顶空气相色谱法测定血中乙醇含量不确定度分析

何文芬，金广庆

（肇庆市公安局刑警支队，广东 肇庆 526060）

顶空气相色谱法测定血中乙醇含量不确定度分析

何文芬，金广庆*

（肇庆市公安局刑警支队，广东 肇庆 526060）

目的 对使用顶空气相色谱法测定血液中乙醇含量的方法进行不确定度分析。方法 使用顶空气相色谱法测定血液中乙醇的浓度，依据不确定度评定的相关文件，分析该方法不确定度的来源，量化各不确定度分量，评定合成标准不确定度和计算扩展不确定度。结果 根据使用顶空气相色谱法测定血液中乙醇含量方法的不确定度包括测试过程随机效应引起的标准不确定度U1（7.892×10-3），天平带来的标准不确定度U2（1.053×10-4），标准品纯度带来的标准不确定度U3（1.290×10-3），容量瓶带来的标准不确定度U4（1.290×10-4），移液枪管带来的标准不确定度U5（2.887×10-3），标准曲线带来的不确定度U6（7.069×10-3），可以得到合成标准不确定度Uc=0.0111，扩展不确定度Ur=0.0222。结论 使用顶空气相色谱法测定血液中乙醇含量结果的不确定度主要来源于样品的平行测定误差和标准曲线引入的不确定度。

不确定度；血液；乙醇；顶空气相色谱

不确定度是指由于测量误差的存在，对被测量值不能肯定的程度，它是测量结果质量的指标。不确定度愈小，所述结果与被测量的真值愈接近，质量越高，其使用价值越高。测量不确定度是目前对于误差分析中的最新理解和阐述，是实验室认可评审的重要内容。依据中国合格评定委员会（China National Accreditation Service for Conformity Assessment，CNAS）的要求和不确定度评定指导性文件［1］，本文参照GA/T842-2009所述方法［2］，使用顶空气相色谱（headspace gas chromatography coupled with flame ionization detector，HS-GC-FID）测定血液中乙醇的质量浓度，探讨检测结果不确定度的评估过程，通过评估检测结果的不确定度，使检测结果的表达更科学，并依据各不确定度分量的大小，针对性地控制产生这些分量的要素，以获得更准确的检测结果。

1 材料与方法

1.1 主要仪器

Agilent 7694E顶空进样器（美国Agilent公司）；Agilent6890N气相色谱仪（美国Agilent公司）；Sarto tius BSA224S电子天平（德国Sartotius公司）。

1.2 检测方法

1.2.1 标准溶液配制

乙醇标准溶液：称取8.008 g无水乙醇（含量不小于99.9%），置于100 mL容量瓶中，添加重蒸馏水至刻度，混匀，得8000 mg/100mL的乙醇储备液。将储备液依次稀释为4000、2000、1000 mg/100mL的乙醇标准溶液；内标物标准溶液：称取1.010 g正丁醇（含量不小于99.7%），置于500 mL容量瓶中，添加重蒸馏水至刻度，混匀，得200 mg/100mL正丁醇标准溶液。

1.2.2 标准曲线的测定

吸取0.49 mL空白血液3份，分别添加10 μ L浓度为1000、2000、4000 mg/100mL的乙醇标准溶液，得乙醇浓度为20、40、80 mg/100mL的血液样品，再分别添加0.10 mL正丁醇标准溶液，用专用瓶盖密封，混匀，置顶空进样器中加热10 min，进样测定。

1.2.3 检材的测定

吸取0.50 mL待测全血2份，分别加入样品瓶内，各加入0.10 mL正丁醇标准溶液，用专用瓶盖密封，混匀，置顶空进样器中加热10 min，进样测定。

1.2.4 仪器参数

顶空自动进样器：加热温度65℃；传输温度105℃；样品瓶加热平衡时间10 min；气相色谱仪：进样口温度：150℃； 色 谱 柱：HP-INNOWAX POLYETHYLENE GLYCOL 30.0m×320μ m×0.50μ m；柱温：初始温度80℃，保持1 min，升温速率15℃/min，至140℃，运行5 min；检测器：火焰离子化检测器（flame ionization detector，FID）。

2 结果与讨论

2.1 不确定度评定方法

不确定度的评定方法主要分A类评定和B类评定［3］。A类评定是指用对观测列进行统计分析方法来评定标准不确定度，表征A类标准不确定度分量的估计方差u2是由一系列重复观测值计算得到。B类评定指用不同于对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度，其标准不确定度分量的估计方差是根据有关信息来评定。

2.2 不确定度来源分析

依据检测过程和计算公式构建乙醇含量检验不确定度的来源（见表1）。

表1 不确定度的来源Table1 Source of the uncertainty

2.3 相对标准不确定度分量计算

2.3.1 测定重复性引起标准不确定度U1计算

样品均匀性，测定重复性不确定度属于A类不确定度评定。由于血液样品中乙醇含量不均匀引入的校正因子f无法估计，检测时通过样品添加抗凝剂，重复振摇等方法，确保血液中乙醇分布均匀，因此在计算中将此项忽略。而针对测定重复性引起的不确定度则依据JJF1059-1999测量不确定度评定与表示所述方法［3］，在规范化常规检测中，在重复性条件下对待检测样品进行了2次独立检测，以算术平均值作为检测结果，从过去检测数据中随机选取20组进行A类不确定度评定，数据见表2。

在规范化的常规检测中，对被检测样品都在重复条件下进行2次检测，则n=2，随机选取20组检测数据进行A类不确定度评定，则m=20，因此测定重复性引起的标准不确定度为：

其中 xij为第j组第i次检测的结果为i次检测的平均值；m为检测数据组；n是重现性条件下的测量次数。

2.3.2 天平的标准不确定度U2计算

天平可读性的不确定度：天平生产厂家给出的可读精度为0.1 mg，按矩形分布进行估计，则其标准不确定度为：

天平重复性的不确定度：天平生产厂家给出的标准偏差为0.1 mg，按正态分布进行计算，则其标准不确定度为：

表2 样品的检测数据及其平均值Table2 Measurement data and the average value of the samples

天平的线性不确定度：天平生产厂家给出的线性分量为±0.2 mg，采用三角形分布计算，则其不确定度为：

天平的合成标准不确定度U2为：

2.3.3 标准品纯度的标准不确定度U3计算

检测过程中使用的无水乙醇的纯度为（99.9± 0.1）%，按照三角形分布处理，其标准不确定度为：

使用的正丁醇的纯度为（99.7±0.3）%，则其标准不确定度为：

标准品纯度带来的合成标准不确定度为：

2.3.4 容量瓶的标准不确定度U4计算

100 mL容量瓶检定容量为（100±0.03）mL，500 mL容量瓶检定容量为（500±0.05）mL，按三角形分布，容量误差的标准不确定度为：

容量瓶带来的合成标准不确定度为：

2.3.5 移液枪管的标准不确定度U5计算

吸取血液样本使用1000 μL移液枪，其吸取500 μL样本的系统误差为±5 μL，按三角形分布计算，标准不确定度为：

吸取100μL正丁醇标准溶液使用移液枪的相对标准不确定度为：

移液枪管带来的合成标准不确定度为：

2.3.6 标准曲线的不确定度U6计算

实验得到标准曲线为Y=0.5795X-0.0165，相关系数为0.9996，其中X为乙醇的浓度，Y为乙醇和正丁醇峰面积的比值。Y为标准曲线拟合值，残差为测定值（Y）和标准曲线拟合值（Y）之差的绝对值（|Y-Y|）。标准曲线的不确定度来源于测定值和拟合值之间残差的标准偏差，计算结果见表3。

表3 标准曲线残差计算结果Table3 Residual deviation of the standard curve

根据标准曲线求得待测物质平均含量，由最小二乘法拟合标准不确定度，得到：

2.3.7 合成标准不确定度的计算

标准不确定度分量的评定如表4所示，血液中乙醇含量测定结果的不确定度主要由平行测定误差和标准曲线带来，而天平带来的标准不确定度U2、容量瓶带来的标准不确定度U4与其相比较小，根据等数量级原则，计算合成标准不确定度时可忽略不计。因此，

2.3.8 扩展不确定度的计算

扩展不确定度是确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。它是将相对扩展不确定度Ur乘以平均含量得到的，而相对扩展不确定Ur是在相对合成标准不确定度扩展了k倍得到的，即Ur=kUc， k称为包含因子。k值一般取2～3，在大多数情况下取k=2（置信概率为95%）。即Ur=0.0111×2=0.0222。

表4 标准不确定度分量Table4 Components of the standard uncertainty

3 结 论

本文参照GA/T842-2009［2］所述方法用顶空气相色谱法测定血中乙醇含量，其不确定度主要来源于平行测定误差和标准曲线，天平和容量瓶带来的标准不确定度相对较小。因此，在日常检验过程中应加强技术人员的培训，以减少实验操作对实验数据产生的不确定影响。除了严格按照检验程序进行操作外，还应加强对标准溶液购买和使用的管理，保证标准溶液质量，减少标准溶液带来的不确定度。

［1］ 中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南［M］.北京:中国计量出版社， 2002.

［2］ GA/T842-2009， 血液酒精含量的检测方法［S］.中华人民共和国公共安全行业标准， 2009-12-01.

［3］ JJF1059-1999，测量不确定度评定与表示［S］.国家质量技术监督局， 1999-05-01.

［4］ 王威，倪春芳，张润生，等.顶空气相色谱内标法测定人血中乙醇含量的不确定度评定［J］.刑事技术， 2009（3）:24-27.

［5］ 伊魁宇，王猛.标准曲线法进行定量检测的不确定度来源分析［J］.广州化工， 2012， 40（9）:143-144.

引用本文格式：何文芬， 金广庆.顶空气相色谱法测定血中乙醇含量不确定度分析 ［J］.刑事技术， 2015，40（5）:392-395.

Evaluation of Uncertainty in Measurement of Ethanol in Blood by HS-GC-FID

HE Wenfen， JIN Guangqing*
（Criminal Investigation Detachment， Zhaoqing Public Security Bureau， Guangdong Zhaoqing 526060， China）

Objective To establish a method for evaluation of uncertainty in determination of ethanol in blood by headspace gas chromatography coupled with fl ame ionization detector （HS-GC-FID）.Methods The concentration of ethanol in blood sample was analyzed by HS-GC-FID.According to the relevant documents for uncertainty evaluation， sources of uncertainty were analyzed， followed by calculation of component factors， combined standard uncertainty （Uc） and expanded uncertainty （Ur）.Results The standard uncertainties caused by random effects， balance， purity of the standard， fl ask， pipet and used standard curves were respective as 7.892×10-3（U1）， 1.053×10-4（U2）， 1.290×10-3（U3）， 1.290×10-4（U4）， 2.887×10-3（U5） and 7.069×10-3（U6）.On the basis of the data of U1～U6， the combined standard uncertainty （Uc=0.0111） and expanded uncertainty （Ur=0.0222） were obtained.Conclusions The uncertainty in the measurement of ethanol in blood derives mainly from parallel measuring error and importation of standard curves.

uncertainty； blood； ethanol； headspace gas chromatography coupled with fl ame ionization detector

DF795.1

A

1008-3650（2015）05-0392-04

10.16467/j.1008-3650.2015.05.011

何文芬（1983—），女，广东肇庆人，助理工程师，本科，研究方向为理化分析技术。 E-mail: 34154195@qq.com

金广庆，男，硕士，研究方向为理化分析技术。 E-mail: 12340555@qq.com

2014-11-26