《Separations》：First Comprehensive Interlaboratory Assessment of Chemical Release Analysis from Recycled High-Density Polyethylene Pellets
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本研究首次对消费后回收高密度聚乙烯（post-consumer recycled high-density polyethylene，rHDPE）颗粒的化学释放物分析进行了跨实验室评估，揭示了影响重现性的不同因素。基于CosPaTox（一个由化妆品及其包装相关
本研究首次对消费后回收高密度聚乙烯（post-consumer recycled high-density polyethylene，rHDPE）颗粒的化学释放物分析进行了跨实验室评估，揭示了影响重现性的不同因素。基于CosPaTox（一个由化妆品及其包装相关欧洲公司组成的联合体）的研究工作以及其中开发的rHDPE颗粒分析方法论，七个属于回收塑料供应链内不同利益相关方群体（品牌所有者、供应商和服务实验室）的实验室参与了一项协调研究。在这些实验室中，研究人员使用95%乙醇在60°C下对颗粒进行为期七天的萃取，随后通过气相色谱-质谱联用（gas chromatography–mass spectrometry，GC-MS）进行分析。采用逐物质比较的方法，系统地评估了分析流程各阶段引入的变异性，包括：(1) 萃取、(2) GC-MS分析以及(3) 色谱图评估。结果表明，萃取和仪器分析的差异是造成实验室间变异性的主要原因（测量间的中位标准偏差分别攀升至约26%和约43%，而在单一实验室和单一设备上则为12%）。色谱图评估被确定为另一个变异来源（当中位标准偏差从约43%增加至52%到55%时，若由单个实验室评估色谱图则约为43%）。因此，本研究为回收塑料GC-MS筛选方法的可重复性提供了新的见解，并为基于颗粒的安全评估中的变异性建立了基准。这些发现支持了分析工作流程的协调统一，并增强了对消费后回收材料安全评估的信心。
研究背景与目的
随着消费后回收塑料在化妆品和家居护理产品包装等敏感应用领域的使用日益增长，确保其安全性成为关键。这些回收塑料可能因先前使用和回收过程而携带潜在的可释放污染物。然而，对于非食品接触的敏感应用，如何稳健地评估这些污染物一直是一个挑战。现有的分析方法，如对成品包装进行迁移测试，耗时且复杂，尤其是在工业环境中。因此，开发一种更高效、适用于回收料生产现场的筛查方法显得尤为重要。此前，CosPaTox联合体已开发了一种基于rHDPE颗粒的化学释放物分析方法，并在单一实验室中验证了其重复性。然而，该方法在不同实验室间的重现性如何，以及哪些因素会影响其结果的一致性，尚不清楚。为此，本研究旨在首次全面评估该方法在多个实验室间的重现性，系统考察萃取、GC-MS分析和色谱图评估这三个关键步骤对最终结果变异性的贡献，从而为回收塑料安全评估建立可靠的基准。
研究方法概述
为探究跨实验室重现性，七个来自不同利益相关方（品牌商、供应商及服务实验室）的实验室参与了此项协调研究。所有实验室均遵循主导实验室制定的标准化方案，对两种商业化rHDPE样品进行测试。关键技术方法主要包括：使用95%乙醇作为萃取介质，在60°C下对颗粒进行为期7天的静态萃取；随后，所有实验室采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对萃取液进行分析，并共享由主导实验室制备的内标溶液和烷烃标准品；最后，利用保留指数（RI）和质谱库进行物质鉴定与半定量分析。通过设计不同的测试系列，研究人员能够分离并量化萃取、GC-MS分析以及色谱图评估三个环节各自引入的变异性。
研究结果
3.1 烷烃标准与保留指数的跨实验室比较
通过分析由主导实验室统一提供的烷烃标准品，发现不同实验室的保留时间（RT）值存在显著差异，尤其是在更换色谱柱类型时更为明显。这表明尽管遵循同一方法，各实验室的色谱条件仍有差异，因此必须依赖保留指数（RI）而非保留时间进行后续的物质比对。
3.2 实验室间定量结果的初步比较
对各实验室分析内标溶液的定量结果进行比较后发现，不同化合物在不同实验室间的响应因子存在差异，这预示着在正式样品分析中也可能存在相当的变异性。
3.3 rHDPE样品GC-MS分析结果总览
所有实验室的分析结果显示，每种rHDPE样品的色谱图中均可识别出75至150种物质，定量浓度范围从检测限（约0.1 mg/kg）到约280 mg/kg。总体来看，不同实验室报告的按物质组分类的定量结果具有较好的一致性，但个别实验室的数据因数据库不完整等原因出现了明显偏差。
3.4 主导实验室内全流程的重复性
当所有步骤（萃取、测量和评估）均在主导实验室（LAB1）内完成两次时，大多数物质的定量结果显示出低标准偏差，中位相对标准偏差仅为12%。这证实了该方法在单一实验室内的良好重复性。
3.5 跨实验室萃取步骤的重现性
当萃取步骤由各参与实验室独立完成，而GC-MS测量和色谱图评估均由主导实验室集中进行时，结果的变异性显著增大，中位标准偏差上升至约26%。这表明不同实验室在萃取操作上的细微差异是变异的重要来源。
3.6 跨实验室萃取和GC-MS测量的重现性
当萃取和GC-MS测量均由各实验室独立完成，仅色谱图评估由主导实验室统一进行时，变异性进一步增加，中位标准偏差达到约43%。这说明不同实验室的GC-MS仪器和操作条件是导致结果差异的另一主要因素。
3.7 跨实验室全流程的重现性
当所有步骤（萃取、GC-MS测量和色谱图评估）均由各实验室独立完成时，变异性达到最高，中位标准偏差为52%至55%。这表明即使使用统一的评估标准，不同实验室在色谱峰识别和积分上的主观判断也会引入额外变异。
3.8 影响物质标准偏差的因素
进一步分析发现，物质所属的化学类别或其保留指数与其标准偏差之间无明显关联。仅有微弱证据表明，含量较高的物质其相对标准偏差略低于含量较低的物质。
3.9 结果总结
通过对比不同测试系列，清晰展示了每一步从单一实验室、单一设备操作中脱离出来，都会使结果变异性逐步累积增加。从单一实验室内的12%中位标准偏差，到全流程跨实验室时的52%-55%，增幅显著。
讨论与结论
本研究表明，CosPaTox联盟开发的rHDPE颗粒分析方法能够在不同实验室间成功应用。通过沟通和对齐测试参数，可以获得满足实际安全评估需求的重复性。研究清晰地量化了每一步骤（萃取、仪器分析、色谱图评估）偏离单实验室、单设备条件时所增加的变异性：萃取环节的差异使中位标准偏差翻倍；GC-MS仪器和条件的差异是另一主要贡献者；而色谱图评估环节，即使基于相同的原始数据，不同实验室的解读差异也带来了约10-15个百分点的额外变异。
尽管存在上述变异性，研究人员认为该方法用于半定量筛查分析是可行的。研究指出，在安全评估中，大多数物质的释放量远低于其安全阈值，因此50-60%的定量变异通常不会改变最终的评估结论。只有当某些物质的含量接近安全阈值时，才需要进行针对性的准确定量分析。本研究的结果与先前其他学者关于食品接触材料的GC-MS实验室间比对研究结果相似，证明了该方法在实际应用中的稳健性。
研究结论翻译如下：本研究首次全面概述了在通过萃取和GC-MS分析测试回收塑料颗粒时，影响实验室间重现性的不同因素。它可作为将GC-MS用作评估回收塑料的筛查方法时必须考虑的变异性的参考。应用CosPaTox指南作为制备样品的实验基础，以及在所有参与实验室中共同使用保留指数加质谱数据作为物质识别的关键要素，已经使得报告的数据具有良好的一致性。此外，研究表明，在分析的每一个步骤（萃取、色谱分析、色谱图评估），通过更高程度的协调统一（相同物质数据库、相同评估程序、相同技术人员）都可以降低变异性。值得注意的是，每一次偏离在单一实验室和单一设备上执行所有步骤的情况，都会使物质定量的中位标准偏差增加约10至15个百分点。导致变异性增加的原因被认为是操作人员效应、色谱条件差异以及质谱数据库差异。总的来说，特别是考虑到回收塑料样品萃取物所代表的复杂混合物，颗粒萃取法和GC-MS作为一种筛查方法所展现出的重现性是极具前景的。物质定量的中位标准偏差为50-55%，这一结果支持了该方法适用于回收塑料材料的常规半定量分析。
