高效液相色谱法测定皮革和毛皮中六价铬含量测量不确定度评定

郭小强

[中纺标（福建）检测有限公司，518000 ]

1 引言

在皮革和毛皮生产和加工过程中加入了含铬复鞣剂、含铬的染料和颜料使皮革中含有铬，在特殊条件下由其他价态的铬转化为六价铬。研究表明，六价铬可以通过皮肤、汗液、呼吸道和消化道被身体吸收，影响细胞的氧化与还原，对消化道与呼吸道产生致癌、病变等作用等。因此，在我国，对皮革和毛皮六价铬含量都有严格的要求。为了对测量过程中可能影响测试结果的各不确定度分量进行了分析与评定，现以GB/T 38402—2019《皮革和毛皮 化学试验 六价铬含量的测定：色谱法》[1]对皮革和毛皮中的六价铬含量进行测定，并对其结果的测量不确定度进行分析与评定。

2 试验

2.1 原理与方案

2.1.1 原理

用磷酸盐缓冲液萃取试中的可溶性六价铬，过滤后用带DAD 检测器的离子交换色谱测定萃取液中的六价铬含量。

2.1.2 方案

取代表性样品，平行制6 个试样，依据 GB/T 38402，将样品剪碎，混匀，称取2 g,精确至0.001 g，置于250 mL 锥形瓶中，加入100 mL 已排气的磷酸盐缓冲液，插入导气管（导气管不得接触液面），向锥形瓶中通入氩气或氮气，流量为（50±10）mL /min，5 min 后移取导气管，加入试样并盖好磨口塞，置于振荡器内室温（18～26 ℃）水浴萃取（180±5）min,振荡频率（100±10）次/min 将滤液转移至分析瓶中，待测。采用高效液相色谱仪进行定性、定量检测。对试验结果的不确定度进行评定。

2.2 方法标准

按 照GB/T 38402 试 验， 依 据JJF 1059.1—2012[2]评定六价铬含量测量不确定度。

2.3 样品与制备

2.3.1 样品

样品规格皮革为长条宽约10 mm,毛皮为长和宽均小于 4 mm 的碎块，样品均为含有六价铬的皮革和毛皮（样品为客户送检留样）。

2.3.2 制备试样

将样品剪碎、混匀，每个试样称取 （2.0±0.001）g，加入萃取液。

2.4 仪器与试剂

2.4.1 仪器

Agilent 1260高效液相色谱仪(配有紫外检测器，美国安捷伦公司)；BSA223S 电子天平（精度为0.1 mg，赛多利斯科学仪器有限公司）；AS-24/316L水浴恒温振荡器(瑞邦机电设备厂)；移液管（0.25、2.0、5.0 和25.0 mL），容量瓶（25、100 mL）；100 mL 量筒。

2.4.2 试剂

六价铬溶液；磷酸（纯度85%，分析纯，上海羽朵有限公司）；磷酸氢二钾（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）。

2.5 步骤

2.5.1 试验

取代表性的样品，平行制6 个试样，依据GB/T 38402，将样品剪碎，混匀，称取2 g,精确至0.001 g，置于250 mL 锥形瓶中，加入100 mL 已排气的磷酸盐缓冲液，插入导气管（导气管不得接触液面），向锥形瓶中通入氩气或氮气，流量为（50±10） mL/min，5 min 后移取导气管，加入试样并盖好磨口塞，置于振荡器内室温（18～26 ℃）水浴萃取（180±5） min,振荡频率（100±10）次/min（注1：振荡过程中注意避免试样黏附在液面上方的瓶壁上。）[注：因萃取条件对本方法的试验结果有直接影响，用不同的萃取条件（如萃取溶剂、pH 值、萃取时间等）得到的结果与本方法得到的结果之间无可比性]。

萃取结束后用滤膜过滤，然后检查萃取液的pH 值。pH 值应在7.0～8.0 之间，如果超出该范围，则要减少称样质量重新进行萃取（注：取样质量减少时，方法的检出限将会提高）。将滤液转移至分析瓶中，待测。采用高效液相色谱仪进行定性、定量检测。对试验结果的不确定度进行评定。

2.5.2 评定测量结果的不确定度

在该试验中测量方法的主要步骤为试样称量、试样萃取、标准使用液的制备。从试验步骤和数学模型两方面分析试验测量过程中的不确定度,在此过程中有A 类不确定度（仪器、试验方法）也有B类不确定度（天平称量、移液管的使用）。高效液相色谱法皮革和毛皮中六价铬含量的测量的不确定度，主要有以下几个来源：

——重复性测量引入的不确定度urel（）；

——萃取液移取引入的不确定度urel（V）；

——标准溶液制备及测试过程引入的不确定度urel（s），包括标准储备液引入的不确定度urel（s1），标准工作溶液浓度配制引入的不确定度urel（s2），标准工作曲线拟合产生的不确定度urel（s3）；

——试样称量引入的不确定度urel（m）。

3 评估试验

依据GB/T 38402 中的随机抽取有代表性的试样，将样品剪碎、混匀；建立数学模型，计算皮革和毛皮样品中的六价铬含量。

式中：

WCr（VI）——试样中的六价铬含量，单位为毫克每千克（mg/kg）；

b——校准工作曲线的截距；

V0——试样加入的萃取液体积，单位为毫升（mL）；

VC——标准工作溶液的进样体积，单位为毫升（mL）；

VM——分析液的进样体积，单位为毫升（mL）；

m——称取试样的质量，单位为克（g）；

F——标准工作曲线的斜率。

4 标准不确定度分量的评定

4.1 样品重复性测试引入的相对标准不确定度分量

对含有甲醛的同一毛皮或皮革样品进行6 次平行试验，以6 次测量平均值作为测量结果，计算平均值标准偏差及相对标准不确定度计算公式为：

试验结果见表1：

表1 重复性测试引入的相对标准不确定度

4.2 试验体积相对标准不确定度urel( V )分量的评定

4.2.1 试验体积标准不确定度urel（V）

根据JJG 196—2006《常用玻璃量器》[3]规定，100 mL 量出式量筒容量允差为±1.0 mL，按三角分布，则量筒的校准标准不确定度uspel（V100mL）为：

所以试样加入萃取介质磷酸盐缓冲液时用100 mL 的量筒引入的体积相对标准不确定度urel1（V100mL）为：

4.2.2 试验体积相对标准不确定度urel（V）的合成

试验体积引入相对标准不确定度urel（V）为：

4.3 配制六价铬标准系列溶液的相对标准不确定度urel( CS3 )

六价铬标准溶液配制过程：取用市场销售提供的有证水中六价铬溶液标准物质，作为标准储备液，其浓度为S1=1 000 mg/L，再取0.1 mL 的储备液定容至100 mL，作为标准溶液，其浓度为1 mg/L。标准溶液所引入的不确定度urel主要来自于移取、稀释、定容过程产生的不确定度。标准溶液定容及稀释引入的不确定度：定容和稀释过程的不确定度来源于1 mL 的分度吸管和100 mL 的容量瓶，则

4.3.1 100 mL 的容量瓶引入的体积相对标准不确定度urel2（V100mL）

根据JJG 196—2006《常用玻璃量器》规定，100 mL 容量瓶的允差为±0.2 mL，按三角分布，则容量瓶的校准标准不确定度urel2（V100mL）为：

4.3.2 0.25 mL 的分度吸管引入的体积相对标准不确定度urel3（V100mL）

根据JJG 196—2006 规定，0.25 mL A 级移液管容量允差为±0.004 mL，按三角分布则0.25 mLA 级移液管的校准标准不确定度uspel（V0.25mL）为：

标准溶液引入的不确定度urel为：

六价铬标准系列溶液的配制过程：取用市场销售提供的浓度为S1=100 0 mg/L ·的有证六价铬标准溶液（S1）0.1 mL，用三级水定容到100 mL，做为标准溶液S2，其六价铬浓度为1 mg/L。再按以下方案用磷酸盐缓冲液和外标溶液稀释S2，得到5 种系列校正溶液S3：

——1.25 mL S2 + 23.75 mL 磷酸盐缓冲液至25 mL，六价铬浓度为0.05 mg/L；

——2.5 mL S2 + 22.5 mL 磷酸盐缓冲液至25 mL，六价铬浓度为0.1 mg/L；

——5 mL S2 + 20 mL 磷酸盐缓冲液至25 mL，六价铬浓度为0.2 mg/L；

——12.5 mL S2 + 12.5 mL 磷酸盐缓冲液至25 mL，六价铬浓度为0.5 mg/L；

——25 mL S2 + 0 mL 磷酸盐缓冲液至25 mL，六价铬浓度为1 mg/L。

以上稀释过程的不确定度来源于移取六价铬标准溶液（S1）的0.25 mL 分度移液管、25 mL 容量瓶，配制S3 所用的2 mL、5 mL、25 mL 的移液管和25 mL 容量瓶，以及定容所用的磷酸盐缓冲液。

根据JJG 196 规定2.0 mLA 级移液管容量允差为±0.015 mL，按三角分布，则2.0 mL A级移液管的校准标准不确定度uspel（V2.0mL）为：

根据JJG 196 规定5.0 mLA 级移液管容量允差为±0.02 mL，按三角分布，则5.0 mL A 级移液管的校准标准不确定度uspel（V5.0mL）为：

根据JJG 196 规定25.0 mLA 级移液管容量允差为±0.10 mL，按三角分布，则25.0 mL A 级移液管的校准标准不确定度uspel（V25.0mL）为：

根据JJG 196 规定25.0 mLA 级容量瓶容量允差为±0.03 mL，按三角分布则25.0 mL A级容量瓶的校准标准不确定度uspel（V25.0mL）为：

4.4 拟合工作曲线的相对标准不确定度urel ( )

配制含有六价铬外标的6 个浓度级别（0.05、0.1、0.2、0.5 和1 mg/L）的六价铬标准溶液,上机测试得到线性拟合方程为y= 243.52x- 0.596 7，R2= 0.999 5。测定样品萃取液6 次，得到样品浓度平均值，其测量不确定度计算公式为：

式中：

SR——回归曲线的残差的标准偏差；

P——样品溶液测定的总次数；

n——标准溶液测定的总次数；

a——拟合直线的斜率；

b——拟合直线的截距；

Yi——各级标准溶液实测的峰面积；

Ci——各级标准溶液理论浓度，单位为毫克每升（mg/L）；

计算结果见表2：

表2 线性拟合引入的不确定度分析

4.5 样品质量引入的不确定度urel (m)

按GB/T 38402 要求样品称量准确至10 mg，该准确级天平的MPE 为0.1 mg，样品质量是由二次称量所得，天平线性MPE 为矩形分布，故由天平MPE 导致的不确定度urel（m）为:

4.6 六价铬含量的相对不确定度urel[Cr(VI)]的合成

因各不确定度分量相互独立，因此，试样中六价铬含量的相对合成不确定度urel[Cr(VI)]计算如下：

4.7 扩展不确定度

在没有特殊要求的情况下，按国际惯例，取扩展因子k=2，故六价铬的扩展不确定度UCr（VI）为：

4.8 测量不确定度报告

由GB/T 38402 测定试样中的六价铬含量时，当试样中的六价铬含量为5.3 mg/kg 时，其扩展不确定度为0.4 mg/kg，扩展因子k=2。

4.9 分析与讨论

用外标法对试样中六价铬含量进行测定时，由配制标准系列溶液引入的不确定度是最大的，其次是重复性测定引入的不确定度，再者是试样称量引入的不确定度。本文为测定皮革和毛皮试样中六价铬含量提供了扩展不确定度的结果参考，试验中应尽量保持仪器稳定性，可通过对标准系列工作溶液的多次测量，制备平行样等方法来缩小试验的测量不确定度，以确保试验结果更精确。

5 结论

采用高效液相色谱法分析皮革和毛皮试样中六价铬含量测定的不确定度来源后，得出测定六价铬含量的扩展不确定度为：0.4 mg/kg 当皮革和毛皮试样中的六价铬含量为5.3 mg/kg 时，其扩展不确定度为0.4 mg/kg，扩展因子k=2。