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梁丽军, 薛锦锋, 田琳琳, 刘明明, 沈磊. 气相色谱内标法测定甲基苯丙胺含量的不确定度评定[J]. 刑事技术,2016,41(4): 279-282
LIANG Lijun, XUE Jinfeng, TIAN Linlin, LIU Mingming, SHEN Lei. Evaluation of Uncertainty in Determination of Methamphetamine by GC with Internal Standard Method[J]. Forensic Science and Technology,2016,41(4): 279-282  
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气相色谱内标法测定甲基苯丙胺含量的不确定度评定
梁丽军, 薛锦锋, 田琳琳, 刘明明, 沈磊
浙江省嘉兴市公安局刑侦支队,浙江嘉兴 314001

作者简介：梁丽军（1984—）,女,浙江温岭人,硕士,工程师,研究方向为毒品、毒物、微量物证检验。E-mail:lianglj84@126.com

摘要

目的 建立气相色谱内标法测定甲基苯丙胺含量的不确定度评估方法。方法 从分析测定程序着手,依据不确定度评定的指导性文件,分析了测量实验过程中引入的不确定度来源,包括测量重复性、样品、标准物质、内标物质等分量引入的不确定度,最后合成标准不确定度及获得测量结果的扩展不确定度。结果 各相对不确定度分别来源于样品重复性检测为1.4 %,SKF525A内标溶液配制为0.89 %,甲基苯丙胺对照品溶液配制为0.85 %,气相色谱仪为0.78 %,样品配制为0.081 %。甲基苯丙胺含量为10.4 %时,其扩展不确定度为0.4 %。结论 甲基苯丙胺含量的不确定度主要来源于样品重复性检测、甲基苯丙胺对照品配制、气相色谱仪和内标液配制。

关键词: 法医毒物分析; 不确定度; 气相色谱内标法; 甲基苯丙胺
中图分类号:DF795.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2016)04-0279-04 doi: 10.16467/j.1008-3650.2016.04.005
Evaluation of Uncertainty in Determination of Methamphetamine by GC with Internal Standard Method
LIANG Lijun, XUE Jinfeng, TIAN Linlin, LIU Mingming, SHEN Lei
Jiaxing Public Security Bureau, Jiaxing, Zhejiang 314000,China
Abstract

Objective To evaluate the uncertainty in determination of methamphetamine by gas chromatography (GC) with internal standard method.Methods Each source of uncertainty, arising from the procedure of testing, was analyzed and confirmed according to the guidelines of the uncertainty in measurement. Analysis of the measurement uncertainty during the experiment, including the uncertainty of calculation, measurement repeatability, standard substance, internal standard substance, sample and gas chromatography was taken. After each uncertainty component was evaluated, the combined standard uncertainty and the expanded uncertainty of the result were calculated.Results The relative uncertainty brought from the measurement repeatability was 1.4 %, the one from preparation for internal standard solution of the SKF525A was 0.89 %, the one from preparation for standard solution of the methamphetamine was 0.85 %, the one from gas chromatography was 0.78 %, and the one from preparation for the sample of methamphetamine was 0.081 %. The expanded uncertainty was 0.4 % when the methamphetamine content was 10.4 %.ConclusionsThe measurement uncertainty of methamphetamine comes primarily from the measurement repeatability of sample, preparation for standard solution of the methamphetamine, GC, preparation for sample and internal standard. The uncertainty from the sample preparation was relatively minimal, the uncertainty from the uniformity of the sample and peak area ratio can be ignored.

Keyword: forensic toxicological analysis; uncertainty; GC-internal standard method; methamphetamine

随着我国司法鉴定管理体制的改革和不断完善, 已经明确要求司法鉴定机构应通过计量认证或实验室认可, 而测量不确定度是计量认证或实验室认可评定的重要内容之一[1, 2]。不确定度是表征合理地赋予被测量值分散性的非负参数, 与测量结果相关联的参数[3], 是衡量测试结果准确性和可靠性的重要参数。毒品定性、定量分析的结果往往成为司法判案定罪量刑的依据, 毒品含量测定的不确定度评估也必将受到广大毒物分析工作者越来越多的重视, 因此, 探讨毒品含量测定的不确定度具有十分重要的意义。

考虑到实际工作中甲基苯丙胺毒品案件较多[4, 5, 6], 而评定其测量结果不确定度的文献却极少。本文参考国家标准GB/T 29636-2013[7]《疑似毒品中甲基苯丙胺的气相色谱、高效液相色谱和气相色谱-质谱检验方法》进行气相色谱内标法测定甲基苯丙胺的含量, 对测量过程中能引起不确定度的各个因素进行分析和量化, 建立一套全面、合理、完整的甲基苯丙胺含量的不确定度评定方案。以期提高对检测结果准确性和可靠度的认识, 为控制检测过程中影响检测结果的因素提供依据, 为司法判定提供参考。

1 材料与方法
1.1 仪器与试剂

Bruker 450型气相色谱仪（配有NPD检测器和自动进样器）; Mettler Toledo MX5型十万分之一电子天平; 可调移液器（量程分别为50~200μ L、100~1000μ L, Eppendorf公司）; 所用玻璃器皿均为A级。

甲基苯丙胺对照品（Sigma公司）; 内标物SKF525A盐酸盐（Sigma公司）; 无水乙醇为分析纯。

1.2 测定过程

用1 mL移液器移取1.0 mg/mL甲基苯丙胺对照品溶液1 mL, 置于10 mL容量瓶中, 用乙醇定容, 配制成0.1 mg/mL的甲基苯丙胺对照品使用液。

精密称取内标物SKF525A盐酸盐5.00 mg（精确到0.01 mg）于50 mL称量瓶中, 用乙醇稀释到刻度, 摇匀, 即得0.1 mg/mL内标储备液溶液。

精密称取样品10.00 mg（精确到0.01 mg）于10 mL称量瓶中, 用乙醇定容至刻度, 摇匀。

移取200 μ L样品溶液或对照品使用液于进样瓶中, 再加入200 μ L 内标储备液, 混匀, 在设定的条件下经GC-NPD检测。

1.3 色谱条件

色谱柱：CP-Sil5 CB柱（30 m× 0.25 mm× 0.25 µ m）; 进样口温度：250 ℃; 程序升温：80 ℃保持1 min, 以20 ℃/min 升温至270 ℃, 保持17.5 min; 检测器温度：300 ℃; 分流比：20꞉1。

2 测量不确定度的评定
2.1 数学模型

根据气相色谱内标法测定原理和检测过程, 且考虑校正因子f和样品不均匀性F, 测样品中甲基苯丙胺含量的计算公式如下：

ωx=CxVm∙100%（1）

Cx=f∙Ax∙CxiAxi（2）

f=CsCsi∙AsiAs（3）

将公式（2）和（3）代入（1）得：

ωx=Cs∙AxAxi∙AsiAs∙CsCsi∙Vm∙F∙100%（4）

式中：

ω x— 甲基苯丙胺含量, %

Cx— 试样中甲基苯丙胺浓度, mg/mL

Cs— 甲基苯丙胺对照品浓度, mg/mL

Cxi— 试样中内标物的浓度, mg/mL

Csi— 对照品溶液中内标物的浓度, mg/mL

AxAxi— 试样溶液中甲基苯丙胺的峰面积与内标物的峰面积之比

AsiAs— 对照品中内标物峰面积与甲基苯丙胺的峰面积之比

V — 试样体积, mL

m — 试样质量, mg

f — 校正因子

F — 样品不均匀性

2.2 不确定度分析

根据建立的数学模型和检测过程, 待测样品中甲基苯丙胺含量测定的不确定度来源主要有测量结果重复性、对照品溶液配制（纯度、配制）、样品配制（均匀性、称量和稀释）、内标物浓度、气相色谱定量重现性等。

2.2.1 测量重复性不确定度u(A)

与测量结果直接相关重复的测量过程包括样品的均匀性、天平称量、容量瓶定容、移液器移取。为避免重复引入和计算方便, 将这几项重复性分量合并为总测量过程的一个分量。由测量结果的重复性表示。对某一毒品案件中查获的同一份甲基苯丙胺毒品检材, 进行甲基苯丙胺含量平行测定6次, 结果见表1。

表1 6个样品测量结果 Table 1 The results of six measurements

根据表1测得的结果, 采用贝塞尔公式法进行A类不确定度即测量结果重复性不确定度评定。

标准偏差为： s=∑i=1nωi-ω̅2n-1=0.36%

实验6次测量平均值引起的标准不确定度为：

u(A)= sn=0.36%6=0.15%

因此, 此项引入的相对标准不确定度为：

urel=(A)= u(A)ω̅=0.15%10.4%=1.4%

2.2.2 甲基苯丙胺对照品溶液配制引入的不确定度u(Cs)

2.2.2.1 有证标准物质引入的标准不确定度u1(Cs)

由标准溶液证书给出的甲基苯丙胺对照品溶液浓度为（1.000± 0.006）mg/mL, k=2。

因此, 其引入的标准不确定度为u1(Cs)=0.006/2=0.003 mg/mL, 相对标准不确定度为u1, rel(Cs)=0.003/1=0.3%。

2.2.2.2 对照品溶液稀释过程中体积引入的标准不确定度u2(Cs)

（1）校准对体积的影响

1 mL可调移液器和10 mL的容量瓶的容量允差△ V分别为± 1.0 %、± 0.02 mL, 假定为三角分布, 其校准的相对不确定度分别为

。

（2）温度对体积的影响

实验温控变化在± 3℃范围内, 有机溶剂的膨胀系数为1.0× 10-3/℃, 假定为矩形分布, 则1 mL可调移液器和10 mL的容量瓶的相对不确定度分别为, 。

合成后, 1 mL可调移液器和10 mL的容量瓶使用引入的相对标准不确定度分别为0.44 %、0.19 %。

因此, 甲基苯丙胺对照品稀释过程中体积引入的相对标准不确定度为：

。

2.2.2.3 对照品溶液移取量引入的标准不确定度u3(Cs)

（1）校准对体积的影响

200 μ L可调移液器容量允差△ V为± 1.5 %, 假定为三角分布[8, 9], 则其校准的相对不确定度为 。

（2）温度对体积的影响u2(V0)

实验温控变化在± 3 ℃范围内, 乙醇标准溶液移取体积为200 μ L, 有机溶剂的膨胀系数为1.0× 10-3/℃, 假定为矩形分布, 则200 μ L可调移液器的相对不确定度为 。

合成后, 200 μ L移液器使用引入的相对标准不确定度为

因此, 甲基苯丙胺对照品溶液的相对标准不确定度为：

2.2.3 样品引入的不确定度u(s)

样品性质引起的不确定度已包含在检材重复性测定的评估中, 因此样品不均匀性校正因子在此不再予以考虑。

2.2.3.1 样品质量引入的不确定度u1(s)

天平检定证书中称量允许误差为± 0.01 mg。
假定为矩形分布, 换算成标准不确定度为 。样品质量是由2次称量所得, 称样量为m=10.18 mg, 因此样品质量引入的相对不确定度为 。

2.2.3.2 样品配制体积引入的不确定度u2(s)

样品配制过程中涉及到10 ml容量瓶及移液器所引入的不确定在2.2.2.2及2.2.2.3中均已计算过, 由于2.2.1中有测量重复性引入的不确定的计算, 为避免重复, 此项的不确定不再重复计算。

因此, 样品引入的相对标准不确定度为：

urel(s)=u1, rel(s)=0.081%。

2.2.4 内标液配制引入的不确定度u(i)

2.2.4.1 内标物纯度引入标准不确定度u1(i)

内标物SKF525A纯度≥ 98.0%, 即其纯度P=0.99± 0.01, 按矩形分布, 则不确定度为 , 相对标准不确定度为 。

2.2.4.2 内标物质量引入的不确定u2(i)

由“ 2.2.3.1” 项可知对照品质量引入的相对标准不确定度为

。

2.2.4.3 内标溶液定容引入的不确定度u3(i)

（1）校准对体积的影响

50 mL的容量瓶的容量允差△ V为± 0.05 mL, 假定为三角分布, 其校准的相对不确定度为 。

（2）温度对体积的影响

实验温控变化在± 3 ℃范围内, 有机溶剂的膨胀系数为1.0× 10-3/℃, 假定为矩形分布, 则50 mL的容量瓶的相对不确定度为 。

合成后, 50 mL的容量瓶使用引入的相对标准不确定度为

。

2.2.4.4 内标液移取量的标准不确定度u4(i)

内标液移取200 μ L移液器引入的相对标准不确定度为：

u4, rel(i)= u3, rel(Cs)=0.63 %。

因此, 内标液配制引起的相对标准不确定度为：

2.2.5 气相色谱仪定量校准的不确定度u(GC)

GC的检定定量重复性RSD=1.52%, 置信概率P=95%下取包含因子kp=1.960, 则相对不确定度为 。

2.2.6 峰面积比引入的不确定度

由于样品测量结果重复性的计算包含了整个测量过程中所有影响因素随机微小的综合作用, 因此甲基苯丙胺样品及对照品溶液与内标峰面积比引入的标准不确定度可不予重复考虑。

2.3 合成标准不确定度的计算

将测量结果的各相对标准不确定度分量及大小见表2。

表2 相对标准不确定度分量汇总表 Table 2 Components of relative standard uncertainty

由表2计算, 合成相对标准不确定度为

所以, 合成标准不确定度uc(ω )= ω × ucrel (ω )=10.4 %× 2.0 %=0.2 %。

2.4 扩展不确定度计算

95 %置信概率下取包含因子k=2, 将合成标准不确定度乘以包含因子计算得到测量结果的扩展不确定度为：U=k× uc(ω )=2× 0.2 %=0.4 %。

2.5 测量结果报告

本文案例中样品的甲基苯丙胺的质量分数为10.4 %± 0.4 %, k=2。

3 讨论

本文从测量过程着手, 识别和量化了各个来源的不确定度, 并讨论了各分量对总不确定度的影响。结果表明样品重复性测定影响最大, 其次为内标液配制、对照品配制和气相色谱仪对检测结果的影响, 而样品配制影响相对最小。因此, 要求实验人员熟悉所使用的仪器设备、玻璃器皿并熟练操作。并且为了减少数据修约在传递过程中带来的影响, 以及减少计算量, 最好在Excel等电子表格中完成。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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