地毯中有害物質釋放量測量的不確定度評估

杜 平，譚玉靜，陳小軻

（上海市質量監(jiān)督檢驗技術研究院，上海200040）

0 引言

近年來，中國房地產與建筑裝飾業(yè)的飛速發(fā)展，帶動了我國建筑裝飾材料的快速發(fā)展。然而，一些有害物質超標的裝飾裝修材料充斥市場，給裝修施工人員和居住者的身體健康造成了嚴重的危害。導致室內空氣污染的物質種類繁多，其中揮發(fā)性有機物（VOC）是其污染的主要成分之一。按照世界衛(wèi)生組織所給的定義，揮發(fā)性有機化合物是沸點在50～260 ℃、常溫下以蒸氣形式存在于空氣中的一類有機物。VOC 最顯著的特性就是在施工過程中會大量揮發(fā)，隨后在相當長的時間內緩慢揮發(fā)[1-3]，它對人體健康的安全影響已成為人們必須面對、且必須重視的問題。

國家強制標準GB 18587—2001《室內裝飾裝修材料 地毯、地毯襯墊及地毯膠黏劑有害物質釋放限量》（以下簡稱GB 18587）中，對裝修裝飾材料的質量安全要求基本覆蓋了可能產生有害物質的地毯成品及其輔助原料，為地毯產品的生產、流通、銷售及使用提供了更有力的安全保障。本文依照JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》規(guī)定的方法，并參考《化學分析中不確定度的評估指南》[4]，對GB 18587 標準中所需的檢測過程進行不確定度評估，以提高檢測結果的可靠性。

1 試驗部分

1.1 測試原理

依據(jù)GB 18587—2001《室內裝飾裝修材料地毯、地毯襯墊及地毯膠黏劑有害物質釋放限量》附錄A、ISO 16000-6：2011《室內空氣 第6部分：室內易揮發(fā)性有機化合物的測定》中的方法，將試樣置于一定試驗條件（溫度、濕度、空氣流速和空氣交換率）的1 m3的環(huán)境試驗艙內保持24 h，其中，空氣采樣泵設置一定的流速，用Tenax TA吸附管采集一定量的空氣樣品，通過熱脫附-氣相色譜-質譜聯(lián)用儀進行定性定量分析。

1.2 儀器設備與試劑

1.2.1 儀器設備

JCL-2010（S）-A型數(shù)字皂膜流量計，濟南海納特科技有限公司；GILAIR PLUS 型空氣采樣泵，上海鯨德國際貿易有限公司VWH-1000 型1 m3環(huán)境氣候艙，濟南海納特科技有限公司；TD-UNITY-xr型熱脫附，上海鯨德國際貿易有限公司；7890B-5977A 型氣相色譜質譜聯(lián)用儀，美國Agilent 公司；EX2250型電子天平，美國奧豪斯。

1.2.2 試劑

4-苯基環(huán)己烯，BePure，純度96.1%；丁基羥基甲苯，BePur，純度100%；2-乙基己醇，ChemService，純度99.5%。

2 測量不確定度的主要來源

2.1 數(shù)學模型建立

建立樣品中的有害物質含量的數(shù)學模型：

式（1）中：

ρA——空氣樣品中目標分析物的質量濃度，mg/m3；

AA——樣品中目標分析物的峰面積，單位為面積單位；

bst——標準曲線的斜率；

CA——標準曲線與坐標軸的相交點，若標準曲線經(jīng)過原點，那么即為0；

V——采集樣品的體積，L。

有害物質釋放量按式（2）進行計算，即：

式（2）中：

EF——艙釋放量，mg/m2h；

CS——艙內空氣質量濃度，mg/m3；

N——艙空氣交換率，h-1；

L——材料/艙負荷比，m2/m3。

2.2 有害物質釋放量的不確定度的主要來源

由上述公式（1）和（2）可知，有害物質釋放量的不確定度主要來源于：標準溶液配制引入的不確定度，屬于合成不確定度；采樣過程引入的不確定度，屬于合成不確定度；樣品重復測量引入的不確定度，屬于A 類不確定度評定；檢測儀器引入的不確定度，屬于B類不確定度評定。

2.3 測量不確定度分量

2.3.1 標準溶液配制引入的不確定度Ur（CS）

2.3.1.1 標準物質的不確定度Ur（std）

查閱標準物質證書，可知標準物質的擴展不確定度，則其相對標準不確定度見表1。

表1 標準物質的標準不確定度

2-乙基己醇純度為±0.5%，假定為均勻分布，則相對標準不確定度為：

2.3.1.2 稱量引入的不確定度Ur（Dm）

用電子天平稱量標準物質10.0 mg，查閱天平檢定證書，最大允差為0.2 mg，假設為矩形分布，其標準不確定度為稱量的標準不確定度需計算兩次：一次為皮重，一次為總重，因此由電子天平的最大允許誤差引入的相對標準不確定度為：

2.3.1.3 移液器稀釋標準溶液引入的不確定度Ur(DV)

根據(jù)檢定證書，所用到的10 mL可調移液器的最大允差為±0.6%，假設為均勻分布，則10 mL可調移液器引入的體積不確定度為：

10 mL可調移液器引入的相對標準不確定度為：

標準溶液配制過程中共用移液器8次，則引入不確定度的三個分量的合成標準不確定度為：

2.3.2 采樣過程引入的不確定度Ur(V)

2.3.2.1 空氣采樣泵精密度引入的不確定度Urb(DVS)

根據(jù)采樣泵的使用，其精密度約為1%，假定其服從矩形分布，引入的相對標準不確定度為：

2.3.2.2 空氣采樣泵校準引入的不確度Urj(DVS)

由檢定證書得知，相對擴展不確定度為：U(rel)=0.8%，K=2。則樣品采樣體積引入的不確定度為：

采樣過程引入的不確定度為：

2.3.3 樣品重復測量引入的不確定度Ur(rep)

對樣品重復測定6 次，取平均值為檢驗結果，表2為測定的結果。

測量重復性引入的相對不確定度由6 次測量結果的平均值的相對標準偏差表示，以4-苯基環(huán)己烯為例進行表示：

2.3.4 檢測儀器引入的不確定度Ur(rel)

由檢定證書得知，儀器信噪比的相對擴展不確定度為U(rel)=6% ，K=2，則檢測儀器的不確定度為：

2.4 合成相對標準不確定度

為了計算相乘表示式的合成相對標準不確定度，以上分析的各不確定來源引入的不確定度相對獨立，將相對不確定度的各個分量代入下式，以4-苯基環(huán)己烯為例，其合成相對標準不確定度為：

2.5 擴展不確定度

以4-苯基環(huán)己烯為例，當測定結果為0.01 mg/m2h時，其合成標準不確定度為Uc=0.01×0.042=0.000 4 mg/m2h。當置信概率范圍為95%，擴展因子k=2時，擴展不確定度為：

U=0.000 4×2=0.001 mg/m2h。所以，結果表示為：（0.01±0.001）mg/m2h，k=2。

3種有機揮發(fā)物的不確定度分量及輸出結果詳見表3。

表3 3種有機揮發(fā)物的不確定度分量及輸出結果

3 結論

（1）地毯中有害物質釋放（以4-苯基環(huán)乙烯為例）輸出結果為（0.01±0.001）mg/m2h，k=2。

（2）由各影響因素的不確定度評定結果可見，不同參數(shù)如采樣體積、標準溶液、重復性等，它們對測量不確定度的貢獻值不同。

（3）從上述分析的結果來看，測量重復性和檢測儀器引入的不確定度在此次不確定度評定中是貢獻比較大的2個分量，而樣品的采樣體積引入的不確定度可忽略不計。

因此，在測試過程中，配制標準溶液力求精準，定期維護儀器，保證儀器穩(wěn)定性，建立和實施充分的內部質量控制計劃，以確保并證明檢測過程受控以及檢測結果的準確性和一致性。