标准物质的作用及其应用

标准物质是高度均匀、良好稳定和量值准确的测量标准,也是*人民共和国计量法中依法管理的计量标准。它具有复现、保存和传递量值的基本作用。在物理、化学、生物与工程测量等领域中用于校准测量仪器和测量过程、评价测量方法的准确度和检测实验室的测试能力、确定材料或产品的特性量值、进行量值仲裁等[1]。

国家海洋局*二海洋研究所从1976年起开始研制标准物质,至今已研制并批量生产了多项**标准物质,其中获国家一级标准物质证书和制造计量器具许可证的共9项:盐酸溶液标准物质(GBW08622)、碘酸钾溶液标准物质(GBW08621)、磷酸盐溶液标准物质(GBW08623)、硅酸盐-硅溶液成分分析标准物质(GBW08642-49)、硝酸盐-氮溶液成分分析标准物质(GBW08634-37)、亚硝酸盐-氮溶液成分分析标准物质(GBW08638-41)、铵-氮溶液成分分析标准物质(GBW08631-33)、近海海洋沉积物成分分析标准物质及贻贝成分分析标准物质。获得国家二级标准物质证书和生产许可证的共16项:盐酸、碘酸钾、磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐7项标准溶液;水及海水中铜、铅、锌、镉、铬和汞标准溶液;海水中砷、硒标准溶液[1]。经多年来沿海部分省、市及内地**等近百家单位的使用,这些标准物质被认为准确度高,精密度、稳定性好,在国际海洋科技合作研究及我国南级、北极的大洋考察等重大课题项目中得到广泛应用。本文介绍了标准物质的作用及其应用。

1 标准物质

1.1 定义

标准物质起源于美国。1968年,*三届国际法制计量大会上颁布了关于标准物质的定义,即具有一种或多种高度稳定的物理或化学计量特性,由行政主管部门正式批准为标准的物质或材料[2]。经过几个国际组织的反复协商, 1981年,在ISO/REMCO导则30——标准物质常用术语及定义中公布了标准物质和有证标准物质的定义。1991年,对标准物质的定义又作了重大修改,认为标准物质应具有稳定、均匀和定值准确的特性,舍弃其中任何一个特性都不能被称之为标准物质①。

1.2 证书和生产许可证

标准物质是按国家质量技术监督局颁布的《一级标准物质管理办法》规定的内容、标准和程序审查批准的。这些标准物质及其研制单位已同时经过了认证,并由国家质量技术监督局颁发了《制造计量器具许可证》和《标准物质定级证书》。该标准物质证书随同标准物质一同提供给用户,是介绍标准物质的技术文件,是向用户提供的质量保证书。在此证书中还提供了如下基本信息:标准物质的名称及编号;研制和生产单位的名称、地址;包装形式;制备方法;特性量值及其测量方法;标准值的不确定度;均匀性及稳定性说明;储存方法;使用中注意事项及必要的参考文献等。在标准物质证书和标签上均有特定的标记[1]。

1.3 国际间的交流

为了扩大国际间标准物质信息交流,中、法、美、英、德、日、俄7国合作建立了国际标准物质信息库(COMAR),每年发布1次标准物质信息。中国国家标准物质研究中心是COMAR的理事会成员和COMAR的国家编码中心。国家技术监督局对流通中的一级、二级标准物质的量值、可靠性进行必要的跟踪检查,同时,同种标准物质在国际间进行相互校对,以保证标准物质量值的准确性、可靠性。

2 标准物质的作用

标准物质在不同国家和不同时期保证了测量结果的一致性、可比性,**了量值的传递和可追溯到国际计量单位制的统一,起到了“量具”和“标准器”的作用。国家一级、二级标准物质已在国内外得到广泛应用,在地质、环境、能源、材料、农业、食品、医药医疗等许多领域为科研、生产、贸易和法律法规的贯彻,为经济、技术和法律法规的决策提供了可靠的保证。在产品质量管理,资源开发利用,环境保护,消除贸易技术壁垒,保证人民健康等方面都发挥了积极、重要的作用。

标准物质在计量认证中也起着重要的作用。*人民共和国计量法规定:“为社会提供公证数据的产品质量检验机构,必须经省级以上人民**计量行政部门对其检定,测试能力和可靠性考核合格。”在《产品质量检验机构计量认证技术考核规范》(JJG1021-90)中规定:需对认证单位的组织机构、仪器设备、检测工作、人员环境、工作制度等6个方面进行考核评审②。同一标准物质可用来作为质量保证体系的重要指标,来衡量实验室间的技术水平,使计量认证合格单位出具的结果有可靠、准确的数据,具有*性和法律效力。标准物质在计量认证的质量监控及其它基础领域都起着重要作用,是其它任何物质都无法替代的。

标准物质在某些特性量值的传递、校准测量仪器、评价测量方法、减少测量中的干扰因素等方面也发挥着重要的作用。70年代初期,工业发达国家为了控制工业废弃物的排放、保护人类健康,制定了环境保护法和环境标准,环境监测成为监督环境保护法实施的主要手段,而标准物质则成为测量技术中的基础。

3 标准物质的应用

标准物质的应用非常广泛。标准物质是量值传递的基础,是监测数据可靠和可比量值的基准。在实验室计量认证中,标准物质作为质量保证体系的重要一环,还可用来考核工作人员的技术水平和素质。

3.1 验收、校准分析仪器

实验室的各种仪器,都应由国家法定计量检定部门按规定的周期进行检定,在仪器的验收及校核工作中,也需使用标准物质来考核仪器测量值的准确度和精密度。用标准物质验收、校准仪器非常方便并且能避免系统误差。

3.2 制作校准曲线

校准曲线是校核分析被测样数据的基准曲线,校准曲线一般由配制测量范围内的一系列已知浓度标准溶液的测量值绘制而成,因此必须采用由国家技术监督局批准、发布的标准物质作校准曲线,使分析结果建立在一个共同的基础上。在平时的水质分析工作中,为保证分析结果的质量,每次分析样品时,应选择一个标准物质(质控样)同时进行测定,以校核原有的工作曲线,掌握未知水样测定结果的可靠性。

3.3 质量监控

要保证分析结果的质量,必须搞好质量监控,这是必不可少的一项工作。过去从称量、配制溶液到分装、分发到各有关的化验室和监测站使用,都由中心化验室和中心监测站进行质量监控,自配质控样,这种做法很难保证质控样量值的准确性,也根本无法进行量值溯源,因此,难以保证分析数据的质量。1991年,由国家标准物质中心配制的混合标准物质和溶解性固体总量标准溶液,给各地水厂质量监控带来方便,使许多水厂化验室提高了检测水平,缩小了实验室间的差异。用标准物质监测所分析数据的质量,既简便、有效,又直观、经济。

3.4 考核实验室技术人员的水平

实验室的分析测试人员的素质、技术水平及工作的熟练程度,是所出具的数据可靠性的关键。分析测试人员的技术水平不仅应从拥有的理论水平、解决问题的能力等方面进行考核,还应从实际操作技能进行考核。出具数据的准确性同样也是考核实验室测试水平的核心之一。公认的较有效、较简便的办法是应用标准物质来进行考核。因此,出具的测试标准物质的数据结果,可作为评判分析测试人员的技术水平合格与否的较主要依据。参加计量认证都必须采用标准物质对化学分析测试人员进行现场操作考核。国家海洋局大连环境监测中心对全国30多家有关实验室的分析测试人员的技能考核采用了国家海洋局*二海洋研究所生产的一级标准物质,取得很好的效果。

3.5 对外技术交流

在对外技术交流和技术谈判中,由于国外工程技术人员比较重视对检测数据可靠性的探究,因此,把握好对标准物质的应用并以此为基础进行谈判,会使谈判始终处于有利地位,从而提高商检证书的威信,扩大商检对外的影响,有力地促进对外贸易的发展。青岛口岸自1985年到1989年,每年向美国某公司出口研磨级矾土。美方对矾土中主要物质——三氧化二铝和二氧化硅含量多次提出异议,由于我方在分析工作中正确、较好地应用了标准物质,以此数据为依据,在谈判中我方始终处于主动地位,最后美方表示确认我方的作法是正确的,从而维护了国家和外贸公司的信誉和经济利益③。

4 结语

标准物质是一种具有计量学特征的标准量具,是国内外交往中必须遵循的统一量具。在检测、校核仪器的过程中,标准物质的作用尤为重要。许多大型分析检测仪器需要用标准物质校准并建立检验方法,没有标准物质,这些大型现代化的分析仪器就无法进行准确定量分析。因此,标准物质是现代化仪器分析的基础,是检测数据准确、可靠的保证。

标准物质还可以被用来考核分析测试人员的技术水平,同时也为合格的分析测试者、单位出具的测试报告的公正、科学、*性提供了保证。