液相色谱-质谱/质谱联用仪测定生活饮用水中全氟辛酸（PFOA）浓度的不确定度评定

王静 周彤 贺瑶 赵毅力 张志达 周雯虹

（中国家用电器研究院，北京 100053）

淡水资源的日益稀缺已经对日常生活构成了严重的威胁[1]。近年来，社会各方对环保问题的关注日益强烈，全氟辛酸（PFOA）在水中的含量成为了影响饮用水安全的主要因素之一。全氟辛酸（PFOA）的耐受力非常高，被认为是目前最具挑战的有机污染物，在多种不同的温度和酸碱条件下都不能使其分解。根据EPA、欧洲、日本以及中国的研究机构发现，全氟辛酸（PFOA）以及它们的衍生物主要是通过呼吸道进入人体，也可能是从饮用水或者食物中摄入，但是它们很少能被生物体排出[2]。持续摄入含有全氟辛酸（PFOA）的水可能给人类的身心健康带来多种损害。

因此本研究对测定生活饮用水中全氟辛酸（PFOA）浓度进行了不确定度的分析，同时对影响测定结果的各种不确定因素逐项分析及评定，为评定测量结果质量提供依据。

1 不确定度评定

1.1 试剂与方法

1.1.1 实验试剂与仪器

甲醇（纯度为99.9%），北京百灵威科技有限公司；乙酸铵，国药集团化学试剂有限公司；甲醇中全氟辛酸，坛墨质检科技股份有限公司（100 μg/mL）；甲醇中13C4标记全氟正辛酸，坛墨质检科技股份有限公司（50 μg/mL）。

1.1.2 仪器与设备

液相色谱-质谱/质谱联用仪（LC-20AD/Triple QuandTM3500）；色谱柱：C18柱（3 μm）150 mm×2.1 mm；检测器：Triple QuandTM3500 MS；扫描方式：MRM；离子源：电喷雾离子源（ESI）；流动相：A 流动相：0.005 mmol/L 乙酸铵，B 流动相：甲醇；梯度洗脱：10%甲醇（5 min）―90%甲醇（12 min）―90%甲醇（12.1 min）―10%甲醇（14 min）；氮吹仪，北京莱伯泰仪器股份有限公司。

1.1.3 标准曲线的绘制

准确吸取甲醇中全氟辛酸标准溶液，并用甲醇水溶液逐级稀释，配制浓度为1 000 μg/L 和100 μg/L 的全氟辛酸标准工作溶液；

准确吸取甲醇中13C4标记全氟正辛酸标准溶液，并用甲醇定容，配制浓度为100 μg/L 标准内标工作溶液Ⅰ；

分别量取一定量的全氟辛酸标准工作溶液（1 000 μg/L）、全氟辛酸标准工作溶液（100 μg/L）和标准内标工作溶液I（100 μg/L），并用甲醇水溶液定容，配制成全氟辛酸（PFOA）标准序列溶液，浓度分别为5 μg/L、10 μg/L、20 μg/L、50 μg/L、100 μg/L，内标浓度为10 μg/L[3]。

2 建立模型

生活饮用水中全氟辛酸（PFOA）的数学模型为公式（1）：

式中：

ρi为样品中目标待测物质质量浓度，ng/L；

C为进样质量浓度，μg/L；

V1为样品定容体积，mL；

V为水样体积，L。

2.1 结果与分析

2.1.1 分析不确定度来源的识别

产生不确定度的来源主要有以下几个方面：

（1）标准溶液引入的不确定度，包括标准物质引入的不确定度，标准溶液配制过程引入的不确定度；

（2）由线性拟合产生的不确定度；

（3）样品重复测定产生的不确定度；

（4）样品处理过程产生的不确定度，包括样品量取，样品定容产生的不确定度。

2.1.2 不确定度的量化

2.1.2.1 标准溶液引入的相对标准不确定度urel(c1)

（1）标准物质纯度引入的不确定度u1rel(c)

甲醇中全氟辛酸（PFOA）证书给出的标准值：100 μg/mL，相对扩展不确定度（k=2）：3%，由纯度引入的相对不确定度为：

甲醇中13C4标记全氟正辛酸标准物质证书给出的标准值：50 μg/mL，相对扩展不确定度（k=2）：5%，由纯度引入的相对不确定度为：

（2）标准溶液配制过程玻璃器皿引入的不确定度u1(v)

配制标准工作曲线时采用10 mL 容量瓶，检定证书给出其最大允许误差为±0.02 mL，采用三角分布[4]，引入的不确定度分量为：

配制标准工作曲线时采用5 mL 移液管，检定证书给出其最大允许误差为±0.05 mL，采用三角分布，引入的不确定度分量为：

配制标准工作曲线时采用1 mL 移液管，检定证书给出其最大允许误差为±0.008 mL，采用三角分布，引入的不确定度分量为：

（3）温度引入的不确定度u1(T)

10 mL 容量瓶、1 mL 移液管和5 mL 移液管，在实验室温度（20±4）℃下进行校准，体积膨胀系数可以用来估算温度变化对体积测量的影响。甲醇的体积膨胀系数为1.2×10-3/℃，由于溶质的体积扩张比例大，高于容器的体积扩张，因此只考虑前者的影响。对体积测量所引入的不确定度分量分别为：

经计算，将三个分量合成，得到标准溶液定容的不确定度分量为：

综上，由标准溶液配制引入的相对标准不确定度为：

经计算，urel(c1)=0.03。

2.1.2.2 由线性拟合产生的不确定度urel(c2)

拟合标准曲线产生的不确定度是取5 个标准系列溶液测量3 次，得出对应的峰面积比平均值A，采用最小二乘法拟合，拟合的线性回归方程（b为斜率，a为截距），测量数据和计算结果如表1 所示。

表1 全氟辛酸（PFOA）曲线方程数据

利用表1 中全氟辛酸（PFOA）曲线方程数据进行线性拟合，其中A为全氟辛酸（PFOA）峰面积比平均值，拟合校准曲线，线性相关系数为0.999，其中B1=0.150 40，B0=0.073 43，计算其标准溶液浓度的平均值：

线性拟合标准偏差：

测量的标准曲线的标准差为：

由线性拟合产生的相对不确定度为：

对被测样品进行6 次重复测量，即p=6；即得到被测样品的溶液浓度c0=49.5 ng/L，结果如表2 所示，得到拟合工作曲线产生的相对标准不确定度：

表2 全氟辛酸（PFOA）的含量测定值（ng/L）

2.1.2.3 测量重复性引入的相对标准不确定度urel(ρs)

根据GB/T 5750.8-2023《生活饮用水标准检验方法 第8部分：有机物指标》，对水样进行预处理，重复测定6 次，结果如表2 所示，其6 次重复测定结果的平均值49.5 ng/L；重复测量得到的标准偏差：

2.1.2.4 样品处理过程产生的不确定度urel(V1)

预处理：量取1 L 待测水样，加入4.625 g 乙酸铵后pH值调节至6.8～7.0，每升水样中加入100 μg/L 同位素内标混合标准溶液100 μL，混匀。

活化：将混合型弱阴离子交换反相吸附剂（WAX）固相取柱连接到固相取装置上，依次用5 mL 氨水-甲醇溶液、7 mL甲醇和10 mL 纯水活化，将经过预处理样品全部上柱，流速控制在8 mL/min，上样结束后用5 mL 乙酸水溶液和12 mL纯水淋洗，吹干，负压抽取15 min 吹干固相取柱，依次用5 mL 甲醇和7 mL 水-甲醇溶液进行洗脱，收集全部洗脱液于15 mL 聚丙烯离心管中，氮吹，将收集的样品在不大于40℃水浴温度下氮吹至近干，用甲醇水溶液（3+7）复溶，涡旋混匀后待测定。

（1）电子天平校准

检定证书给出其检定使用的计量标准中最大允许误差为±0.012 g，采用三角分布，引入的不确定度分量为：，得到称量的相对不确定度分量为：

（2）量筒校准

样液预处理时使用10.0 mL 量筒和1 000 mL 量筒，检定证书给出其检定使用的计量标准中最大允许误差为±0.20 mL和±10 mL，采用三角分布，引入的不确定度分量为：

温度变动对体积测量的影响可以通过体积膨胀系数来进行计算[5]。水的体积膨胀系数为2.1×10-3/℃，玻璃体积膨胀系数为2.6×10-5/ºC，液体的体积膨胀明显大于容量瓶的膨胀，对体积测量所引入的不确定度分量为：

经计算将上述分量合成，得到体积测量的不确定度分量为：

经计算量筒的引入的相对不确定度分量为：

综上，样品处理过程产生的不确定度为：

2.2 合成标准不确定度ucrel(X)

综上所述，若各不确定度之间相互独立、互不相关，按不确定度传播率，可以求得合成相对不确定度。按公式计算得到全氟辛酸（PFOA）的合成相对标准不确定度：

计算得：ucrel(X)=0.035；

全氟辛酸（PFOA）含量为X=49.5 ng/L；

全氟辛酸（PFOA）含量的合成标准不确定度：

置信概率为95%时，k=2，则扩展不确定度U为：

因此，测量结果及不确定度表述：

全氟辛酸（PFOA）含量X=(49.5±3.4) ng/L（k=2）

3 结论

通过对生活饮用水中全氟辛酸（PFOA）含量的不确定度分析，考虑不确定度来源于标准溶液urel(c1)、线性拟合urel(c2)、测量重复性urel(ρs)和样品处理过程urel(V1)，计算各分量的不确定度，得到全氟辛酸（PFOA）含量为49.5 ng/L 时，扩展不确定度为3.4 ng/L（k=2）。结果分析发现，在对全氟辛酸（PFOA）进行含量测定时，应重点把控标准溶液的配制、线性拟合和样品处理过程，其他因素的影响相对较小。该不确定度评定结果为客观评价检测方法与结果的可靠性和准确性提供了参考。