芮曉東，許永，張霞，劉巍，楊帥，金永燦，曹紅云，陳永寬，繆明明

（云南煙草科學(xué)研究院煙草化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650106）

卷煙主流煙氣中NNK測(cè)量不確定度評(píng)定＊

芮曉東，許永，張霞，劉巍，楊帥，金永燦，曹紅云，陳永寬，繆明明

（云南煙草科學(xué)研究院煙草化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650106）

對(duì)氣相色譜–熱能分析聯(lián)用法測(cè)定卷煙主流煙氣總粒相物中NNK含量的測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定，分析了NNK含量檢測(cè)的影響因素，計(jì)算了不確定度分量及合成不確定度，當(dāng)NNK含量測(cè)定結(jié)果為27.4 ng／支時(shí)，擴(kuò)展不確定度為2.0 ng／支。

氣相色譜；熱能分析聯(lián)用法；卷煙；NNK；測(cè)量不確定度

煙草特有亞硝胺（TSNAs）是一類僅存在于煙草及煙氣中的N-亞硝胺化合物，屬于器官特異性致癌物質(zhì)，其作用的主要靶器官是肺部組織。4-（甲基亞硝胺基）-1-（3-吡啶基）-1-丁酮（NNK）是TSNAs中較為重要的一種物質(zhì)，是煙草在調(diào)制、發(fā)酵和燃燒時(shí)，由仲胺和叔胺生物堿與硝酸鹽或亞硝酸鹽發(fā)生亞硝化反應(yīng)生成的。隨著我國(guó)加入《國(guó)際煙草控制框架公約》，吸煙與健康的問(wèn)題越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，煙氣中TSNAs的控制與檢測(cè)也得到高度重視，煙草質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢測(cè)數(shù)據(jù)的有效性直接影響減害工作的實(shí)施，因此探討卷煙主流煙氣中TSNAs檢測(cè)數(shù)據(jù)的有效性具有重要意義。1993年國(guó)標(biāo)計(jì)量局公布了《測(cè)量不確定度表示指南》［1］。近年來(lái)，不確定度作為一種衡量檢測(cè)結(jié)果可靠性及可信賴程度的重要指標(biāo)受到人們的廣泛重視，陸續(xù)在化學(xué)計(jì)量學(xué)界得到應(yīng)用［2–8］。筆者采用氣相色譜–熱能分析聯(lián)用法測(cè)定卷煙主流煙氣中NNK,對(duì)測(cè)定過(guò)程進(jìn)行了分析，確定了測(cè)量不確定度的來(lái)源，對(duì)各不確定度分量進(jìn)行了量化，并得出了合成不確定度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

20孔道直線型吸煙機(jī)：RM200型，英國(guó)Cerulean公司；

氣 相色 譜 儀：Trace 2000型，美 國(guó)Thermo Finigan公司；

熱能分析儀：TEA610型，美國(guó)Thermo Finigan公司；

濃縮儀：Dry Vap型，美國(guó)Horizon公司；

玻璃層析柱：500 mm×20 mm；

電子天平：CP224S型，感量0.000 1 g，德國(guó)賽多利斯公司；

二氯甲烷、甲醇：色譜純；

無(wú)水硫酸鈉：分析純；

堿性氧化鋁：分析純，49～75 μm (200～300目)，天津北方化學(xué)試劑有限公司；

N-戊基-（2-吡咯基）亞硝胺、NNK：純度大于97%，美國(guó)Arcos公司；

樣品：任意抽檢樣品A。

1.2 樣品前處理方法

樣品在(22±2)℃，相對(duì)濕度（60±3）%的環(huán)境下平衡水分48 h，挑選平均質(zhì)量±0.02 g的煙支作為測(cè)試煙支。用RM200吸煙機(jī)在ISO規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)抽吸方法抽吸卷煙，用?92 mm劍橋?yàn)V片收集20支卷煙的總粒相物。每張濾片放在一只250 mL三角瓶中，用100,80,80 mL二氯甲烷常溫下超聲波萃取3次，每次萃取10 min，萃取液于高純氮?dú)獾谋Ｗo(hù)和40℃下濃縮至10 mL左右。把濃縮液完全轉(zhuǎn)移到裝有15 g已活化（110℃下烘2 h）的堿性氧化鋁并經(jīng)50 mL二氯甲烷淋洗過(guò)的層析柱。然后，用30 mL二氯甲烷淋洗層析柱，不收集洗脫液，再用100 mL含8%甲醇的二氯甲烷洗脫，洗脫液中加入1 mL 400 ng／mLN-戊基-(2-吡咯基)亞硝胺(內(nèi)標(biāo))的二氯甲烷溶液，通高純氮?dú)鉂饪s至30 mL，轉(zhuǎn)移至50 mL梨形燒瓶中，濃縮至約1 mL，轉(zhuǎn)移至色譜瓶中進(jìn)行GC／TEA分析。

1.3 檢測(cè)方法

使用的檢測(cè)方法依據(jù)GB／T 23228–2008 《卷煙主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測(cè)定氣相色譜–熱能分析聯(lián)用法》［9］。

1.4 數(shù)學(xué)模型

NNK含量按下式計(jì)算：

式中：X——每支卷煙主流煙氣NNK的傳輸量，ng／支；

c——濃縮液中NNK的濃度，ng／mL;

V——濃縮液的體積，mL;

n——煙支數(shù)量，支。

2 測(cè)量不確定度來(lái)源

根據(jù)測(cè)量模型和測(cè)量過(guò)程分析NNK測(cè)量不確定度的來(lái)源主要有以下幾方面：

（1）NNK濃度引入的不確定度：包括內(nèi)標(biāo)溶液配制時(shí)引入的不確定度、NNK標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制引入的不確定度、工作曲線擬合引入的不確定度。

（2）體積濃縮引入的不確定度：由于是內(nèi)標(biāo)法定量，最后的濃縮體積1 mL，其定容準(zhǔn)確度不影響測(cè)量結(jié)果，因此不計(jì)入不確定度來(lái)源。

（3）重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度。

3 測(cè)量不確定度評(píng)定

3.1 NNK濃度引入的不確定度

3.1.1 內(nèi)標(biāo)溶液配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

內(nèi)標(biāo)工作液的配制過(guò)程：稱取10 mg（m0）N-戊基-（3-甲基吡啶基）亞硝胺（純度p0），加入約50 mL二氯甲烷完全溶解后，轉(zhuǎn)移至100 mL（V1）的棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容至刻度，得到濃度為100 μg／mL內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液。準(zhǔn)確移取2 mL（V2）內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液至50 mL（V3）棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容至刻度，得到濃度4 μg／mL一級(jí)內(nèi)標(biāo)溶液。準(zhǔn)確移取10 mL（V4）一級(jí)內(nèi)標(biāo)溶液至100 mL（V5）棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容至刻度，得到濃度為0.4 μg／mL的二級(jí)內(nèi)標(biāo)溶液。

（1）內(nèi)標(biāo)物質(zhì)N-戊基-（3-甲基吡啶基）亞硝胺純度引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)生產(chǎn)商提供的信息，N-戊基-（3-甲基吡啶基）亞硝胺純度大于97%，即純度為97%～100%，可認(rèn)為其擴(kuò)展不確定度為1.5%，按均勻分布計(jì)算，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（2）由內(nèi)標(biāo)物質(zhì)稱量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

萬(wàn)分之一電子天平的檢定證書(shū)給出其稱量誤差為±0.1 mg，按均勻分布計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

（3）100 mL容量瓶引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度容量瓶的體積誤差是造成溶液體積的不確定度的原因之一，100 mL A級(jí)容量瓶的體積誤差為±0.1 mL，按均勻分布計(jì)算，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（4）2 mL移液管引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2 mL A級(jí)移液管的允許誤差為±0.01 mL，按均勻分布計(jì)算，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（5）50 mL容量瓶引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

50 mL A級(jí)容量瓶的體積誤差為±0.05 mL，按均勻分布計(jì)算，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（6）10 mL移液管引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

10 mL A級(jí)移液管的允許誤差為±0.02 mL，按均勻分布計(jì)算，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

則內(nèi)標(biāo)工作液配制引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

NNK標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制過(guò)程為：稱取10 mg(m1) NNK(P1)，加入約5 mL二氯甲烷完全溶解后，轉(zhuǎn)移至10 mL(V6)的棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容至刻度，得到濃度為1 000 μg／mL標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。準(zhǔn)確移取1 mL(V7)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液至100 mL(V8)棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容至刻度，得到濃度為10 μg／mL一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確移取1 mL(V9)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溶液至10 mL(V10)棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容至刻度，得到濃度為1 μg／mL二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溶液。

（1）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)生產(chǎn)商提供的信息，NNK純度均大于97%，即純度為97%～100%，因此可認(rèn)為其擴(kuò)展不確定度為1.5%，按均勻分布計(jì)算，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（2）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

同3.1.1（2），ur（m1）＝0.58%

（3）10 mL容量瓶引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

同3.1.1（6），ur（V6）=ur（V4）=0.12%

（4）1 mL移液管引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1 mL A級(jí)移液管的允許誤差為±0.007 mL，按均勻分布計(jì)算，則：

（5）100 mL容量瓶引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

同3.1.1(3),ur(V8)=ur(V5)=0.058%

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

代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：ur(c1)=1.22%

3.1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

用NNK標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配制6個(gè)濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，每個(gè)濃度測(cè)定3次，每次測(cè)定的峰面積見(jiàn)表1。以NNK濃度對(duì)NNK峰面積與內(nèi)標(biāo)物峰面積之比（A）進(jìn)行線性回歸，得回歸方程A=3.358 3c–0.021 。

表1 NNK工作標(biāo)準(zhǔn)曲線峰面積比值

從工作曲線得到的理論峰面積比值與相應(yīng)的實(shí)測(cè)峰面積比值之差，按貝塞爾公式計(jì)算，其殘差標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

則標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5次測(cè)定峰面積平均比值為1.818 1，則根據(jù)工作曲線A=3.358 3c–0.021得到樣品溶液NNK濃度為0.547 6 μg／mL，因此標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

NNK濃度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.2 重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度

取同一樣品進(jìn)行5次測(cè)定，測(cè)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 樣品中NNK重復(fù)測(cè)定結(jié)果 ng/支

由表2數(shù)據(jù)可得，單次實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.49 ng／支，平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

則重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度為：

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4 合成不確定度

各不確定度分量彼此不相關(guān)，因此卷煙主流煙氣總粒相物中NNK含量的相對(duì)合成不確定度為：

由表2中5次重復(fù)性測(cè)定結(jié)果可知，該樣品中NNK平均含量為27.38 ng／支，則總標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5 擴(kuò)展不確定度及分析結(jié)果報(bào)告

按正態(tài)分布，取置信概率為95%，k=2，可得NNK含量測(cè)定結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：

按照GB／T 23228–2008《卷煙主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測(cè)定 氣相色譜–熱能分析聯(lián)用法》進(jìn)行檢測(cè)，樣品主流煙氣中NNK含量的測(cè)量擴(kuò)展不確定度為2.00 ng／支，測(cè)定結(jié)果表示為：X=（27.4±2.0）ng／支，k=2。

6 結(jié)語(yǔ)

采用氣相色譜–熱能分析聯(lián)用法測(cè)定卷煙主流煙氣中的NNK，測(cè)定結(jié)果的不確定度主要是由測(cè)定樣品中NNK濃度引入的，工作曲線擬合引入的不確定度較小。

［1］ISO(1995) Guide to expression of uncertainly in measurement，corrected and reprinted［S］.

［2］中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì).化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南［M］.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2002.

［3］鄭曉航，李秋劍，黃裕，等.氣相色譜法測(cè)定肉品中六六六、滴滴涕殘留量不確定度分析的簡(jiǎn)易模型［J］.中國(guó)測(cè)試技術(shù)，2007，33(5):88–90.

［4］張婷，李青誠(chéng)，廖曉玲，等.氣相色譜法測(cè)定煙葉中硫丹殘留量的測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)［J］.計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2008，35(2):27–32.

［5］胡新華.氣相色譜法測(cè)定室內(nèi)空氣中TVOC的不確定度評(píng)價(jià)［J］.福建分析測(cè)試，2008，17 (3):63–68.

［6］李中皓，唐綱嶺，陳再根，等.頂空–氣質(zhì)聯(lián)用法測(cè)定卷煙包裝材料中苯不確定度評(píng)價(jià)［J］.質(zhì)譜學(xué)報(bào)，2009，30(6):359–363.

［7］林海濱，朱永平，陳星峰，等.連續(xù)流動(dòng)法測(cè)定煙草中總氮含量的不確定度評(píng)定［J］.福建分析測(cè)試，2009，18 (4):53–57.

［8］龐永強(qiáng)，陳再根，陳歡，等.卷煙側(cè)流煙氣中一氧化碳測(cè)量不確定度的評(píng)定［J］.現(xiàn)代測(cè)量與實(shí)驗(yàn)室管理，2010(1):30–31.

［9］GB／T 23228–2008 卷煙主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測(cè)定 氣相色譜–熱能分析聯(lián)用法［S］.

中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院獲重大科學(xué)儀器專項(xiàng)

云南省計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)課題“寬量限超高精密電流測(cè)量?jī)x”是由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院院士張鐘華負(fù)責(zé)，由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院、中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院、云南省計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院、黑龍江計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院等9家單位共同申報(bào)的國(guó)家重大專項(xiàng)課題，現(xiàn)已進(jìn)行了課題開(kāi)題答辯，正穩(wěn)步推進(jìn)該課題。

目前，國(guó)內(nèi)使用的高端精密儀器儀表，95%以上都是購(gòu)買國(guó)外的產(chǎn)品，每年都有大量的資金被用于進(jìn)口精密儀器儀表；同時(shí)，受到國(guó)外技術(shù)封鎖的限制，國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)難以買到國(guó)外一流的設(shè)備，致使科研水平一直受制于設(shè)備。國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)課題就是針對(duì)這種不利的局面提出的?！皩捔肯蕹呔茈娏鳒y(cè)量?jī)x”項(xiàng)目主要是利用項(xiàng)目組發(fā)明的“極低負(fù)載效應(yīng)分布式采樣電阻”，從根本上解決寬量限電流精密測(cè)量的難點(diǎn)，利用所研制成的“極低負(fù)載效應(yīng)分布式采樣電阻”，配合必要的附件研制“寬量限超高精密電流測(cè)量?jī)x”，研究“分布式采樣電阻負(fù)載系數(shù)的自校驗(yàn)方法”及一系列用途廣泛的“高穩(wěn)定度恒流電源”，用于取代相應(yīng)的進(jìn)口設(shè)備。

云南省計(jì)量院在該課題中的主要任務(wù)是運(yùn)用“極低負(fù)載效應(yīng)分布式采樣電阻”，提高恒流源產(chǎn)品穩(wěn)定性，開(kāi)發(fā)數(shù)百乃至數(shù)千安培、穩(wěn)定度達(dá)10–5量級(jí)以下的恒流電流源裝置；提高電流測(cè)量?jī)x表測(cè)量準(zhǔn)確度；開(kāi)發(fā)出測(cè)量不確定度達(dá)10–5量級(jí)以下的電流測(cè)量裝置；研制出80 kA及以下量程的變換測(cè)量精度達(dá)到10–5量級(jí)以下的大直流電流標(biāo)準(zhǔn)裝置。

計(jì)量是推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，改善民生的重要技術(shù)基礎(chǔ)。計(jì)量?jī)x器儀表是重大科學(xué)儀器設(shè)備之一，該項(xiàng)目的實(shí)施將開(kāi)發(fā)出具有應(yīng)用前景的計(jì)量?jī)x器設(shè)備產(chǎn)品，對(duì)增強(qiáng)我國(guó)科學(xué)儀器設(shè)備自主創(chuàng)新能力，提升我國(guó)科學(xué)儀器設(shè)備自我裝備水平，提高科技創(chuàng)新質(zhì)量和水平，有力支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和民生改善具有重要意義。 （李）

南京大學(xué)重大科學(xué)儀器專項(xiàng)獲批

為貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006–2020年)》和《國(guó)家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》，提高我國(guó)科學(xué)儀器設(shè)備的自主創(chuàng)新能力和自我裝備水平，國(guó)家科技部、財(cái)政部于2011年度設(shè)立了國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)。

經(jīng)過(guò)層層申報(bào)和綜合評(píng)審，全國(guó)總共有8個(gè)項(xiàng)目被列入專項(xiàng)組織實(shí)施，其中南京大學(xué)領(lǐng)銜申報(bào)的“高功率寬調(diào)諧光學(xué)超晶格中紅外激光系統(tǒng)”項(xiàng)目獲得立項(xiàng)，祝世寧院士為該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，項(xiàng)目國(guó)撥專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)為3 587萬(wàn)元。

“高功率寬調(diào)諧光學(xué)超晶格中紅外激光系統(tǒng)”項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容是基于南京大學(xué)相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)在光學(xué)超晶格理論與實(shí)踐的研究積累，集成全固態(tài)激光技術(shù)，研制一套寬調(diào)諧、窄線寬、高功率的全固態(tài)中紅外激光系統(tǒng)。該系統(tǒng)能輸出連續(xù)波、高功率納秒和高重復(fù)頻率皮秒脈沖等不同特性的紅外激光,這項(xiàng)研究將能實(shí)現(xiàn)我國(guó)在中紅外激光領(lǐng)域跨越式發(fā)展，為高水平科學(xué)研究、環(huán)境探測(cè)、空間站對(duì)接等領(lǐng)域提供關(guān)鍵性設(shè)備。本項(xiàng)目的實(shí)施是南京大學(xué)在光學(xué)超晶格領(lǐng)域?qū)⒒A(chǔ)研究成果向應(yīng)用領(lǐng)域拓展, 從原理創(chuàng)新向技術(shù)創(chuàng)新方向邁出的新的一步。 （南京大學(xué)）

Uncertainty Evaluation of the Determination of Tobacco Specific NNK in Mainstream Smoke

Rui Xiaodong， Xu Yong， Zhang Xia， Liu Wei， Yang Shuai， Jin Yongcan， Cao Hongyun， Chen Yongkuan， Miao Mingming
（Key Laboratory of Tobacco Chemistry， Yunnan Academy of Tobacco Science， Kunming 650106， China）

The uncertainty in the measurement of NNK content in total particulate matter of cigarette mainstream smoke by GC–TEA method was evaluated. The influence factors on the determination of NNK content were analyzed. The components of uncertainty and combined uncertainty were calculated. The expanded uncertainty was 2.00 ng／cig，as the NNK content was 27.4 ng／cig.

GC–TEA method，cigarette，NNK，measurement uncertainty

O652.7

A

1008-6145(2012)01-007-04

*國(guó)家煙草專賣局在研項(xiàng)目基金資助（110200902008）；云南省“煙草化學(xué)省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”項(xiàng)目（2009CI014）

聯(lián)系人：許永，E-mail:xuyone@163.com

2011-10-18

10.3969/j.issn.1008-6145.2012.01.002