標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在化學(xué)分析不確定度評定中的應(yīng)用

姚靜

摘 要： 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是用于研究“統(tǒng)一”的形式、價值和方法的常見物質(zhì)。同時，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)也是化學(xué)分析過程中最重要的物質(zhì)之一。化學(xué)分析中最常用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是不確定度的評估。本文主要介紹了標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在化學(xué)分析不確定度評估中的應(yīng)用。其中，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)最重要的特征是具有標(biāo)準(zhǔn)化功能，因此可用于評估通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)分析的不確定性。

關(guān)鍵詞： 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì);化學(xué)分析;不確定度

【中圖分類號】O651 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.40.245

在傳統(tǒng)化學(xué)分析和穩(wěn)定測量中，分析和穩(wěn)定測量實(shí)驗結(jié)果的不確定性主要來自化學(xué)分析和穩(wěn)定測量整個化學(xué)過程的各個方面。標(biāo)準(zhǔn)材料物質(zhì)測量是指在材料或其他物質(zhì)表中具有一個或多個特征足夠均勻且可以定義明確的物質(zhì)特征的數(shù)值以作為校準(zhǔn)測量儀器。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)主要用于儀器校準(zhǔn)，檢查方法的比較，實(shí)驗室之間的比較，實(shí)驗室的內(nèi)部質(zhì)量控制等。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有準(zhǔn)確的測量標(biāo)準(zhǔn)，并且是測量期間的參考標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行化學(xué)分析的過程中，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不僅是化學(xué)分析值可追溯性的基礎(chǔ)，而且也是評估分析著的專業(yè)水平的基石，同樣也是分析和測量工作質(zhì)量管理的重要組成部分。

1 影響標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在化學(xué)分析中不確定度貢獻(xiàn)的因素

1.1 分析方法的差異與待分析、測量樣品的匹配程度

在檢驗過程中，利用多種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對檢驗、校準(zhǔn)設(shè)施和化學(xué)分析方法進(jìn)行精確校準(zhǔn)，借助標(biāo)準(zhǔn)定制法對檢驗設(shè)備進(jìn)行了檢驗，生產(chǎn)商提供的不確定性和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)存在誤差，與待分析和測量樣品的匹配差異會直接影響不同標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對分析和測量不確定性的作用。

1.2 保存條件的影響

當(dāng)未經(jīng)測試過的樣品在進(jìn)行分析前后需要連續(xù)儲存較長一段時間，則存儲時間條件好壞可能直接影響分析結(jié)果。存儲的時間以及其他存儲環(huán)境條件，因此也被認(rèn)為是不確定度來源。

金屬元素標(biāo)準(zhǔn)原子物質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他非金屬原子標(biāo)準(zhǔn)元素物質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性。非金屬元素中例如銅和硫等金屬元素含量隨時間推移、受原料保管期和儲存環(huán)境條件的不同影響，其化學(xué)特性與含量的比值通常呈緩慢方向下降的變化趨勢。

1.3 前處理及實(shí)驗過程的影響因素

在精確計算所獲得溶液濃度的多個理論平均值時，應(yīng)充分考慮由稱量來測定的標(biāo)準(zhǔn)溶劑樣品的溶液質(zhì)量、測定標(biāo)準(zhǔn)溶劑的溶液容積、基體等多個相關(guān)濃度參數(shù)所引起的系統(tǒng)誤差，以及由于溫度、壓力、相對濕度等多種因素所引起的隨機(jī)誤差。在不同的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)需要化學(xué)分析和測量的情況下，取樣以及原料的生產(chǎn)過程中，所用介質(zhì)（其中包含溶劑）種類和濃度，萃取、稀釋以及環(huán)境污染、分解等諸多因素取樣，都直接對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定性測量產(chǎn)生影響。

2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不確定度的選擇和使用

2.1 在樣品選擇和確定使用各類標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗物質(zhì)時，應(yīng)當(dāng)充分考慮到預(yù)期分析實(shí)驗結(jié)果實(shí)際要求的不確定性度水平，所選用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品的不確定性度平均水平一般相對于預(yù)期分析實(shí)驗結(jié)果實(shí)際要求的不確定性度平均水平來說應(yīng)當(dāng)是可以忽略不計。標(biāo)準(zhǔn)所用物質(zhì)的制定使用者首先必須從根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局官方網(wǎng)站近期公布的“標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)目錄”中，正確地選擇并與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)水平的實(shí)際使用值相適應(yīng)，以及與預(yù)期測量值相適應(yīng)。

2.2 樣品所選用的標(biāo)準(zhǔn)檢測物質(zhì)的主要基體結(jié)構(gòu)組成與被檢檢測樣品的主要基體結(jié)構(gòu)組成一致或盡可能多地接近。所以要測量成分的化學(xué)含量也必該應(yīng)盡可能相同或更為接近。同時我們還要特別注意標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的具體性狀和基本形態(tài)。所選的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性和數(shù)量要求應(yīng)能夠滿足整個實(shí)驗研究的實(shí)際需要。在實(shí)際操作過程中，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與被檢待測樣品測量應(yīng)使用同一臺測量儀器、同一種測量方法，并在同樣的物理環(huán)境中同時進(jìn)行測量，以利于保證測量實(shí)驗結(jié)果的準(zhǔn)確一致性，避免系統(tǒng)誤差。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的長期保存管理應(yīng)在國家規(guī)定的儲存時間條件下進(jìn)行，并在有效期內(nèi)使用。

2.3 應(yīng)對供應(yīng)狀況、成本以及預(yù)期所使用的化學(xué)適用性選擇所需的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行充分地研究。在決定使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)之前，需要大大提高對該物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的了解程度，以保證測量結(jié)果的精準(zhǔn)度以及可靠性。如果分析結(jié)果具有更大的不確定性時，優(yōu)先使用不確定性更大的物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，以更佳地降低分析費(fèi)用。

3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對于分析、測量結(jié)果不確定度的貢獻(xiàn)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不確定度的直接引用

在進(jìn)行化學(xué)分析以及測量過程中，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有的準(zhǔn)確量值的計量標(biāo)準(zhǔn)不僅是測量過程中的參考標(biāo)準(zhǔn)，也是測量結(jié)果不確定度的重要依據(jù)。有證標(biāo)準(zhǔn)的物質(zhì)的不確定性和自由性在證書中已有明確說明，可以直接進(jìn)行參考和引用。而標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值特征上存在著諸多的不確定性，并且其合成特征上可以來自標(biāo)準(zhǔn)樣品不均勻、實(shí)驗室內(nèi)和實(shí)驗室不確定性等。

3.2 化學(xué)分析方法的校準(zhǔn)引入的不確定度

日常質(zhì)量檢測過程中，所使用的數(shù)據(jù)分析方法的適用性通常也都是通過這種方法進(jìn)行確認(rèn)，并對研究結(jié)果加以分析評價的。這種測量研究對于它的整體測量性能和個別影響因子分別可以產(chǎn)生重要數(shù)據(jù)，在正常測量過程中有效地使用這些重要數(shù)據(jù)，可以精確地評估由這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生的整體測量結(jié)果，并對由此產(chǎn)生的不確定性作出精確的評估。在開始化學(xué)分析測量之前，需要優(yōu)先選擇具有認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗樣品對相應(yīng)化學(xué)分析方法的綜合校準(zhǔn)，通過測量有認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)樣品，對新的化學(xué)分析方法作出評估，將標(biāo)準(zhǔn)試樣品測量的溯源和樣本測量的不確定性分別授予該化學(xué)分析法，以便于確?；瘜W(xué)分析方法獲得的測量結(jié)果具有安全科學(xué)的溯源性和滿足相應(yīng)的測量不確定度要求。

結(jié)語：總而言之，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在化學(xué)分析不確定度評估過程中的實(shí)際應(yīng)用在社會上發(fā)揮了重要作用。使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可以更好地解決化學(xué)分析不確定性評估中的眾多問題。與此同時，它也彌補(bǔ)了新的化學(xué)分析技術(shù)。因此，可以說標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在化學(xué)分析不確定度評估過程中的使用對化學(xué)科學(xué)而言十分關(guān)鍵，并且本文還介紹了許多標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在化學(xué)分析不確定度評估中的應(yīng)用。對于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在化學(xué)分析不確定性評估中的應(yīng)用，有兩個功能，即核磁共振和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析。

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