kg 時，其擴展不確定度為0.4 mg/kg，擴展因子k=2。