《卷烟 主流烟气中氨的测定 浸渍处理剑桥滤片捕集-离子色谱法》技术报告

国家烟草专卖局标准修订项目《卷烟主流烟气中氨的测定浸渍处理剑桥滤片捕集-离子色谱法》技术报告承担单位：上海烟草集团有限责任公司 协作单位：郑州烟草研究院国家烟草质量监督检验中心中国烟草总公司北京市公司浙江中烟工业有限责任公司重庆中烟工业有限责任公司贵州中烟工业有限责任公司安徽中烟工业有限责任公司云南省烟草质量监督检测站河南中烟工业有限责任公司广西中烟工业有限责任公司 二O一九年三月目录1．引言 21.1立项背景 21.2国内外研究现状 32．项目主要研究内容及技术路线 42.1项目主要研究内容 42.2项目技术路线 53．实验部分 53.1方法原理 53.2材料与仪器 63.3分析方法 64．结果与讨论 84.1剑桥滤片浸渍液种类及体积的选择 84.2剑桥滤片数量的选择 104.3浸渍液浓度对氨捕集的影响 114.4剑桥滤片平衡时间对氨捕集的影响 114.5剑桥滤片平衡环境对氨捕集的影响 124.6萃取液体积对氨捕集的影响 134.7萃取时间对氨捕集的影响 134.8方法验证 145．共同实验研究 155.1共同实验方案 155.2共同实验数据分析 176．结论 297．参考文献 291．引言1.1立项背景氨是卷烟烟气中44种霍夫曼有害成分之一，也是我国评价卷烟危害性的7种有害成分之一。卷烟主流烟气中的氨来源于烟草中的氨基酸、蛋白质、硝酸盐及铵盐等含氮化合物，在粒相和气相物中均存在。氨不仅影响卷烟的吃味，还会刺激人体的视觉和呼吸系统，同时，游离氨能碱化烟气，增加烟气中非质子化尼古丁的浓度，导致尼古丁在口腔、上呼吸道上皮细胞中更快速、更大量的吸收。准确测定烟气中有害物质氨含量，有助于探知卷烟对公共健康的风险性，欲降低卷烟烟气中的氨含量，必须先能对其准确测定，因此，建立准确可靠、简便的卷烟主流烟气中氨的快速检测方法具有十分重要的意义。目前国内、外普遍采用的方法均是利用剑桥滤片来收集粒相物中的氨，同时利用加入捕集液的吸收阱来收集气相物中的氨，最终将气、粒相合并后进行检测，由于接装吸收阱过程繁琐，费时费力，大大降低了检测效率，同时因为大量连接管路的使用，易造成氨的管路吸附，从而导致氨的检测损失。由项目组自主开发建立的采用稀盐酸浸渍处理的剑桥滤片捕集，离子色谱法测定卷烟主流烟气中氨的方法，已作为CORESTA（国际烟草研究合作中心）推荐方法《Determinationofammoniainmainstreamcigarettesmokebyionchromatography》（CORESTARecommendedMethodNo.83）发布，CORESTA计划在2019年启动将其转化为ISO（国际标准化组织）标准。为了与CORESTACRMNo.83一致，而且掌握将来转化ISO标准工作的领导权，急需在CORESTA启动转化前形成我国的行业标准。1.2国内外研究现状在国内，针对主流烟气中氨的检测主要有连续流动分析法，氨基酸分析仪法和离子色谱法。其中离子色谱法具有选择性好、灵敏、快速、简便等特点，是测定卷烟主流烟气中氨含量应用最广泛的技术。我国烟草行业于2017年发布最新行业标准《卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法》（YC/T377-2017），该标准规定利用剑桥滤片来收集粒相物中的氨，同时利用加入捕集液的吸收阱来收集气相物中的氨，最终将气、粒相合并后进行检测，见图1。在国外，还未形成针对卷烟主流烟气中氨测定的国际标准，部分烟草公司和机构PhilipMorris、Reynolds、BAT、Arista、HealthCanada等，建立了离子色谱法测定卷烟主流烟气中氨的分析方法，这些方法也是利用剑桥滤片来收集粒相物中的氨，同时利用加入捕集液的吸收阱来收集气相物中的氨，最终将气、粒相合并后进行检测。a国内行业标准(YC/T377-2017)b国外常用方法c本项目方法图1主流烟气中氨的不同捕集方法由于接装吸收阱过程繁琐，费时费力，大大降低了检测效率，同时因为大量连接管路的使用，易造成氨的管路吸附，从而导致氨的检测损失。项目组通过对卷烟主流烟气中氨的捕集方式研究，自主开发建立了采用稀盐酸浸渍处理的剑桥滤片捕集，离子色谱法测定卷烟主流烟气中氨的方法，无需接装吸收阱即能实现对卷烟主流烟气中氨的完全捕集，避免了大量连接管路对氨的吸附，减少了氨的检测损失，简化了实验操作，提高了检测效率。该方法已作为CORESTA（国际烟草研究合作中心）推荐方法《Determinationofammoniainmainstreamcigarettesmokebyionchromatography》（CORESTARecommendedMethodNo.83）于2017年进行了发布。2．项目主要研究内容及技术路线2.1项目主要研究内容根据项目组自主开发建立的CORESTA推荐方法《Determinationofammoniainmainstreamcigarettesmokebyionchromatography》（CORESTARecommendedMethodNo.83）开展国内共同实验研究，重点考察不同类型吸烟机、不同类型卷烟、不同焦油含量卷烟、细支卷烟等对方法的适用性，评价、验证此分析方法的重复性、重现性和可靠性，形成《卷烟主流烟气中氨的测定浸渍处理剑桥滤片捕集-离子色谱法》的相关标准。2.1.1实验方案的制订确定国内共同实验参与单位，选择具有直线式、转盘式吸烟机、离子色谱分析仪，长期从事卷烟烟气有害成分检测分析的实验室。卷烟样品的制备，选择不同类型、不同规格的卷烟样品（共7个卷烟样品：1R5F、3R4F、CM8、8mg混合型、6mg细支烤烟、10mg中支烤烟、11mg烤烟）。确定卷烟样品的抽吸方案，重点考察不同类型吸烟机、不同类型卷烟、不同焦油含量卷烟、细支卷烟等对该方法的适用性。2.1.2共同实验研究研讨《卷烟主流烟气中氨的测定浸渍处理剑桥滤片捕集-离子色谱法》标准的技术要点及注意事项，明确各参与单位的工作内容及实施计划。2.1.3共同实验数据汇总分析对各参与单位上报的数据进行汇总分析，评价、验证此分析方法的重复性、重现性和可靠性，比较ISO抽吸模式下该方法与行标方法的差异。2.1.4形成标准送审稿编写该方法的征求意见稿，广泛征求业内的意见，修订、完善本分析方法，最终形成本方法的送审稿、编制说明和研究报告。2.2项目技术路线实验方案的制订实验方案的制订共同实验研究共同实验数据汇总分析标准草稿征求意见标准送审稿3．实验部分3.1方法原理用浸渍了盐酸-乙醇水溶液的剑桥滤片在吸烟过程中直接捕集主流烟气中的氨，并用稀盐酸溶液萃取。萃取液经0.45μm水相滤膜后，进离子色谱分析。其中的铵经离子交换分离后，采用电导检测器定量测定，并转换为卷烟主流烟气中氨的含量。3.2材料与仪器NH4+标准溶液（GBW（E）080220，以氮计100μg/mL，中国计量科学院），使用时按比例换算成氨含量。盐酸（分析纯，质量分数为36～38%，国药集团化学试剂有限公司），乙醇（99.7%，百灵威科技有限公司），甲烷磺酸淋洗液发生罐（MSA，美国ThermoFisher公司），水（来自Milli-Q超纯水系统，符合GB/T6682-2008的一级水要求），44mm玻璃纤维滤片（英国Whatman公司），92mm玻璃纤维滤片（英国Whatman公司），参比卷烟3R4F（美国肯塔基大学），0.45μm水相滤膜（上海安谱科学仪器有限公司），CS-16阳离子交换柱（250mm×5mm，配CG-1650mm×5mm保护柱）（或其他等效柱）。SM450二十孔道直线式吸烟机（英国Cerulean公司），RM200A二十孔道转盘式吸烟机（德国BorgwaldtKCGmbH），CLC707恒温恒湿箱（德国Climell公司），ICS-5000-MSQ离子色谱-质谱仪（美国ThermoFisher公司），Milli-Q超纯水器（美国Millipore公司），TZ-2AG台式往复旋转震荡器（中国北京沃德创新医药科技中心），PDS-W11烟支重量吸阻分选仪（中国Omerica公司）。3.3分析方法3.3.1试剂配置萃取液：准确移取0.9mL盐酸，溶解于500mL水中，转移至1000mL容量瓶中，用水定容至刻度，得到浓度为0.01mol/L的稀盐酸溶液。浸渍液：准确移取4.3mL盐酸，溶解于500mL水中，转移至1000mL容量瓶中，用乙醇定容至刻度，得到浓度为0.05mol/L的盐酸-乙醇水溶液。系列标准工作溶液：分别移取一定体积的NH4+标准溶液，用萃取液稀释定容。制备至少6个标准溶液，现配现用。表1为推荐的系列标准工作溶液浓度。表1系列标准工作溶液单位：μg/mL系列标准工作溶液1#2#3#4#5#6#浓度（以NH4+计）0.0.2主流烟气的捕集直线型吸烟机：取1张44mm剑桥滤片置于烧杯中，在其表面均匀加入2.0mL0.05mol/L浸渍液，然后将滤片置于网孔托盘（如，篮筐），在温度（22±1）℃、相对湿度（60±3）%的恒温恒湿箱中平衡2h。将2张44mm剑桥滤片（1张为盐酸-乙醇水溶液预处理，1张为未处理）置于卷烟夹持器中，其中预处理过的滤片置于卷烟夹持器的前端，且糙面朝前。转盘式吸烟机：取1张92mm剑桥滤片置于烧杯中，在其表面均匀加入8.0mL0.05mol/L浸渍液，然后将滤片置于网孔托盘（如，篮筐），在温度（22±1）℃、相对湿度（60±3）%的恒温恒湿箱中平衡2h。将2张92mm剑桥滤片（1张为盐酸-乙醇水溶液预处理，1张为未处理）置于卷烟夹持器中，其中预处理过的滤片置于卷烟夹持器的前端，且糙面朝前。按照GB/T16450规定要求，调整每孔道抽吸容量至（35.0±0.3）mL。按照GB/T19609规定要求进行抽吸。直线型吸烟机每个样品同一孔道抽吸4支卷烟，转盘式吸烟机每个样品一轮抽吸10支卷烟。3.3.3样品萃取对于44mm剑桥滤片，卷烟抽吸完成后，将2张捕集有粒相物和气相物的剑桥滤片折叠放入100mL锥形瓶中，准确加入40mL萃取液。对于92mm剑桥滤片，卷烟抽吸完成后，将2张捕集有粒相物和气相物的剑桥滤片折叠放入250mL锥形瓶中，准确加入100mL萃取液。将锥形瓶放在振荡器上，振荡萃取40min，振荡频率的设定以不振碎滤片的最大速度为准(参考值为160r/min)，制得主流烟气气、粒两相物萃取液。3.3.4分析样品制备移取约10mL主流烟气气、粒两相物萃取液，经过0.45μm的水相滤膜，弃去前5mL滤液，剩余滤液置于色谱瓶中待测。待测样品应在12h内完成离子色谱分析。空白样品的制备完全按照上述方法操作，抽吸时卷烟不点燃。3.3.5样品检测以下色谱分析条件可供参考，采用其他条件应验证其适用性：——流动相A：0.1mol/L甲烷磺酸；——流动相B：水；——流速：1.0mL/min；——梯度条件：见表2。表2淋洗液洗脱程序时间（min）流动相A(%)流动相B(%)04555304555——进样量：25μL；——柱温：30℃——抑制器电流：132mA；——进样器温度：4℃。若无低温进样设备可将样品置于4℃冰箱内保存，并在取出后1h内完成进样。3.3.6计算结果与表述对系列标准工作溶液进行色谱测定，使用保留时间定性，外标法定量。根据所配标准溶液的浓度及其响应峰面积，建立NH4+的二次拟合标准工作曲线。工作曲线相关系数应不低于0.995。卷烟主流烟气中的氨含量按照式（1）计算得出：……………(1)式中：M——样品中的氨含量，单位为微克每支（μg/cig）；C——样品中离子色谱的测定浓度，单位为微克每毫升（μg/mL）；C0——空白样品中离子色谱的测定浓度，单位为微克每毫升（μg/mL）；V——萃取液体积，单位为毫升（mL）；n——抽吸卷烟烟支数量，单位为支（cig）；17.03——NH3的式量；18.04——NH4+的式量。每个样品平行测试两次，直线型吸烟机空白样与卷烟同轮测试，转盘式每6轮测一次空白。取两个平行样品的算术平均值为检测结果，结果精确到0.01μg/cig。平行测定结果之间的相对平均偏差不大于10%。4．结果与讨论4.1剑桥滤片浸渍液种类及体积的选择国内现行行标以稀盐酸作为吸收液，国外常用方法以稀硫酸作为吸收液对气相氨进行捕集，项目组考察了稀盐酸和稀硫酸浸渍处理剑桥滤片，捕集氨的效果没有明显差异，见表3。为尽可能的与现行行标保持一致，确定采用盐酸浸渍处理剑桥滤片对主流烟气中的氨进行捕集。表3不同浓度浸渍液处理滤片对3R4F卷烟主流烟气氨捕集的影响浸渍液浓度（mol/L）氨释放量（μg/支）盐酸硫酸0.017.617.700.037.987.930.057.747.820.078.237.850.107.687.77如果施加浸渍液过少，剑桥滤片浸渍不充分，导致盐酸溶液在滤片上分布不均匀，吸烟过程中烟气从阻力小的地方通过，捕集效率下降，见图2。图2滤片浸渍不充分捕集烟气情况如果施加浸渍液过多，剑桥滤片充分浸渍，但会导致滤片太湿，吸烟过程阻力大，抽吸曲线右移，不能达到标准抽吸状态，见图3。而且滤片要达到合适的湿度，需要较长的平衡时间。气流（mL/s）气流（mL/s）时间（秒）标准抽吸曲线充分浸渍盐酸溶液图3充分浸渍盐酸溶液抽吸曲线由于乙醇易挥发且无毒，项目组最终确定采用含盐酸的乙醇/水（V:V=1:1）溶液浸渍剑桥滤片，盐酸-乙醇/水表面张力变小，分散性更好，盐酸能够均匀的分散在剑桥滤片上，在后期滤片的平衡过程中，乙醇能够快速挥发，减小了滤片载水量，保证了标准抽吸状态，见图4。时间（秒）气流（mL/s）充分浸渍盐酸-乙醇/水溶液标准抽吸曲线时间（秒）气流（mL/s）充分浸渍盐酸-乙醇/水溶液标准抽吸曲线图4充分浸渍盐酸-乙醇/水溶液抽吸曲线项目组考察了处理剑桥滤片时浸渍液的体积，结果表明，对于44mm滤片，当浸渍液用量为1mL时，滤片浸渍不充分，2mL时滤片充分浸渍，无液体溢出，3mL时滤片充分浸渍，但有液体溢出。对于92mm滤片，当浸渍液用量为6mL时，滤片浸渍不充分，8mL时滤片充分浸渍，无液体溢出，10mL时滤片充分浸渍，但有液体溢出。最终确定44mm滤片浸渍液体积为2mL，92mm滤片浸渍液体积为8mL。4.2剑桥滤片数量的选择项目组比较了单滤片（浸渍处理滤片）和双滤片（浸渍处理滤片+标准滤片）两种方式对主流烟气中氨捕集效果的影响，结果见表4。由表4可知，单滤片方式，后接捕集阱，阱中还能捕集到少量的气相氨，单滤片的捕集效率为95.18%，双滤片方式，后接捕集阱中未检测出氨，双滤片可实现对氨的完全捕集。表4滤片数量对氨捕集效率的影响捕集方式氨释放量（μg/支）滤片捕集效率（%）滤片含量阱含量合计单滤片7.510.387.8995.18双滤片8.06未检出8.061004.3浸渍液浓度对氨捕集的影响为了确定浸渍液的浓度，采用不同浓度的盐酸-乙醇/水溶液（0.01mol/L、0.03mol/L、0.05mol/L、0.07mol/L、0.1mol/L）来处理剑桥滤片，考察ISO抽吸模式和HCI深度抽吸模式对3R4F卷烟主流烟气中氨捕集效率的影响，结果见图5和图6。由图可知，在ISO抽吸模式下，浸渍液浓度从0.01-0.1mol/L对氨的捕集结果无明显影响，在HCI深度抽吸模式下，浸渍液浓度从0.05-0.1mol/L可实现对氨的完全捕集，为了兼顾ISO抽吸模式和HCI深度抽吸模式，确定浸渍液浓度为0.05mol/L。图5ISO抽吸模式3R4F卷烟氨捕集影响图6HCI深度抽吸模式3R4F卷烟氨捕集影响4.4剑桥滤片平衡时间对氨捕集的影响剑桥滤片经浸渍液处理后，滤片需进一步平衡水分，并使浸渍液更加均匀的分散在滤片中，需将剑桥滤片置于恒温恒湿箱中（温度：22±1℃、相对湿度：60±3%）进行平衡，见图7。考察不同平衡时间对3R4F卷烟主流烟气中氨捕集效率的影响，结果见图8。由图8可知，滤片平衡1-8小时，均能实现对卷烟主流烟气中氨的完全捕集，综合考虑乙醇挥发、水分再平衡、节约实验时间等因素，最终确定滤片的平衡时间为2小时。图7剑桥滤片平衡示意图图8滤片平衡时间对3R4F卷烟氨捕集影响4.5剑桥滤片平衡环境对氨捕集的影响采用5天时间分别考察了浸渍处理后的剑桥滤片在通风橱（温度：22±2℃、相对湿度：20±10%）、恒温恒湿实验室（温度：22±2℃、相对湿度：60±5%）、恒温恒湿箱（温度：22±1℃、相对湿度：60±3%）环境下平衡2小时对氨捕集的影响，结果见表5。由表5可知，三种平衡环境对滤片捕集氨的最终结果影响不大，但不同环境下平衡，滤片捕集氨的变异系数差异较大，考虑到方法的稳定性，最终选择剑桥滤片在恒温恒湿箱中进行平衡。同时考虑到乙醇具有易挥发易燃烧的性质，考察了剑桥滤片在恒温恒湿箱中平衡的安全性。乙醇的爆炸极限为3.3%-19%（V/V）体积浓度，将20张44mm浸渍处理后的剑桥滤片放入恒温恒湿箱中，假设乙醇完全挥发，根据气体摩尔体积计算，乙醇完全挥发后的体积为8.43L，恒温恒湿箱的长×宽×高分别为95cm×55cm×140cm，理论计算下来，恒温恒湿箱中乙醇的体积浓度为1.15%，远低于3.3%的爆炸下限。表5滤片平衡环境对氨捕集的影响平衡环境氨释放量（μg/支）平均值（μg/支）变异系数第一天第二天第三天第四天第五天通风橱9.787.298.4514.20%恒温恒湿实验室8.357.718.989.467.388.389.21%恒温恒湿箱8.447.909.038.528.598.504.25%4.6萃取液体积对氨捕集的影响分别采用44mm剑桥滤片和92mm剑桥滤片，浸渍处理后捕集3R4F卷烟主流烟气中的氨，对于44mm滤片考察30mL、40mL、50mL、60mL、70mL萃取液对氨的萃取效率，对于92mm滤片考察60mL、80mL、100mL、120mL、150mL萃取液对氨的萃取效率，结果见图9和图10。对于44mm滤片，40-70mL萃取液即能实现对氨的完全萃取，对于92mm滤片，100-150mL萃取液即能实现对氨的完全萃取，最终确定44mm滤片萃取液体积为40mL，92mm滤片萃取液体积为100mL。图944mm滤片萃取液体积优化图1092mm滤片萃取液体积优化4.7萃取时间对氨捕集的影响滤片捕集3R4F卷烟主流烟气中的氨，采用萃取液对滤片进行萃取，考察10min、20min、40min、60min、120min不同萃取时间对氨的萃取效率，结果见图11。随着萃取时间的增加，氨含量逐渐升高，40-120min可实现对氨的完全萃取，最终确定萃取时间为40min。图11萃取时间对3R4F卷烟氨捕集的影响4.8方法验证4.8.1标准工作曲线、检出限和定量限测定相应标准溶液，以NH4+的色谱峰响应值为纵坐标Y，以其相应浓度为横坐标X，进行二次曲线拟合，作为标准工作曲线。取最低浓度标准溶液，平行测定10次，计算标准偏差，以3倍标准偏差为检出限，10倍标准偏差为定量限，结果见表6。标样和实际样品主流烟气中NH4+的离子色谱图见图12。表6标准曲线、检出限和定量限化合物线性范围（μg/mL）线性方程相关系数检出限（μg/mL）定量限（μg/mL）氨0.04-2.4Y=-0.0747X2＋0.5842X＋0.01660.9990.0210.070图12标样（A）和实际样品（B）NH4+的离子色谱图4.8.2回收率采用外加标样法测定方法的回收率，即在预处理的空白滤片上分别加入低、中、高三个不同浓度的氨标样，将测定量和加入量的比值作为回收率，结果见表6。每个浓度做5组平行，计算平均值。从表7可以看出，方法的回收率在95.06%-97.18%，说明方法具有较好的回收率。表7氨的加标回收率（n=5）氨加标量（μg/mL）测定量（μg/mL）回收率（%）RSD（%）低浓度0.0970.09496.914.39中浓度0.3650.34795.064.01高浓度0.8500.82997.183.874.8.3重复性方法的重复性是以组内测定结果的重复性和组间测定结果的重复性来评价的。组内测定结果重复性是以同一样品每天重复测定5次，连续测定3天，计算相对标准偏差来表示的。组间测定结果重复性是以连续三天，每天测定5组样品，计算相对标准偏差来表示的。按照剑桥滤片捕集-

离子色谱法捕集3R4F卷烟主流烟气中的氨，进行重复性试验，结果见表8。由表8可以看出，方法的组内相对标准偏差为3.97%，组间相对标准偏差为4.25%，说明此方法有很好的重复性。表8氨的重复性化合物组间（n=15）组内（n=5）平均值（μg/cig）RSD（%）平均值(μg/cig)RSD（%）氨8.314.258.223.975．共同实验研究5.1共同实验方案本次共同实验选择具有直线式、转盘式吸烟机、离子色谱分析仪，长期从事卷烟烟气有害成分检测分析的实验室共计11家。选择不同类型、不同规格的卷烟样品7个。考察不同类型吸烟机、不同类型卷烟、不同焦油含量卷烟等对该方法的适用性，比较该方法与行标方法的差异。5.1.1分析方法简介本次共同实验是采用项目组自主开发建立的《卷烟主流烟气中氨的测定浸渍处理剑桥滤片捕集-离子色谱法》（CORESTARecommendedMethodNo.83）和烟草行业标准《卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法》（YC/T377-2017），开展共同实验研究，实验方法见表9。表9共同实验方法测试项目采用方法方法名称ISO抽吸模式-氨方法一YC/T377-2017卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法方法二浸渍滤片法卷烟主流烟气中氨的测定浸渍处理剑桥滤片捕集-离子色谱法HCI深度抽吸模式-氨方法三浸渍滤片法卷烟主流烟气中氨的测定浸渍处理剑桥滤片捕集-离子色谱法各参与实验室采用直线型吸烟机（44mm剑桥滤片）或转盘式吸烟机（92mm剑桥滤片）采用上述方法来测定7个卷烟样品卷烟主流烟气中的氨，各实验室吸烟机类型及分析仪器型号见表10。表10各实验室吸烟机类型及分析仪器型号实验室吸烟机类型吸烟机型号离子色谱型号1直线式CeruleanSM450ICS50002直线式CeruleanSM450ICS30003直线式CeruleanSM450ICS50004直线式CeruleanSM450ICS11005直线式CeruleanSM450ICS30006直线式CeruleanSM450ICS30007转盘式BorgwaldtKCRM200AICS30008转盘式BorgwaldtKCRM20HICS50009转盘式BorgwaldtKCRM200AICS500010转盘式BorgwaldtKCRM200AICS300011转盘式BorgwaldtKCRM20HICS50005.1.2卷烟样品样品卷烟A：混合型、盒标焦油量8mg、规格84mm样品卷烟B：烤烟型、盒标焦油量11mg、规格84mm样品卷烟C：烤烟型、盒标焦油量6mg、规格97mm细支样品卷烟D：烤烟型、盒标焦油量10mg、规格：86mm中支样品卷烟E：参比卷烟3R4F、规格84mm样品卷烟F：参比卷烟1R5F、规格84mm样品卷烟G：参比卷烟CM8、规格84mm具体烟支参数见表11所示。表11卷烟样品烟支参数参数ABCDEFG烟支长度（mm）84849786848484烟蒂长度（mm）333338383535335.1.3抽吸方案待测样品按照GB/T16447─2004烟草和烟草制品调节和测试的大气环境进行调节。测试前，应检查吸烟机满足GB/T16450─2004《常规分析用吸烟机定义和标准条件》要求。分别进行5轮次重复测定，每轮次实验在不同天内进行，见表12所示。表12卷烟样品抽吸方案测试次序实验轮次第1天第2天第3天第4天第5天1ABCDE2BCDEF3CDEFG4DEFGA5EFGAB6FGABC7GABCD抽吸条件见表13所示。表13卷烟样品抽吸条件抽吸方式抽吸容量（mL）抽吸频率（秒）抽吸持续时间（秒）通风孔ISO35602未封闭HCI55302100%封闭5.2共同实验数据分析5.2.1样品制备及均匀性检验本次共同实验共选用7个卷烟样品为实验样品，编号为A、B、C、D、E、F、G。样品通过拆散条包装、混匀，独立包装，均匀性检验合格后分发。每个样品准备15份。采用直线式吸烟机的实验室分发卷烟烟气相关成分分析样品70盒共计1400支卷烟，每个样品10盒共计200支卷烟，采用转盘式吸烟机的实验室分发卷烟烟气相关成分分析样品140盒共计2800支卷烟，每个样品20盒共计400支卷烟。在每个卷烟的15份样品中随意抽取10个样品，从同一个样品中随机抽取两份试样，由同一个检验人员分别测定同一个项目，测试样品的主流烟气中氨释放量，测试所得数据采用单因子方差分析法检验，如果每个样品的测试指标F实测值<临界值F0.05(9,10)=3.02（置信水平α=0.95）（临界值从F值表中查出），则认为样品是均匀的。均匀性检验结果及判定见表14。由表14可知，本次卷烟烟气相关成分分析共同实验所采用的7个卷烟样品，F实测值均小于F临界值，表明在0.05显著性水平时，7个卷烟样品的氨含量是均匀的。表14卷烟样品均匀性检验结果样品编号氨（μg/支）样品编号氨（μg/支）A17.988.04B110.2010.13A28.117.99B29.659.55A37.898.23B39.3810.71A48.338.01B49.729.62A58.057.98B59.519.96A68.188.22B69.769.65A78.398.39B710.0410.39A88.008.40B89.649.54A97.958.35B98.818.72A107.938.12B109.5710.19总平均值8.13总平均值9.74方差来源样品间样品内方差来源样品间样品内自由度910自由度910平方和0.2590.299平方和3.0351.267均方0.0290.030均方0.3370.127F0.96F2.66F临界值F0.05(9,10)=3.02F临界值F0.05(9,10)=3.02样品编号氨（μg/支）样品编号氨（μg/支）C17.607.88D110.3310.74C27.777.80D210.9210.40C37.897.98D310.4410.89C48.028.01D410.8710.82C58.007.76D510.5510.57C67.748.01D610.6310.64C77.957.62D710.4910.38C87.667.73D810.5710.77C97.587.59D910.9010.52C107.907.69D1010.8810.61总平均值7.81总平均值10.65方差来源样品间样品内方差来源样品间样品内自由度910自由度910平方和0.2740.188平方和0.2380.457均方0.0300.019均方0.0260.046F1.62F0.58F临界值F0.05(9,10)=3.02F临界值F0.05(9,10)=3.02样品编号氨（μg/支）样品编号氨（μg/支）样品编号氨（μg/支）E19.109.35F12.452.51G114.2814.66E29.239.18F22.472.60G214.3814.72E39.729.25F32.502.56G314.6915.04E49.669.37F42.592.47G415.2014.72E59.249.53F52.602.52G515.1115.00E69.389.68F62.442.49G614.9415.23E79.659.71F72.542.60G714.4114.33E89.199.56F82.582.58G814.6714.99E99.219.49F92.472.46G914.6815.09E109.709.50F102.492.58G1014.5514.87总平均值9.44总平均值2.53总平均值14.78方差来源样品间样品内方差来源样品间样品内方差来源样品间样品内自由度910自由度910自由度910平方和0.4310.402平方和0.0320.0296平方和1.0870.544均方0.0480.040均方0.0040.00296均方0.1210.054F1.19F1.18F2.22F临界值F0.05(9,10)=3.02F临界值F0.05(9,10)=3.02F临界值F0.05(9,10)=3.025.2.2统计分析的设计本次共同实验依据“NATA能力验证指南”确定采用稳健（Robust）统计技术处理检测结果。用中位值估计样本的均值，用标准四分位点内距度量样本数据的分散程度，因而减少了极端结果对平均值和标准偏差的影响。对每一个检测项目将计算下列样本统计量：样本数（N）——参与统计分析的检测结果总数。中位值（Median）——衡量检测结果数据集中心位置的度量，中位值将所有的数据分为两个相等的部分，一部分的值都大于或等于它，而另一部分的值都小于或等于它。标准四分位点内距（NormIQR）——数据集的第3四分位数与第1四分位数之差称为四分位点内距（IQR），IQR乘以因子0.7413得到标准四分位点内距，它是稳健统计技术处理数据分散程度的度量，相当于正态分布的标准差（SD）。实验室间Z比分数——Z比分柱状图用来反映各实验室的数据偏离程度，判别实验室能力。Z比分数计算公式：Z=实验室平均值本次共同实验以Z评价每个参加实验室的检测结果：|Z|≤2为满意结果2<|Z|<3为可疑结果（或称有问题结果）|Z|≥3为离群结果（或称不满意结果）5.2.3ISO抽吸模式氨测定方法一（YC/T377-2017）参与本次共同实验的11家实验室，在ISO抽吸模式下，采用行业标准方法（YC/T377-2017）对7个卷烟样品主流烟气中氨的释放量进行检测分析。实验室间Z比分数统计A、B、C、D、E、F、G七个样品样本总数均为11。在实验室间Z比分数的统计中，A、B、C、D、E、F、G七个样品11家实验室的检测结果均为满意结果，占样本总数的100%，无可疑或离群结果，见表15。表15方法一实验室间Z比分数统计一览表实验室编号平均值（μg/支）标准偏差Z比分数平均值（μg/支）标准偏差Z比分数AB17.890.280.728.120.510.3127.650.190.367.060.21-0.7636.440.22-1.077.820.38-0.1347.230.39-0.096.780.14-1.6656.650.52-0.817.100.49-1.1967.450.410.187.770.36-0.2078.850.251.909.080.301.7287.380.400.098.000.370.1397.080.39-0.287.560.35-0.51107.160.55-0.188.690.521.15118.110.440.998.240.380.49实验室编号平均值（μg/支）标准偏差Z比分数平均值（μg/支）标准偏差Z比分数CD15.510.291.137.290.28-0.0124.680.16-0.617.420.190.1334.770.21-0.536.680.35-0.7245.170.420.387.740.840.5055.670.561.498.240.581.0865.210.310.477.320.390.0174.330.18-1.517.550.220.2885.020.350.047.090.47-0.2594.980.29-0.046.870.37-0.50104.680.39-0.726.510.30-0.91114.870.34-0.298.020.530.82实验室编号平均值（μg/支）标准偏差Z比分数平均值（μg/支）标准偏差Z比分数平均值（μg/支）标准偏差Z比分数EFG18.880.380.422.440.240.2112.790.340.0428.280.29-0.442.560.170.5712.180.82-0.7837.920.15-1.182.060.20-0.8612.040.11-1.3349.070.470.742.360.24-0.0213.230.900.8558.540.83-0.142.580.200.6212.601.09-0.3069.110.470.812.570.150.5912.740.50-0.0478.810.330.312.840.131.3613.750.641.8588.710.450.142.370.130.0212.830.870.1297.620.39-1.672.280.13-0.2412.470.49-0.54108.280.59-0.582.180.10-0.5313.021.000.46118.340.43-0.472.220.13-0.4112.000.82-1.39样品名称样本数Z|Z|≤22<|Z|<3|Z|≥3个数占样本比例（%）个数占样本比例（%）个数占样本比例（%）A11111000000B11111000000C11111000000D11111000000E11111000000F11111000000G11111000000样品检测结果统计根据11家实验室提供的检测数据，对A、B、C、D、E、F、G七个卷烟样品的中位值、标准IQR、平均值、标准偏差、变异系数、重复性及重现性进行统计，结果见表16。表16方法一七个卷烟样品检测结果统计一览表统计项目ABCDEFG中位值（μg/支）7.387.824.987.328.542.3712.74标准IQR0.730.990.500.770.580.330.72平均值（μg/支）7.457.844.997.348.502.4012.74标准偏差0.680.700.390.540.470.220.64变异系数（%）9.138.937.827.365.539.175.02重复性（r）1.121.081.151.671.310.482.14重现性（R）1.772.201.992.301.780.7ISO抽吸模式氨测定方法二（浸渍滤片法）参与本次共同实验的11家实验室，在ISO抽吸模式下，采用浸渍滤片法对7个卷烟样品主流烟气中氨的释放量进行检测分析。实验室间Z比分数统计A、B、C、D、E、F、G七个样品样本总数均为11。在实验室间Z比分数的统计中，A、B、C、D、E、F、G七个样品11家实验室的检测结果均为满意结果，占样本总数的100%，无可疑或离群结果，见表17。表17方法二实验室间Z比分数统计一览表实验室编号平均值（μg/支）标准偏差Z比分数平均值（μg/支）标准偏差Z比分数AB18.010.150.05228.260.290.3110.240.380.5437.690.38-0.2810.160.680.4147.900.29-0.069.980.360.0757.330.20-0.669.600.21-0.6868.200.300.2610.020.360.1579.170.371.2810.480.351.0588.790.320.889.900.35-0.0997.640.28-0.339.030.30-1.79107.910.40-0.059.470.47-0.92118.640.310.729.910.35-0.07实验室编号平均值（μg/支）标准偏差Z比分数平均值（μg/支）标准偏差Z比分数CD17.880.040.0610.740.060.0228.580.370.6511.680.601.2338.820.311.0310.720.49-0.0248.140.430.3310.140.86-0.9057.070.48-0.7810.770.860.0668.030.350.2211.000.460.4177.180.34-0.6710.350.29-0.5987.760.41-0.0611.190.470.7097.000.30-0.859.500.40-1.88108.450.500.6510.490.58-0.37117.650.41-0.1811.440.481.08实验室编号平均值（μg/支）标准偏差Z比分数平均值（μg/支）标准偏差Z比分数平均值（μg/支）标准偏差Z比分数EFG19.350.08-0.042.540.110.2415.050.060.4129.580.470.312.820.151.3815.140.690.5839.410.150.042.480.18-0.0314.670.55-0.4749.500.520.192.360.12-0.6014.450.73-0.9658.600.59-1.232.440.12-0.2113.990.68-1.9569.850.530.742.660.080.8414.910.480.09710.080.411.122.910.162.0015.630.401.7789.220.50-0.252.490.080.0314.870.750.0099.110.49-0.432.400.07-0.4014.550.47-0.73109.150.27-0.372.340.15-0.7114.870.920.00119.780.530.632.610.080.6014.990.750.27样品名称样本数Z|Z|≤22<|Z|<3|Z|≥3个数占样本比例（%）个数占样本比例（%）个数占样本比例（%）A11111000000B11111000000C11111000000D11111000000E11111000000F11111000000G11111000000样品检测结果统计根据11家实验室提供的检测数据，对A、B、C、D、E、F、G七个卷烟样品的中位值、标准IQR、平均值、标准偏差、变异系数、重复性及重现性进行统计，结果见表18。表18方法二七个卷烟样品检测结果统计一览表统计项目ABCDEFG中位值（μg/支）8.019.987.8810.749.412.4914.87标准IQR0.800.471.080.760.560.240.46平均值（μg/支）8.149.907.8710.739.422.5514.85标准偏差0.550.400.610.610.410.180.46变异系数（%）6.764.047.755.684.357.063.10重复性（r）0.871.081.071.561.250.351.83重现性（R）1.731.491.982.221.610.611.915.2.5HCI深度抽吸模式氨测定方法三（浸渍滤片法）参与本次共同实验的11家实验室，在HCI深度抽吸模式下，采用浸渍滤片法对7个卷烟样品主流烟气中氨的释放量进行检测分析。实验室间Z比分数统计A、B、C、D、E、F、G七个样品样本总数均为11。在实验室间Z比分数的统计中，A、B、C、D、E、F、G七个样品11家实验室的检测结果均为满意结果，占样本总数的100%，无可疑或离群结果，见表19。表19方法三实验室间Z比分数统计一览表实验室编号平均值（μg/支）标准偏差Z比分数平均值（μg/支）标准偏差Z比分数AB121.000.680.1819.880.380.15221.380.710.2721.300.900.68319.350.88-0.6619.210.44-0.29422.451.170.9119.950.760.20519.951.99-0.3618.411.69-0.80620.871.090.1119.840.750.13722.300.670.8422.010.691.53820.441.09-0.1119.451.03-0.13918.250.66-1.2217.990.87-1.081018.390.69-1.1516.921.00-1.781121.320.920.3421.000.800.88实验室编号平均值（μg/支）标准偏差Z比分数平均值（μg/支）标准偏差Z比分数CD135.321.181.0825.271.141.35232.360.720.0023.580.940.10331.942.00-0.1323.450.510.00430.680.88-0.5924.130.860.50532.361.280.0223.042.12-0.31632.861.240.2023.861.040.30736.111.661.3721.440.55-1.49832.270.97-0.0222.780.82-0.50930.071.05-0.8122.030.82-1.051027.780.90-1.6423.451.150.001133.450.960.4124.670.880.90实验室编号平均值（μg/支）标准偏差Z比分数平均值（μg/支）标准偏差Z比分数平均值（μg/支）标准偏差Z比分数EFG129.020.57-0.2128.010.50-0.1130.580.28-0.66231.581.120.7129.460.700.5434.020.830.34330.391.090.3928.431.270.1133.951.110.34429.221.01-0.1227.752.35-0.2432.411.54-0.12528.401.15-0.4927.221.08-0.5132.631.96-0.06630.651.170.5130.022.070.9134.581.640.52732.080.861.1431.050.961.4438.900.951.80829.781.030.1229.041.450.4233.001.670.06928.050.97-0.6427.731.58-0.2530.221.44-0.771026.690.54-1.2524.551.00-1.8730.371.39-0.731131.241.080.7729.701.680.7533.461.590.19样品名称样本数Z|Z|≤22<|Z|<3|Z|≥3个数占样本比例（%）个数占样本比例（%）个数占样本比例（%）A11111000000B11111000000C11111000000D11111000000E11111000000F11111000000G11111000000样品检测结果统计根据11家实验室提供的检测数据，对A、B、C、D、E、F、G七个卷烟样品的中位值、标准IQR、平均值、标准偏差、变异系数、重复性及重现性进行统计，结果见表20。表20方法三七个卷烟样品检测结果统计一览表统计项目ABCDEFG中位值（μg/支）20.8719.8432.3623.4529.7828.4333.00标准IQR1.862.132.311.222.541.902.96平均值（μg/支）20.5219.6332.2923.4329.7428.4533.10标准偏差1.421.492.311.101.651.732.46变异系数（%）6.927.597.154.695.556.087.43重复性（r）2.912.573.463.012.784.063.92重现性（R）4.784.886.107.785.2.6方法一（YC/T377-2017）与方法二（浸渍滤片法）测定结果对比根据11家实验室提供的检测数据，对方法一与方法二的平均值、变异系数、重复性和重现性进行对比，具体结果见图13-图16。图13两种方法测定平均值对比由图13可知，方法二测定A、B、C、D、E、F、G七个卷烟样品的平均值均高于方法一的测定结果。图14两种方法变异系数对比由图14可知，方法一测定A、B、C、D、E、F、G七个卷烟样品的变异系数均在10%以内，方法二测定A、B、C、D、E、F、G七个卷烟样品的变异系数均在8%以内，方法二的变异系数小于方法一。图15两种方法重复性对比由图15可知，方法二测定A、B、C、D、E、F、G七个卷烟样品的重复性均略优于方法一。图16两种方法重现性对比由图16可知，方法二测定A、B、C、D、E、F、G七个卷烟样品的重现性均略优于方法一。5.2.7直线式吸烟机与转盘式吸烟机测定结果对比采用方法二（浸渍滤片法）对7个卷烟样品主流烟气中氨的释放量进行检测，其中6家实验室使用直线式吸烟机，5家实验室使用转盘式吸烟机，对比直线式吸烟机与转盘式吸烟机测定结果，见表21。由表21可知，A、B、C、D、E、F、G七个卷烟样品，使用两种吸烟机测定结果的变异系数均小于5%，表明使用直线式和转盘式两种吸烟机获得的结果具有较好的一致性。为了更进一步分析两种吸烟机结果的关系，使用配对T检验对测定结果进行分析。配对T检验结果显示，t值为0.668，小于参考值t0.05，6=2.45，p值为0.529，大于参考值0.05，表明显著性水平为0.05时，使用两种吸烟机测定的结果无差异，具有很好的一致性。表21不同类型吸烟机测定结果对比类型A（μg/支）B（μg/支）C（μg/支）D（μg/支）E（μg/支）F（μg/支）G（μg/支）直线式7.9010.028.0910.849.382.5514.70转盘式8.439.767.6110.599.472.5514.98变异系数4.59%1.86%4.32%1.65%0.68%0.00%1.33%6．结论本项目针对现有行业标准YC/T377-2017《卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法》存在卷烟烟气中氨的捕集方法较繁琐的问题，开展标准修订工作。增加了浸渍液技术指标要求；修改了推荐系列标准工作溶液浓度范围；删除了捕集阱技术指标要求；修改了卷烟的抽吸内容；删除了气相吸收液及粒相萃取液的制备；增加了烟气样品的萃取；修改了分析样品制备内容；修改了氨含量的计算公式。建立了采用浸渍处理剑桥滤片捕集，离子色谱法测定卷烟主流烟气中氨的方法，该方法无需接装吸收阱即能实现对烟气中氨的完全捕集，避免了大量连接管路对氨的吸附，减少了氨的检测损失，简化了实验操作，提高了检测效率。方法的回收率、准确度、重复性以及实验室间的再现性均符合要求，该方法适合于卷烟主流烟气中氨的日常检测。7．参考文献[1]HoffmannD,HoffmannI.ChemistryandToxicology[J].SmokingandTobaccoControlMonograph,1998(2):4298-4302.[2]谢剑平,刘惠民,朱茂祥，等.卷烟烟气危害性指数研究[J].烟草科技,2009(2):5-15.[3]HuangCB,BassfieldR,DabneyB,etal.DeterminationofTotalAmmoniainMainstreamSmoke[J].BeitrTabakforschInt,2003,20(6):389-393.[4]BrunnemannKD,HoffmannD.Gaschromatographicdeterminationofammoniaincigaretteandcigarsmoke[J].JChromatSci,1975(13):159-163.[5]DavisDL,NielsenMT.Tobacco-ProductionChemistryandTechnology[M].Oxford:Black-wellScience,1999:398-439.[6]王希琴,蔡继宝,杨艳,等.卷烟主流烟气中氨的捕集及离子色谱法测定[J].分析测试学报,2005,24(6):81-84.[7]赵晓东,谢复炜,赵乐,等.国内外卷烟主流烟气