高效液相色譜法測定皮革和毛皮中六價(jià)鉻含量測量不確定度評定

郭小強(qiáng)

[中紡標(biāo)（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(jià)態(tài)的鉻轉(zhuǎn)化為六價(jià)鉻。研究表明，六價(jià)鉻可以通過皮膚、汗液、呼吸道和消化道被身體吸收，影響細(xì)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(jià)鉻含量都有嚴(yán)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(jìn)行了分析與評定，現(xiàn)以GB/T 38402—2019《皮革和毛皮 化學(xué)試驗(yàn) 六價(jià)鉻含量的測定：色譜法》[1]對皮革和毛皮中的六價(jià)鉻含量進(jìn)行測定，并對其結(jié)果的測量不確定度進(jìn)行分析與評定。

2 試驗(yàn)

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(jià)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(jià)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?dú)猓髁繛椋?0±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(jìn)行定性、定量檢測。對試驗(yàn)結(jié)果的不確定度進(jìn)行評定。

2.2 方法標(biāo)準(zhǔn)

按 照GB/T 38402 試 驗(yàn)， 依 據(jù)JJF 1059.1—2012[2]評定六價(jià)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(jià)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(jī)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(jià)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(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

2.5 步驟

2.5.1 試驗(yàn)

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?dú)猓髁繛椋?0±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(yàn)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(jìn)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(jìn)行定性、定量檢測。對試驗(yàn)結(jié)果的不確定度進(jìn)行評定。

2.5.2 評定測量結(jié)果的不確定度

在該試驗(yàn)中測量方法的主要步驟為試樣稱量、試樣萃取、標(biāo)準(zhǔn)使用液的制備。從試驗(yàn)步驟和數(shù)學(xué)模型兩方面分析試驗(yàn)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(yàn)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(jià)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(biāo)準(zhǔn)溶液制備及測試過程引入的不確定度urel（s），包括標(biāo)準(zhǔn)儲備液引入的不確定度urel（s1），標(biāo)準(zhǔn)工作溶液濃度配制引入的不確定度urel（s2），標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)

依據(jù)GB/T 38402 中的隨機(jī)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(jì)算皮革和毛皮樣品中的六價(jià)鉻含量。

式中：

WCr（VI）——試樣中的六價(jià)鉻含量，單位為毫克每千克（mg/kg）；

b——校準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)工作溶液的進(jìn)樣體積，單位為毫升（mL）；

VM——分析液的進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)工作曲線的斜率。

4 標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

對含有甲醛的同一毛皮或皮革樣品進(jìn)行6 次平行試驗(yàn)，以6 次測量平均值作為測量結(jié)果，計(jì)算平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差及相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式為：

試驗(yàn)結(jié)果見表1：

表1 重復(fù)性測試引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4.2 試驗(yàn)體積相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel( V )分量的評定

4.2.1 試驗(yàn)體積標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)不確定度urel1（V100mL）為：

4.2.2 試驗(yàn)體積相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（V）的合成

試驗(yàn)體積引入相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（V）為：

4.3 配制六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel( CS3 )

六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程：取用市場銷售提供的有證水中六價(jià)鉻溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，作為標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液，其濃度為1 mg/L。標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)不確定度uspel（V0.25mL）為：

標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度urel為：

六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)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(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液（S1）0.1 mL，用三級水定容到100 mL，做為標(biāo)準(zhǔn)溶液S2，其六價(jià)鉻濃度為1 mg/L。再按以下方案用磷酸鹽緩沖液和外標(biāo)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(jià)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(jià)鉻濃度為0.1 mg/L；

——5 mL S2 + 20 mL 磷酸鹽緩沖液至25 mL，六價(jià)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(jià)鉻濃度為0.5 mg/L；

——25 mL S2 + 0 mL 磷酸鹽緩沖液至25 mL，六價(jià)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(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)不確定度uspel（V25.0mL）為：

4.4 擬合工作曲線的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel ( )

配制含有六價(jià)鉻外標(biāo)的6 個濃度級別（0.05、0.1、0.2、0.5 和1 mg/L）的六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液,上機(jī)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(jì)算公式為：

式中：

SR——回歸曲線的殘差的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

P——樣品溶液測定的總次數(shù)；

n——標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液實(shí)測的峰面積；

Ci——各級標(biāo)準(zhǔn)溶液理論濃度，單位為毫克每升（mg/L）；

計(jì)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(zhǔn)確至10 mg，該準(zhǔn)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(jià)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(dú)立，因此，試樣中六價(jià)鉻含量的相對合成不確定度urel[Cr(VI)]計(jì)算如下：

4.7 擴(kuò)展不確定度

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

4.8 測量不確定度報(bào)告

由GB/T 38402 測定試樣中的六價(jià)鉻含量時，當(dāng)試樣中的六價(jià)鉻含量為5.3 mg/kg 時，其擴(kuò)展不確定度為0.4 mg/kg，擴(kuò)展因子k=2。

4.9 分析與討論

用外標(biāo)法對試樣中六價(jià)鉻含量進(jìn)行測定時，由配制標(biāo)準(zhǔn)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(jià)鉻含量提供了擴(kuò)展不確定度的結(jié)果參考，試驗(yàn)中應(yīng)盡量保持儀器穩(wěn)定性，可通過對標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液的多次測量，制備平行樣等方法來縮小試驗(yàn)的測量不確定度，以確保試驗(yàn)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(jià)鉻含量測定的不確定度來源后，得出測定六價(jià)鉻含量的擴(kuò)展不確定度為：0.4 mg/kg 當(dāng)皮革和毛皮試樣中的六價(jià)鉻含量為5.3 mg/kg 時，其擴(kuò)展不確定度為0.4 mg/kg，擴(kuò)展因子k=2。