HS-GC法檢驗血液中乙醇濃度不確定度的評定

關鍵詞：不確定度，血液，乙醇，頂空氣相色譜

0引言

血液中乙醇濃度檢驗是司法鑒定中常見的法醫毒物鑒定事項，檢驗結果通常用于判定駕駛行為類別。乙醇對中樞神經的抑制作用由淺入深，乙醇中毒分為三個階段，分別為興奮期、共濟失調期、抑制期。飲酒使人多言、行為失常，大量飲酒可能導致喪失知覺，甚至死亡。血液中乙醇含量的實驗室檢驗對打擊酗酒、戒酒、慢性酒精依賴、維護社會公共安全、離婚訴訟、兒童監護權等有著非常重要的意義。

實驗室認證認可要求檢測機構應具有并應用評定不確定度的程序。不確定度是表征賦予被測量值分散性的非負參數[1]，是衡量測量結果準確性和可靠性的重要指標，應予以高度重視。本文依據GA/T842—2019《血液酒精含量的檢驗方法》[2]、參考JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[1]與《化學分析中不確定度的評估指南》[3]使用頂空氣相色譜法，對血液中乙醇含量檢驗過程中由于重復檢驗、檢驗人員、檢驗設備、標準物質、檢材的均勻性、檢驗環境等引入的不確定度分量進行分析和量化，最終計算出血液中乙醇含量檢驗的合成不確定度和擴展不確定度。

1材料與方法

1.1儀器與材料

北京中儀宇盛3420A頂空氣相色譜儀（配置火焰離子化檢測器FID）；賽多利斯BSA224S電子天平（0.1mg）；賽默飛移液器（量程分別為100～1000μL、20～200μL）；天津天玻（A級）容量瓶；北京北方偉業計量技術研究院有限公司乙醇標準溶液（質量濃度分別為0.10、0.20、0.50、0.80、1.00、2.00、3.00mg/mL），叔丁醇標準物質（含量大于99.8%）。

1.2色譜條件

色譜柱1：DB-ALC1（30m×0.32mm×1.8μm）；色譜柱2：DB-ALC2（30m×0.32mm×1.2μm）；柱溫：40℃恒溫；檢測器溫度：250℃；載氣：氮氣（流速：30mL/min）；燃氣：氫氣（流速：30mL/min）；助燃氣：空氣（流速：30mL/min）。

1.3頂空自動進樣器條件

加熱箱溫度：65℃；定量環溫度：105℃；傳輸線溫度：110℃；樣品瓶加熱平衡時間：10.0min；樣品瓶加壓時間：0.10min；定量環充滿時間：0.10min；定量環平衡時間：0.05min；進樣時間：1.00min。

1.4溶液配制

精密稱取叔丁醇適量，配置成0.04mg/mL的內標工作液，密封、置于冰箱冷藏保存。

1.5建立校準曲線

將系列質量濃度為0.10、0.20、0.50、0.80、1.00、2.00、3.00mg/mL的乙醇標準溶液，各取0.1mL兩份于樣品瓶內，分別加入0.04mg/mL叔丁醇內標工作液，蓋上硅橡膠墊，用密封鉗加封鋁帽，混勻置于頂空進樣器檢測。以乙醇與叔丁醇面積之比對乙醇質量濃度進行線性回歸，得到校準曲線方程，線性相關系數大于0.999。

1.6檢材測定

取0.1mL待測血液2份加入樣品瓶內，分別加入叔丁醇內標工作液，蓋上硅橡膠墊，用密封鉗加封鋁帽，混勻置于頂空進樣器檢測。通道1得到血液樣品濃度為0.799mg/mL、0.792mg/mL，平均值為0.796mg/mL；通道2得到血液濃度為0.786mg/mL、0.775mg/mL，平均值為0.781mg/mL。

2結果與討論

2.1建立測量模型

建立測量模型如下：

式中：X為案件樣品中乙醇含量，mg/mL；Y為案件樣品中乙醇與叔丁醇的峰面積比；a為線性方程的截距；b為線性方程的斜率。

2.2分析不確定度來源

血液中乙醇含量檢驗不確定度來源見圖1。

2.3合成標準不確定度計算

本次實驗所使用儀器為雙通道頂空氣相色譜儀，則通道1合成標準不確定度為μrel（C1），通道2合成標準不確定度為μrel（C2），根據圖1計算相對合成標準不確定度方差公式為：

2.4評定不確定度分量

測量不確定度是由若干個不確定度分量組成，其中一些分量可根據一系列測量值的統計分布，按A類測量不確定度進行評定，可用標準偏差表征。而另一些分量可根據基于經驗或其他信息獲得的概率密度函數，按B類測量不確定度進行評定，也可用標準偏差表征[1]。

2.4.1A類不確定度

（1）血液均勻性產生的不確定度u（A1）

由于血液中乙醇含量不均勻引入的校正因子無法估計，在檢測時充分搖勻，確保血液中乙醇含量均勻分布，因此在計算中忽略此項。

（2）通道1重復測量產生的不確定度u（A2）

血液中乙醇含量檢驗是對血液樣品進行2次平行檢驗，檢測結果為兩次檢測結果的算數平均值，則色譜柱1檢測結果的標準偏差為：

式中：n為平行檢驗次數；為兩次檢測的平均值；i為第i次的檢測結果。

則測定平均值引入的相對標準不確定度為：

（3）通道2重復測量產生的不確定度u（A3）通道2檢測結果的標準偏差為：

式中：n為平行檢驗次數；為兩次檢測的平均值；i為第i次的檢測結果。

則測定平均值引入的相對標準不確定度為：

2.4.2B類不確定度

（1）叔丁醇標準品純度引入的不確定度u（ω）

本次所使用的叔丁醇標準品純度為99.8%，則其純度是潛在的不確定度來源，則其相對標準不確定度（假定為矩形分布）[1]為：

（2）電子天平稱量產生的不確定度u（m）

1）電子天平檢定證書分度值為0.1mg，則其標準不確定度（假定為均勻分布）[1]為：

2）電子天平的稱量誤差0.5e，則其標準不確定度（假定為正態分布）[1]為：

3）電子天平重復性誤差1.0e，則其標準不確定度（假定為三角分布）[1]為：

叔丁醇標準品的質量是由二次稱量所得，則天平相對合成標準不確定度：

（3）標準儲備液配置引入的不確定度u（V）

1）100mL容量瓶檢定結果為（100mL±0.10mL），檢定合格（假定為矩形分布）[1]，則其容量引入的標準不確定度為：

2）溫度效應引入的標準不確定度

假定實驗室溫度波動范圍±3℃范圍內，體積系數為2.1×10-4℃（假定為矩形分布）[1]則溫度效應引入的標準不確定度為：

（4）乙醇標準溶液系列濃度產生的不確定度u（W）

由標準物質證書得到，此次所使用的乙醇標準物質水溶液濃度及擴展不確定度分別為0.10mg/mL（k=2，U=4%）、0.20mg/mL（k=2，U=4%）、0.50mg/mL（k=2，U=3%）、0.80mg/mL（k=2，U=3%）、1.00mg/mL（k=2，U=2%）、2.00mg/mL（k=2，U=2%）、3.00mg/mL（k=2，U=2%），則其標準不確定度為：

（5）校準曲線1產生的標準不確定度u（X1）

由儀器檢驗得到通道1的校準曲線方程為Y1=0.05347X，相關系數R1=0.999793。校準曲線產生的不確定度是殘差的標準差引入。X為乙醇的質量濃度；Y1為乙醇與叔丁醇峰面積比值；1為校準曲線的擬合值；殘差為Y1與1之差的絕對值（|Y1-1|），如表1所示。

式中：斜率b1=0.05347；n為樣品檢測次數，n=2；N為標準溶液測定次數，N=7；1為表1中Y1的平均值；為表1中X的平均值。

（6）校準曲線2產生的標準不確定度u（X2）

由儀器檢驗得到通道2的校準曲線方程為Y2=0.05339X，相關系數R2=0.999730。X為乙醇的質量濃度；Y2為乙醇與叔丁醇峰面積比值；2為校準曲線的擬合值；殘差為Y2與2之差的絕對值（|Y2-2|），如表2所示。

式中：斜率b2=0.05339；n為樣品檢測次數，n=2；N為標準溶液測定次數，N=7；2為表2中Y2的平均值；為表2中X的平均值。

（7）樣品及校準曲線溶液峰面積比產生的不確定度

由于測量中重復性的計算，包含了整個測量過程中所有影響因素隨機微小的綜合作用，因此樣品及校準曲線溶液峰面積產生的不確定度可不予重復考慮。

（8）氣相色譜通道1引入的不確定度u（GC1）

由氣相色譜檢定證書得到通道1的測量重復性誤差為2.9%，（假定為三角分布）[1]則其相對標準不確定為：

（9）氣相色譜儀通道2引入的不確定度u（GC2）

由氣相色譜檢定證書得到通道2的測量重復性誤差為2.7%，（假定為三角分布）[1]則其相對標準不確定為：

（10）取內標液移液器產生的不確定度u（V500）

使用1000μL移液器吸取500μL內標液，500μL檢定點對應重復性誤差為0.5%，（假定為三角分布）[1]，則其相對標準不確定度為：

（11）取血樣移液器產生的不確定度u（V100）

吸取血液樣品100μL的移液器使用20～200μL移液器，100μL檢定點對應重復性誤誤差為1.0%，（假定為三角分布）[1]，則其相對標準不確定度為：

2.5合成標準不確定度的計算

本文分析相對標準不確定度的分量如表3所示，從表3可以得到血液中乙醇含量檢測結果的不確定度主要來源有校準曲線、氣相色譜儀、重復測量、移液器、叔丁醇純度，根據數量級判斷，其余來源的不確定度可忽略不計。

2.6擴展不確定度計算

擴展不確定度是被測量可能值包含區間的半寬度[1]。擴展不確定度是由合成標準不確定度的倍數表示的測量不確定度，通常用符號U表示，是由合成標準不確定度乘包含因子k得到，k值一般取2～3，在通常的測量中，一般取k=2。則通道1：U1=kurel（C1）=2×3.59×10-2=0.072mg/mL；通道2：U2=kurel（C2）=2×8.07×10-2=0.16mg/mL。

3結論

本文參照GA/T842—2019[2]所述方法，用HS-GC法檢驗血液中乙醇含量，得出校準曲線引入的不確定度分量最大。因此在使用頂空氣相色譜法檢驗血液液中乙醇含量的濃度時，實驗人員對校準曲線濃度點數量的選擇應慎重，并選則穩定性較好的氣相色譜儀，以減少不確定度的引入。