摘要：参考GB/T31604.35-2016《食品安全国家标准 食品接触材料及制品 全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）的测定》测定食品接触材料的 PFOS和PFOA含量。建立数学模型，分析测定过程中的各种不确定度来源，计算各分量的不确定度，得到PFOS含量为12.061ng/g时，扩展不确定度为0.94ng/g，k=2；当PFOA含量为12.677ng/g时时，扩展不确定度为0.92ng/g，k=2。比较各不确定分量大小可知，高效液相色谱质谱法测定食品包装材料中PFOS和PFOA的不确定度主要来自测试仪器产生的不确定度、标准溶液的不确定度和各种操作重复性带来的不确定度。
关键词：食品接触材料；全氟辛烷磺酸；全氟辛酸；不确定度
Uncertainty evaluation of perfluorooctane sulfonic acid（PFOS）and perfluorooctane acid（PFOA）in food packaging materials
Liang Qiaoying1 He Yudong2 Gong Weihai3
Abstract：Refer to GB/T31604.35-2016 "National Food Safety Standards for Food Contact Materials and Products Determination of PFOS and Perfluorooctanoic Acid（PFOA）" to determine the PFOS and PFOA content of food contact materials.Establish a mathematical model，analyze the sources of various uncertainties in the measurement process，and calculate the uncertainty of each component.When the PFOS content is 12.061 ng/g，the extended uncertainty is 0.94 ng/g，K=2；when PFOA When the content is 12.677 ng/g，the expansion uncertainty is 0.92 ng/g，K=2.Comparing the magnitudes of various uncertain components，the uncertainty of determination of PFOS and PFOA in food packaging materials by high performance liquid chromatography-mass spectrometry mainly comes from the uncertainty generated by the test instrument，the uncertainty of the standard solution and the repetitiveness of various operations.Uncertainty.
Keywords：food contact material；perfluorooctane sulfonic acid；perfluorooctanoic acid；uncertainty
1 前言
全氟辛烷磺酸（PFOS）的持久性极强，是目前已知最难降解的有机污染物之一，在各种温度和酸碱度下对其进行水解，采用各种微生物对其进行大量研究，均无发现明显降解现象。EPA、欧洲、日本及我国研究机构的研究结果表明：PFOS及其衍生物通过呼吸道吸入和饮用水、食物的摄入等途径，而很难被生物体排出。大量的调查研究发现，PFOS具有遗传毒性、雄性生殖毒性、神经毒性、发育毒性和内分泌干扰作用等多种毒性，被认为是一类具有全身多器脏毒性的环境污染物。
同样，欧洲议会也已经对全氟辛酸（PFOA）提出了欧盟限制要求，它们也被怀疑带有与PFOS相同的危险性，现仍在对其危险分析试验、替代品的实效性、限制措施进行评估，极有可能在未来被取代。
本文以GB/T31604.35-2016《食品安全国家标准 食品接触材料及制品 全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）的测定》作为检测方法依据，对检测方法进行不确定度评估，以期为测量结果质量的评定提供科学依据。
2 实验部分
2.1 仪器及试剂
2.1.1 仪器：
液相色谱-串联质谱：配有电喷雾离子源（ESI）；十万分之一电子天平；氮吹仪。
2.1.2 试剂：
（1）5 mol/L乙酸铵：称取0.385g乙酸铵，用水溶解并定容至1 000 mL，摇匀，过0.22um滤膜。
（2）0.1%氨化甲醇：取200 mL甲醇于250 mL容量瓶内，准确移取250 uL氨水于甲醇中，甲醇定容，超声混匀。
（3）25 mol/L乙酸铵缓冲液（pH= 4.0±0.5）：取0.385 g乙酸铵，用180 mL水溶解，加冰乙酸调节pH至4±0.5，用水定容至200 mL。
2.2 实验过程
2.2.1 样品前处理
取预实验无检出的硅胶样品剪碎至5 mm×5 mm以下，再用液氮冷冻粉碎机研磨成粉末状。
2.2.2 提取
称取1 g（精确至0.1mg）试样，加入10mL甲醇作为提取溶剂，萃取温度为110℃，保持10min，重复2次，萃取液放置至室温，氮气吹干至约0.5 mL，加10 mL水，混匀待净化。
2.2.3 净化
依次用4 mL 0.1%氨化甲醇、4 mL甲醇、4 mL水活化平衡WAX固相萃取柱后，将上述溶液转移至固相萃取柱内，加4 mL 25 mol/L乙酸铵缓冲液淋洗，4 mL 0.1%氨化甲醇洗脱，收集洗脱液于40℃下氮气吹干，1 mL甲醇复溶后过0.22 um微孔滤膜，LC-MS/MS分析。
2.2.4标准溶液配制
用甲醇作溶剂配制PFOS、PFOA混合标准工作曲线，浓度为2ng/mL、5ng/mL、10ng/mL、20ng/mL和40ng/mL，-4℃环境下保存。
2.2.5 液相色谱参考条件
色谱柱：C18柱，柱长150 mm，内径2.1 mm，粒径3um，或同等性能色谱柱。
柱温：40℃。
进样量：10 uL，
流动相：5 mol/L乙酸铵：乙腈，梯度洗脱条件见表2。
流速：0.2 mL/min。
表1 液相色谱梯度洗脱条件
2.2.6 质谱参考条件
离子源：电喷雾离子源（ESI）。
扫描极性：负离子扫描。
扫描方式：多反应监测（MRM）。
电喷雾电压：-4 000 V。
氮气（N2）N2温度：325℃。
氮气流速：12.0 L/min。
干燥气温度：250℃。
干燥气流速：10.0 L/min。
监测离子对信息、碰撞能量等见表2。
表2 目标化合物的监测离子对和碰撞能量
2.2.7 定性测定
按上述条件测定试样和标准工作溶液，如果试样的质量色谱峰保留时间与标准物质一致，允许偏差为±2.5%；定性离子对的相对丰度与浓度相当的标准工作溶液的相对丰度一致，相对丰度允许偏差不超过表4规定的范围，则可判断样品中存在相应的被测物。
表3 定性确证时相对离子丰度的最大允许偏差
2.2.8 定量
测试2.2.4中配置的曲线，得到关于峰面积与目标浓度的标准曲线，再对样品积分，得到峰面积，根据标准曲线得到浓度。
3 讨论与分析
3.1 建立数学模型
目前实验室建立的数学模型为：
式中：
X——试样中PFOS和PFOA的含量，单位为纳克每克（ng/g）；
ρ——依据标准曲线获得PFOS（或PFOA）的溶液浓度，单位为纳克每毫升（ng/mL）；
V——试样溶液体积，单位为毫升（mL）；
m——试样称样量，单位为克（g）。
3.2不确定度来源的识别
根据实验过程，识别不确定度来源，可以因果图1表示：
图1识别不确定度因果图
通常，各类实验都至少包含了活塞滴管滴定体积的重复性和称量操作的重复性。因此，各重复性分量合并为总试验的一个分量，并且利用方法确认的数值将其量化是合理的，由此导致对因果图的修订，见下图2：
图2 不确定度来源
因此，合成相对不确定度的公式为：
3.3不确定度分量的量化
3.3.1 重复性不确定度u（A）
整个检测过程的重复性测定所得重复性不确定度可以用来计算与各重复性有关的合成标准不确定度，它可由仪器响应的重复性、定容体积的重复性、称量的重复性、测量重复性等涵盖整个检测过程操作的重复性不确定度分量合成（但不包含仪器测量标准溶液浓度的重复性）。由于按经验定容体积的重复性、称量的重复性相对于很小，可忽略不计。测量重复性不确定度分量由在一定时间内对样品中的全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）含量进行重复10次测定，在准确度确认过程中得出重复10次方法测试的标准偏差如下：
表4 PFOS和PFOA重复性测试的记录表
故
（PFOS）=0.023；
（PFOA）=0.019。
3.3.2样品浓度不确定度u（C）
1）仪器产生的不确定度u（b）
样品浓度不确定度主要由仪器产生的不确定度u（b）、标准溶液的不确定度u（e）、线性拟合不确定度u（cf）和重复性的不确定度合成，而重复性的不确定度在上面已经进行计算，这里就不需要进行计算了。而仪器产生的不确定度u（b）主要由设备的校准和响应值、重复性合成，而响应值、重复性所引起的不确定度很小，可以忽略不计。而仪器的不确定度u（b）主要是设备的校准不确定度。经查询校准证书，得其扩展不确定度为Urel=6% k=2，故其相对标准不确定度为
=0.017。
2）线性拟合的不确定度u（c）
通过实验室的经验计算可得，当线性达到r2＞0.999以上时，线性拟合带来的
不确定度可忽略不计。
3）标准溶液不确定度u（e）
标准溶液不确定度u（e）主要由标液的不确定、标液稀释配置引起的不确定度和重复性不确定度。而重复性不确定度在上述已进行计算，因此标准溶液的不确定度u（e）主要是由标液不确定度和稀释不确定度合成。其中，经查询证书，可得全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）标液不确定度为U=0.05，k=2，则标液不确定度为：0.05/2=0.025。而稀释过程中，经检定，10mL容量瓶的允许误差为±0.02mL，按均匀分布换算成标准偏差：
=0.0115mL，使用与校正时温度不同引起的体积不确定度为：实验室的温度在±3℃间变化，水的体积膨胀系数为1.80×10-3℃-1，体积变化为10×3×1.8×10-3=0.054mL，按均匀分布，换算成
=0.0312mL。因此，标准溶液的不确定度u（e）为：
。
因此，样品浓度相对不确定度为：
3.3.3 定容体积不确定度u（V）
经查询校准证书检定，10mL移液器的不确定度为U=0.005mL，k=2，则其不确定度为0.0025mL，使用与校正时温度不同引起的体积不确定度为：实验室的温度在±3℃间变化，水的体积膨胀系数为1.80×10-3℃-1，体积变化为10×3×1.8×10-3=0.054mL，按均匀分布，换算成
=0.0312mL。因此，定容体积的不确定度u（V）为：
3.3.4 取样质量的不确定度u（m）
取样量m产生的不确定度主要由天平带来的不确定和重复性不确定度合成，而重复性不确定度在上面已经进行了计算，这里就不进行计算了。经查询校准证书，天平校准证书给出允差为±0.0005g。故天平不确定度为
g
其相对不确定度：
0.00029
3.3.5计算合成标准不确定度
表5 全氟辛烷磺酸（PFOS）各参数的相对标准不确定度
表6 全氟辛酸（PFOA）各参数的相对标准不确定度表
根据表5结果显示，当全氟辛烷磺酸（PFOS）测试浓度为12.061ng/g时，其合成不确定度为0.039*12.061=0.47ng/g；
扩展不确定度计算：K=2时，置信区间为95%，UC=K*U=2×0.47ng/g=0.94ng/g。因此，该方法测定样品为12.061ng/g，扩展不确定度为0.94ng/g，k=2。
故其不确定度表达式为：12.061±0.94ng/g，k=2。
根据表6结果显示，当全氟辛酸（PFOA）测试浓度为12.677ng/g时，其合成不确定度为0.036*12.677=0.46ng/g；
扩展不确定度计算：K=2时，置信区间为95%，UC=K*U=2×0.46ng/g=0.92ng/g。因此，该方法测定样品为12.677ng/g，扩展不确定度为0.92ng/g，k=2。
故其不确定度表达式为：12.677±0.92ng/g，k=2。
4 结论
分析测定过程中的各种不确定度来源于质量u（m）、浓度u（c）、定容体积u（V）和重复性
，计算各分量的不确定度，得到PFOS含量为12.061ng/g时，扩展不确定度为0.94ng/g，k=2；当PFOA含量为12.677ng/g时时，扩展不确定度为0.92ng/g，k=2。比较各不确定分量大小可知，高效液相色谱质谱法测定食品包装材料中PFOS和PFOA的不确定度主要来样品浓度和重复性，而样品浓度的不确定度来源于仪器产生的不确定度和标准溶液的不确定度。
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论文作者:梁巧莹1,何宇东2,龚伟海3
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/27
标签：不确定论文; 重复性论文; 标准论文; 辛烷论文; 溶液论文; 浓度论文; 甲醇论文; 《基层建设》2019年第16期论文;