纺织品偶氮测试中不确定度评估的实例分析

纺织品中偶氮染料经还原分解产生的芳香胺具有强致癌性，偶氮测试是保障纺织产品安全的核心项目之一。而不确定度评估作为测试结果可靠性的量化依据，能明确结果的置信范围，是实验室通过CNAS认可、保证数据有效性的关键环节。本文结合某实验室按照GB/T 17592-2011《纺织品 禁用偶氮染料的测定》开展的纯棉衬衫偶氮测试案例，从样品前处理、标准曲线绘制等关键环节入手，逐一分析不确定度的来源及评估方法，为同行提供可参考的实践方案。

样品前处理环节的不确定度来源与评估

样品前处理是偶氮测试的第一步，涉及剪样、称样、萃取、浓缩四个关键步骤，误差易累积。本次案例中，样品被剪碎至5mm以下，称样量1.002g（电子天平型号：梅特勒XS205，最大允许误差±0.0001g），用柠檬酸盐缓冲液（pH=6.0）超声萃取60min，再经旋转蒸发浓缩至近干，用甲醇定容至1.0mL。

前处理的不确定度主要来自三方面：一是称样量的误差，电子天平的允许误差为±0.0001g，按均匀分布计算标准不确定度为0.0001/√3≈0.0000577g，相对标准不确定度为0.0000577/1.002≈0.0058%；二是萃取时间的波动，设定萃取时间60min，实际操作中因超声仪温度变化，萃取时间波动±2min，按均匀分布计算标准不确定度为2/√3≈1.1547min，相对标准不确定度为1.1547/60≈1.92%；三是浓缩回收率的差异，通过6次平行试验测得浓缩回收率为95%~105%，平均值98%，标准偏差2.8%，按正态分布（95%置信区间）计算相对标准不确定度为2.8%/1.96≈1.43%。

将三个分量合成，前处理环节的相对标准不确定度为√(0.0058%² + 1.92%² + 1.43%²)≈2.40%。需注意的是，若萃取过程中未严格控制温度（要求40℃±2℃），温度波动会进一步增大不确定度——曾有实验室因温度超差5℃，导致萃取效率下降10%，相对标准不确定度增至3.5%。

标准曲线绘制的不确定度分析

标准曲线是偶氮测试定量的基础，本次案例选用5个浓度点：0.5、1.0、2.0、5.0、10.0mg/L（对应芳香胺为4-氨基联苯），每个浓度点重复进样3次，记录峰面积。标准储备液为1000mg/L（证书不确定度±0.5%），通过移液管（10mL，允许误差±0.02mL）和容量瓶（100mL，允许误差±0.1mL）稀释至工作液。

标准曲线的不确定度来源包括三部分：一是标准溶液的配制误差，移液管的标准不确定度为0.02/√3≈0.0115mL，相对不确定度0.0115/10≈0.115%；容量瓶的标准不确定度为0.1/√3≈0.0577mL，相对不确定度0.0577/100≈0.0577%；加上储备液的0.5%，合成配制相对标准不确定度为√(0.115%² + 0.0577%² + 0.5%²)≈0.52%。

二是峰面积测量的重复性，5个浓度点的峰面积RSD分别为0.6%、0.8%、1.0%、0.7%、0.9%，平均RSD为0.8%，即峰面积测量的相对标准不确定度为0.8%；三是曲线拟合的误差，通过线性回归得到曲线方程y=12345x+123（y为峰面积，x为浓度），曲线拟合的标准误差s_y/x=√[Σ(y_i-ŷ_i)²/(n-2)]=85（n=5），样品测试浓度x0=2.5mg/L，曲线拟合的标准不确定度为s_y/x / b × √(1/p + 1/n + (x0- x̄)²/Σ(x_i- x̄)²)（p=3次样品测量，x̄=3.7mg/L，Σ(x_i- x̄)²=61.8），计算得0.0075mg/L，相对标准不确定度为0.0075/2.5≈0.3%。

将三部分合成，标准曲线的相对标准不确定度为√(0.52%² + 0.8%² + 0.3%²)≈1.02%。实践中，若标准点数量少于5个（如仅用3个点），曲线拟合误差会骤增——曾有案例因标准点不足，曲线拟合相对不确定度升至2.1%，导致最终结果偏差超过10%。

仪器测量与重复性的不确定度分量

仪器测量的不确定度主要来自高效液相色谱（HPLC）的进样精度和稳定性。本次案例使用的HPLC进样量为10μL（进样器允许误差±0.1μL），按均匀分布计算标准不确定度为0.1/√3≈0.0577μL，相对标准不确定度为0.0577/10≈0.58%；通过连续10次进样同一标准溶液（2.0mg/L），测得峰面积RSD为0.7%，即仪器稳定性的相对标准不确定度为0.7%。两者合成，仪器测量的相对标准不确定度为√(0.58%² + 0.7%²)≈0.91%。

重复性是指同一操作者在相同条件下对同一样品的重复测试误差，本次案例中对同一样品平行测试6次，结果为2.2、2.3、2.4、2.3、2.2、2.4mg/kg，平均值2.3mg/kg，标准偏差0.1mg/kg，相对标准不确定度为0.1/2.3≈4.35%。需注意的是，重复性误差与样品均匀性密切相关——若样品剪碎不彻底（如仍有10mm以上碎片），重复性RSD会增至8%以上，显著增大不确定度。

合成标准不确定度与结果表示

将前处理（2.40%）、标准曲线（1.02%）、仪器测量（0.91%）、重复性（4.35%）四个分量合成，得到合成相对标准不确定度u_rel=√(2.40%² + 1.02%² + 0.91%² + 4.35%²)≈5.12%。

扩展不确定度U=k×u_rel×x̄（k为包含因子，取2对应95%置信区间），本次案例中样品平均值x̄=2.3mg/kg，因此U=2×5.12%×2.3≈0.24mg/kg，最终测试结果表示为(2.3±0.24)mg/kg，k=2。

需强调的是，不确定度评估并非“纸上谈兵”，而是要与实验室实际操作结合——比如某实验室曾发现，前处理中旋转蒸发的温度控制不当（超过50℃）导致芳香胺挥发，回收率降至85%，通过优化温度至40℃，回收率提升至95%，前处理相对不确定度从3.2%降至2.4%，最终扩展不确定度减少0.1mg/kg，显著提高了结果的可靠性。