化学计量量值溯源能力的方法分析

王勇++崔波

摘 要：化学计量仪器需要进行量值溯源来保证其准确性，通常采用标准物质或检定规程、标准规范等技术依据。但在实际中，会遇到标准物质或技术依据缺失的问题，这就需要采用其他方法来确保化学计量仪器的量值溯源保证了，文章介绍了比对法、替代法、能力验证法、经典化学分析法等四种方法，并进行举例分析。

关键词：化学计量；量值溯源；分析

引言

化学计量仪器是监测物质的组成、结构和某些物理特性的仪器，在检验检测机构中应用十分广泛。对于一些化学计量仪器，有技术规范或者标准作为参考，可以正确操作仪器，准确采集数据，确保检测的准确性，但是在日常的检定测试中，也存在一些标准缺失的问题，因此急需一些科学的解决方法，来提升化学计量仪器的溯源能力。

1 化学计量仪器的分类

按照化学检测的理论原理和检测对象，化学计量仪器一般分为以下几种类型。

1.1 电化学仪器

在检测检验中，较为常用的有酸度计、电解仪、离子计、电导率仪等，通过这些仪器，测试检测对象的电化学性质，包括电位、电导、电流、电量等数据。

1.2 分子光谱仪器

常见的仪器有不同性质的分光光度计，傅里叶红外光谱仪以及磷光光谱仪等。通过这些仪器，主要用来检测物质含量，也可以通过仪器检测确立复杂化合物的结构。

1.3 原子光谱仪器

比较有代表性的仪器有原子发射光谱仪、原子吸收光谱仪等，主要原理就是按照物质原子在获取能量之后，可以由基态跃迁至激发态，从而导致辐射光强度发生变化，同时特殊光谱的强度又和发光物质的含量有着定量关系。

1.4 色谱仪

主要仪器有多种系列的气相色谱仪、液相色谱仪以及离子色谱仪。其设计原理是按照物质在固定相和流动相质监存在差异，从而导致混合物中不同成分相互分离。

1.5 气体分析仪器

这种仪器与日常生活十分贴近，在环境监测、安全防护等方面得到广泛使用，它的原理虽然很多，但是归根结底都是将检测样品与光电磁热等发生作用后，导致气体分子产生物理化学特性的变化，通过这一原理设计出气体分析仪器。

常用的化学计量仪器还有波普类仪器、质谱仪器以及物理特性仪器，这里不再一一介绍。

2 化学计量仪器的特点

2.1 规格种类多

以分光光度计为例，它又可以分为可见分光光度计、紫外分光光度计、红外分光光度计、近红外分光光度计等不同类型，从结构上又区别为滤光、单光束、双光束、全差示分光光度计等不同规格。

2.2 结构原理多样化

化学计量仪器是按照物质的物理化学特性，将其通过不同途径转化为光电磁热等量化信号而进行设计制造的，原理各异，数据处理及控制也不同。即使一类仪器，它们的结构也不尽相同，比如说电导率仪器，它们的结构就有棒式、三针、五针、九针的。

2.3 依据标准物质进行量值溯源

少部分仪器有实物标准，如分光光度计可以用滤光片、标准汞灯，大部分化学计量仪器是没有实物标准的，需要标准物质来实现量值溯源。作为一种标准量具，标准物质异于实物标准，它是与化学计量仪器一对一专用的，也就是说不具有通用性。面临种类繁多，结构多样的化学计量仪器，确实面临标准物质缺失的问题，下一节将进行介绍。

3 化学计量仪器溯源能力面临的问题

根据上一节分析的化学计量仪器的特点能够得出，除了一些仪器有“实物标准”量具，比如分光光度计，能够进行直接测量，其他的都需要根据标准物质进行量值溯源和传递。所以，标准物质的配备与使用对于化学计量仪器的溯源有着十分关键的作用。化学计量仪器溯源的保证还可以根据坚定规程和标准规范，这是一个技术依据，我国有120类化学计量奇异的检定规程或校准规范。

虽然有标准物质、检定规程和校准规范的溯源保证，但是随着化学计量仪器的不断发展、更新换代以及新的仪器的不断涌现，呈现出智能化、信息化、灵敏度高的特点，现有规范和规程具有一定的滞后性，对化学计量仪器的溯源带来一定的困难，需要科学的方法来提升溯源能力。

4 提升化学计量仪器溯源能力的方法

本节重点介绍几种化学计量仪器溯源能力的方法，并说明每一种方法适用的情况。

4.1 比对法

当标准物质的性质和量程出现无法满足需要的问题时，可以采用比对法进行溯源。比如一种测量水质的仪器--在线电导率仪，它的量程≤20uS/cm，然而我国标准溶液都是≥133.220uS/cm，面临着量程无法满足量值溯源的问题。在美国，已经出现量程为520uS/cm的标准溶液，但是该溶液如果接触到空气，就会出现量程变化很大的现象。通过比对方法，将美国的电导率仪用10020uS/cm的标准溶液进行校准处理，将此仪器作为标准与被被校准仪器串接，同时读数，得出校准结果。

4.2 替代法

当标准物质不能普遍适用的时候，可以采用替代法。比如，荧光检测器，用当前的规程所规定的标准物质就无法进行检定。又如色谱仪，虽然有标准物质可以作为量值溯源。但是一些色谱仪的色谱柱经常无法用于分离标准物质，在实际检测中，通常要将测试柱替代色谱柱。对于检测人员，有着较高的操作技能与实践能力的要求。需要把色谱仪的各个接头进行拆分重装，极易破碎或者漏气，还不易恢复。但是这都可以通过提高操作水平来实现。因此通过替代法对奇异进行重复性和检出限的校准，可以扩大标准物质的适用范围。

4.3 能力验证法

当标准物质出现空缺时，可以采用能力验证法。比如一些临床检验仪器，其标准物质归为生化领域，不易生产，因此经常使用自带质控样进行定期校准，而缺乏统一的标准物质。但是这些仪器关乎生命安全，务必要进行校准。通过能力验证法，可以解决这一问题。具体解决过程为，将某一待测的仪器作为标准，在不同实验室内用不同型号的仪器进行若干次测量，将测量结果进行平均取值，确定为准确值，作为校准的数值依据。

4.4 经典化学方法比较法

化学计量仪器是根据物质的化学物理特性来设计制造出来的，换句话说，每一个仪器，归根结底都是有相对应的化学反应原理。即使一些仪器，没有标准物质，没有检定规程和校准规范，也能够找到他们的经典化学方法。也就是说，用检验标准中规定的方法和试剂，用经典的化学分析方法检测出待检测物质的准确含量，将这个作为仪器校准的标准依据。

5 结束语

要确保化学计量器具的准确性，就需要进行量值溯源。当前量值溯源方法有标准物质、检定规程和校准规范来保证。但是化学计量仪器种类繁多，同一种类的结构规格又不尽相同，标准物质的“专一性”以及检定规程、校准规范的缺乏、滞后又难以适应量值溯源的需求。为保证化学计量仪器量值溯源的能力，除了这些传统方法之外，还应该探索一些方法，比如比对法、替代法、能力验证法、经典化学分析法，用于化学计量仪器量值溯源的实践，从而提升量值溯源的能力。

参考文献

[1]车义.影响气体超声波流量计计量精度的因素分析[J].科技创新与应用，2015，35：72.

[2]王静，彭菁，赵华堂，等.质检机构检测仪器设备管理工作探讨[J].科技创新与应用，2016，27：284

[3]赵雯.量值溯源在化学分析测量中的作用及其影响[D].兰州大学，2013.

[4]应对RoHS指令建立我国相关化学计量溯源体系[J].中国测试技术，2008，01：15-18.