液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定生活飲用水中全氟辛酸（PFOA）濃度的不確定度評(píng)定

王靜 周彤 賀瑤 趙毅力 張志達(dá) 周雯虹

（中國家用電器研究院，北京 100053）

淡水資源的日益稀缺已經(jīng)對(duì)日常生活構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅[1]。近年來，社會(huì)各方對(duì)環(huán)保問題的關(guān)注日益強(qiáng)烈，全氟辛酸（PFOA）在水中的含量成為了影響飲用水安全的主要因素之一。全氟辛酸（PFOA）的耐受力非常高，被認(rèn)為是目前最具挑戰(zhàn)的有機(jī)污染物，在多種不同的溫度和酸堿條件下都不能使其分解。根據(jù)EPA、歐洲、日本以及中國的研究機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，全氟辛酸（PFOA）以及它們的衍生物主要是通過呼吸道進(jìn)入人體，也可能是從飲用水或者食物中攝入，但是它們很少能被生物體排出[2]。持續(xù)攝入含有全氟辛酸（PFOA）的水可能給人類的身心健康帶來多種損害。

因此本研究對(duì)測(cè)定生活飲用水中全氟辛酸（PFOA）濃度進(jìn)行了不確定度的分析，同時(shí)對(duì)影響測(cè)定結(jié)果的各種不確定因素逐項(xiàng)分析及評(píng)定，為評(píng)定測(cè)量結(jié)果質(zhì)量提供依據(jù)。

1 不確定度評(píng)定

1.1 試劑與方法

1.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

甲醇（純度為99.9%），北京百靈威科技有限公司；乙酸銨，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；甲醇中全氟辛酸，壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司（100 μg/mL）；甲醇中13C4標(biāo)記全氟正辛酸，壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司（50 μg/mL）。

1.1.2 儀器與設(shè)備

液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀（LC-20AD/Triple QuandTM3500）；色譜柱：C18柱（3 μm）150 mm×2.1 mm；檢測(cè)器：Triple QuandTM3500 MS；掃描方式：MRM；離子源：電噴霧離子源（ESI）；流動(dòng)相：A 流動(dòng)相：0.005 mmol/L 乙酸銨，B 流動(dòng)相：甲醇；梯度洗脫：10%甲醇（5 min）―90%甲醇（12 min）―90%甲醇（12.1 min）―10%甲醇（14 min）；氮吹儀，北京萊伯泰儀器股份有限公司。

1.1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確吸取甲醇中全氟辛酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，并用甲醇水溶液逐級(jí)稀釋，配制濃度為1 000 μg/L 和100 μg/L 的全氟辛酸標(biāo)準(zhǔn)工作溶液；

準(zhǔn)確吸取甲醇中13C4標(biāo)記全氟正辛酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，并用甲醇定容，配制濃度為100 μg/L 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)標(biāo)工作溶液Ⅰ；

分別量取一定量的全氟辛酸標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（1 000 μg/L）、全氟辛酸標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（100 μg/L）和標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)標(biāo)工作溶液I（100 μg/L），并用甲醇水溶液定容，配制成全氟辛酸（PFOA）標(biāo)準(zhǔn)序列溶液，濃度分別為5 μg/L、10 μg/L、20 μg/L、50 μg/L、100 μg/L，內(nèi)標(biāo)濃度為10 μg/L[3]。

2 建立模型

生活飲用水中全氟辛酸（PFOA）的數(shù)學(xué)模型為公式（1）：

式中：

ρi為樣品中目標(biāo)待測(cè)物質(zhì)質(zhì)量濃度，ng/L；

C為進(jìn)樣質(zhì)量濃度，μg/L；

V1為樣品定容體積，mL；

V為水樣體積，L。

2.1 結(jié)果與分析

2.1.1 分析不確定度來源的識(shí)別

產(chǎn)生不確定度的來源主要有以下幾個(gè)方面：

（1）標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度，包括標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度，標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程引入的不確定度；

（2）由線性擬合產(chǎn)生的不確定度；

（3）樣品重復(fù)測(cè)定產(chǎn)生的不確定度；

（4）樣品處理過程產(chǎn)生的不確定度，包括樣品量取，樣品定容產(chǎn)生的不確定度。

2.1.2 不確定度的量化

2.1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(c1)

（1）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度引入的不確定度u1rel(c)

甲醇中全氟辛酸（PFOA）證書給出的標(biāo)準(zhǔn)值：100 μg/mL，相對(duì)擴(kuò)展不確定度（k=2）：3%，由純度引入的相對(duì)不確定度為：

甲醇中13C4標(biāo)記全氟正辛酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書給出的標(biāo)準(zhǔn)值：50 μg/mL，相對(duì)擴(kuò)展不確定度（k=2）：5%，由純度引入的相對(duì)不確定度為：

（2）標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程玻璃器皿引入的不確定度u1(v)

配制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線時(shí)采用10 mL 容量瓶，檢定證書給出其最大允許誤差為±0.02 mL，采用三角分布[4]，引入的不確定度分量為：

配制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線時(shí)采用5 mL 移液管，檢定證書給出其最大允許誤差為±0.05 mL，采用三角分布，引入的不確定度分量為：

配制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線時(shí)采用1 mL 移液管，檢定證書給出其最大允許誤差為±0.008 mL，采用三角分布，引入的不確定度分量為：

（3）溫度引入的不確定度u1(T)

10 mL 容量瓶、1 mL 移液管和5 mL 移液管，在實(shí)驗(yàn)室溫度（20±4）℃下進(jìn)行校準(zhǔn)，體積膨脹系數(shù)可以用來估算溫度變化對(duì)體積測(cè)量的影響。甲醇的體積膨脹系數(shù)為1.2×10-3/℃，由于溶質(zhì)的體積擴(kuò)張比例大，高于容器的體積擴(kuò)張，因此只考慮前者的影響。對(duì)體積測(cè)量所引入的不確定度分量分別為：

經(jīng)計(jì)算，將三個(gè)分量合成，得到標(biāo)準(zhǔn)溶液定容的不確定度分量為：

綜上，由標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

經(jīng)計(jì)算，urel(c1)=0.03。

2.1.2.2 由線性擬合產(chǎn)生的不確定度urel(c2)

擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線產(chǎn)生的不確定度是取5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列溶液測(cè)量3 次，得出對(duì)應(yīng)的峰面積比平均值A(chǔ)，采用最小二乘法擬合，擬合的線性回歸方程（b為斜率，a為截距），測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果如表1 所示。

表1 全氟辛酸（PFOA）曲線方程數(shù)據(jù)

利用表1 中全氟辛酸（PFOA）曲線方程數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，其中A為全氟辛酸（PFOA）峰面積比平均值，擬合校準(zhǔn)曲線，線性相關(guān)系數(shù)為0.999，其中B1=0.150 40，B0=0.073 43，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的平均值：

線性擬合標(biāo)準(zhǔn)偏差：

測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差為：

由線性擬合產(chǎn)生的相對(duì)不確定度為：

對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行6 次重復(fù)測(cè)量，即p=6；即得到被測(cè)樣品的溶液濃度c0=49.5 ng/L，結(jié)果如表2 所示，得到擬合工作曲線產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

表2 全氟辛酸（PFOA）的含量測(cè)定值（ng/L）

2.1.2.3 測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(ρs)

根據(jù)GB/T 5750.8-2023《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 第8部分：有機(jī)物指標(biāo)》，對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理，重復(fù)測(cè)定6 次，結(jié)果如表2 所示，其6 次重復(fù)測(cè)定結(jié)果的平均值49.5 ng/L；重復(fù)測(cè)量得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差：

2.1.2.4 樣品處理過程產(chǎn)生的不確定度urel(V1)

預(yù)處理：量取1 L 待測(cè)水樣，加入4.625 g 乙酸銨后pH值調(diào)節(jié)至6.8～7.0，每升水樣中加入100 μg/L 同位素內(nèi)標(biāo)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液100 μL，混勻。

活化：將混合型弱陰離子交換反相吸附劑（WAX）固相取柱連接到固相取裝置上，依次用5 mL 氨水-甲醇溶液、7 mL甲醇和10 mL 純水活化，將經(jīng)過預(yù)處理樣品全部上柱，流速控制在8 mL/min，上樣結(jié)束后用5 mL 乙酸水溶液和12 mL純水淋洗，吹干，負(fù)壓抽取15 min 吹干固相取柱，依次用5 mL 甲醇和7 mL 水-甲醇溶液進(jìn)行洗脫，收集全部洗脫液于15 mL 聚丙烯離心管中，氮吹，將收集的樣品在不大于40℃水浴溫度下氮吹至近干，用甲醇水溶液（3+7）復(fù)溶，渦旋混勻后待測(cè)定。

（1）電子天平校準(zhǔn)

檢定證書給出其檢定使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中最大允許誤差為±0.012 g，采用三角分布，引入的不確定度分量為：，得到稱量的相對(duì)不確定度分量為：

（2）量筒校準(zhǔn)

樣液預(yù)處理時(shí)使用10.0 mL 量筒和1 000 mL 量筒，檢定證書給出其檢定使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中最大允許誤差為±0.20 mL和±10 mL，采用三角分布，引入的不確定度分量為：

溫度變動(dòng)對(duì)體積測(cè)量的影響可以通過體積膨脹系數(shù)來進(jìn)行計(jì)算[5]。水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-3/℃，玻璃體積膨脹系數(shù)為2.6×10-5/oC，液體的體積膨脹明顯大于容量瓶的膨脹，對(duì)體積測(cè)量所引入的不確定度分量為：

經(jīng)計(jì)算將上述分量合成，得到體積測(cè)量的不確定度分量為：

經(jīng)計(jì)算量筒的引入的相對(duì)不確定度分量為：

綜上，樣品處理過程產(chǎn)生的不確定度為：

2.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度ucrel(X)

綜上所述，若各不確定度之間相互獨(dú)立、互不相關(guān)，按不確定度傳播率，可以求得合成相對(duì)不確定度。按公式計(jì)算得到全氟辛酸（PFOA）的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

計(jì)算得：ucrel(X)=0.035；

全氟辛酸（PFOA）含量為X=49.5 ng/L；

全氟辛酸（PFOA）含量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

置信概率為95%時(shí)，k=2，則擴(kuò)展不確定度U為：

因此，測(cè)量結(jié)果及不確定度表述：

全氟辛酸（PFOA）含量X=(49.5±3.4) ng/L（k=2）

3 結(jié)論

通過對(duì)生活飲用水中全氟辛酸（PFOA）含量的不確定度分析，考慮不確定度來源于標(biāo)準(zhǔn)溶液urel(c1)、線性擬合urel(c2)、測(cè)量重復(fù)性u(píng)rel(ρs)和樣品處理過程urel(V1)，計(jì)算各分量的不確定度，得到全氟辛酸（PFOA）含量為49.5 ng/L 時(shí)，擴(kuò)展不確定度為3.4 ng/L（k=2）。結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，在對(duì)全氟辛酸（PFOA）進(jìn)行含量測(cè)定時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)把控標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、線性擬合和樣品處理過程，其他因素的影響相對(duì)較小。該不確定度評(píng)定結(jié)果為客觀評(píng)價(jià)檢測(cè)方法與結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性提供了參考。