液相色譜-質譜/質譜聯用儀測定生活飲用水中全氟辛酸（PFOA）濃度的不確定度評定

王靜 周彤 賀瑤 趙毅力 張志達 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對日常生活構成了嚴重的威脅[1]。近年來，社會各方對環保問題的關注日益強烈，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，被認為是目前最具挑戰的有機污染物，在多種不同的溫度和酸堿條件下都不能使其分解。根據EPA、歐洲、日本以及中國的研究機構發現，全氟辛酸（PFOA）以及它們的衍生物主要是通過呼吸道進入人體，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。

因此本研究對測定生活飲用水中全氟辛酸（PFOA）濃度進行了不確定度的分析，同時對影響測定結果的各種不確定因素逐項分析及評定，為評定測量結果質量提供依據。

1 不確定度評定

1.1 試劑與方法

1.1.1 實驗試劑與儀器

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

1.1.2 儀器與設備

液相色譜-質譜/質譜聯用儀（LC-20AD/Triple QuandTM3500）；色譜柱：C18柱（3 μm）150 mm×2.1 mm；檢測器：Triple QuandTM3500 MS；掃描方式：MRM；離子源：電噴霧離子源（ESI）；流動相：A 流動相：0.005 mmol/L 乙酸銨，B 流動相：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 標準曲線的繪制

準確吸取甲醇中全氟辛酸標準溶液，并用甲醇水溶液逐級稀釋，配制濃度為1 000 μg/L 和100 μg/L 的全氟辛酸標準工作溶液；

準確吸取甲醇中13C4標記全氟正辛酸標準溶液，并用甲醇定容，配制濃度為100 μg/L 標準內標工作溶液Ⅰ；

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

2 建立模型

生活飲用水中全氟辛酸（PFOA）的數學模型為公式（1）：

式中：

ρi為樣品中目標待測物質質量濃度，ng/L；

C為進樣質量濃度，μg/L；

V1為樣品定容體積，mL；

V為水樣體積，L。

2.1 結果與分析

2.1.1 分析不確定度來源的識別

產生不確定度的來源主要有以下幾個方面：

（1）標準溶液引入的不確定度，包括標準物質引入的不確定度，標準溶液配制過程引入的不確定度；

（2）由線性擬合產生的不確定度；

（3）樣品重復測定產生的不確定度；

（4）樣品處理過程產生的不確定度，包括樣品量取，樣品定容產生的不確定度。

2.1.2 不確定度的量化

2.1.2.1 標準溶液引入的相對標準不確定度urel(c1)

（1）標準物質純度引入的不確定度u1rel(c)

甲醇中全氟辛酸（PFOA）證書給出的標準值：100 μg/mL，相對擴展不確定度（k=2）：3%，由純度引入的相對不確定度為：

甲醇中13C4標記全氟正辛酸標準物質證書給出的標準值：50 μg/mL，相對擴展不確定度（k=2）：5%，由純度引入的相對不確定度為：

（2）標準溶液配制過程玻璃器皿引入的不確定度u1(v)

配制標準工作曲線時采用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：

配制標準工作曲線時采用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：

配制標準工作曲線時采用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，在實驗室溫度（20±4）℃下進行校準，體積膨脹系數可以用來估算溫度變化對體積測量的影響。甲醇的體積膨脹系數為1.2×10-3/℃，由于溶質的體積擴張比例大，高于容器的體積擴張，因此只考慮前者的影響。對體積測量所引入的不確定度分量分別為：

經計算，將三個分量合成，得到標準溶液定容的不確定度分量為：

綜上，由標準溶液配制引入的相對標準不確定度為：

經計算，urel(c1)=0.03。

2.1.2.2 由線性擬合產生的不確定度urel(c2)

擬合標準曲線產生的不確定度是取5 個標準系列溶液測量3 次，得出對應的峰面積比平均值A，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），測量數據和計算結果如表1 所示。

表1 全氟辛酸（PFOA）曲線方程數據

利用表1 中全氟辛酸（PFOA）曲線方程數據進行線性擬合，其中A為全氟辛酸（PFOA）峰面積比平均值，擬合校準曲線，線性相關系數為0.999，其中B1=0.150 40，B0=0.073 43，計算其標準溶液濃度的平均值：

線性擬合標準偏差：

測量的標準曲線的標準差為：

由線性擬合產生的相對不確定度為：

對被測樣品進行6 次重復測量，即p=6；即得到被測樣品的溶液濃度c0=49.5 ng/L，結果如表2 所示，得到擬合工作曲線產生的相對標準不確定度：

表2 全氟辛酸（PFOA）的含量測定值（ng/L）

2.1.2.3 測量重復性引入的相對標準不確定度urel(ρs)

根據GB/T 5750.8-2023《生活飲用水標準檢驗方法 第8部分：有機物指標》，對水樣進行預處理，重復測定6 次，結果如表2 所示，其6 次重復測定結果的平均值49.5 ng/L；重復測量得到的標準偏差：

2.1.2.4 樣品處理過程產生的不確定度urel(V1)

預處理：量取1 L 待測水樣，加入4.625 g 乙酸銨后pH值調節至6.8～7.0，每升水樣中加入100 μg/L 同位素內標混合標準溶液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，將經過預處理樣品全部上柱，流速控制在8 mL/min，上樣結束后用5 mL 乙酸水溶液和12 mL純水淋洗，吹干，負壓抽取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）復溶，渦旋混勻后待測定。

（1）電子天平校準

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

（2）量筒校準

樣液預處理時使用10.0 mL 量筒和1 000 mL 量筒，檢定證書給出其檢定使用的計量標準中最大允許誤差為±0.20 mL和±10 mL，采用三角分布，引入的不確定度分量為：

溫度變動對體積測量的影響可以通過體積膨脹系數來進行計算[5]。水的體積膨脹系數為2.1×10-3/℃，玻璃體積膨脹系數為2.6×10-5/oC，液體的體積膨脹明顯大于容量瓶的膨脹，對體積測量所引入的不確定度分量為：

經計算將上述分量合成，得到體積測量的不確定度分量為：

經計算量筒的引入的相對不確定度分量為：

綜上，樣品處理過程產生的不確定度為：

2.2 合成標準不確定度ucrel(X)

綜上所述，若各不確定度之間相互獨立、互不相關，按不確定度傳播率，可以求得合成相對不確定度。按公式計算得到全氟辛酸（PFOA）的合成相對標準不確定度：

計算得：ucrel(X)=0.035；

全氟辛酸（PFOA）含量為X=49.5 ng/L；

全氟辛酸（PFOA）含量的合成標準不確定度：

置信概率為95%時，k=2，則擴展不確定度U為：

因此，測量結果及不確定度表述：

全氟辛酸（PFOA）含量X=(49.5±3.4) ng/L（k=2）

3 結論

通過對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準溶液urel(c1)、線性擬合urel(c2)、測量重復性urel(ρs)和樣品處理過程urel(V1)，計算各分量的不確定度，得到全氟辛酸（PFOA）含量為49.5 ng/L 時，擴展不確定度為3.4 ng/L（k=2）。結果分析發現，在對全氟辛酸（PFOA）進行含量測定時，應重點把控標準溶液的配制、線性擬合和樣品處理過程，其他因素的影響相對較小。該不確定度評定結果為客觀評價檢測方法與結果的可靠性和準確性提供了參考。