淺析化學不確定度因素對標準物質的影響

摘 要：在化學檢測中，標準物質對化學分析具有定量作用，本文從人為因素、儀器的精密性、測試方法、試驗環境、樣品前處理因素淺談了不確定度對標準物質的影響。

關鍵詞：不確定度；標準物質；影響因素

 Analysis of   the influence factors of chemical uncertainty on standard substances

                      Chen Shuiting   Nie lei   Liu yingling

Yunnan Institute of Medical Device Testing,   Yunnan Kunming   650106

Abstract: Standard substances have a quantitative effect on chemical analysis. This article described the influence of uncertainty on standard substances from the human factors、instrument precision、test methods、test environment and sample pretreatment.

Key words: The uncertainty;   Standard substances;
Influence factors

標準物質是由一種或者多種物質混合而成，一般具有較準確的特性值，是一種用于測量評價的材料或物質 [1]。標準物質是工作基準試劑的量值溯源物質，其主要用途是檢驗工作基準試劑的質量分數、標定標準滴定溶液濃度和制備標準溶液。

標準物質作為一種已經確定了具有一個或多個足夠均勻的特性值的物質或材料，具體意義體現在一下幾個方面：（一）在試驗過程中，當標準物質的組成成分和被測樣品相接近時，可以采用相同的方法進行分析和處理，從而測的樣品的回收率；（二）作為工作標準，標準物質可以用來制作工作標準曲線，儀器的運作原理往往使用工作的曲線，從而建立起被測物質與標準物質之間的一個線性關系；（三）有效增加實驗結果的準確性，多個實驗室同時運作時，由于各實驗室的環境不同，所以會帶來一些系統誤差，若采用同一標準物質，就可以保證實驗室內的誤差得以修正，使得分析結果的準確性得到保證 [2]。 

對不確定度結果評價測定時，不確定度越小，說明測定結果的質量越好，水平越高，反之則說明測定結果差[3]。在評估不確定度時，同樣也有一定的方法和程序,它同時要求分析人員注意產生不確定度的所有可能來源。首先，我們要集中精力分析最大的不確定分量，因為合成不確定的數值幾乎完全取決于那些重要的不確定分量。而在實際的測評中，初步的分析就可快速確定不確定度的來源。 

標準物質往往是由一種或者多種物質混合而成，一般具有較準確的特性值，在設備校準中使用較多，是一種用于測量評價的材料或物質。因此，我認為標準物質的準確性在化學分析中顯得尤其重要，對標準物質的不確定度準確定量必不可少[4]。其中重要的影響因素主要體現在以下幾個方面：

1 測量過程中的人為因素

在不確定度的測量過程中，我們所取的樣本量比較局限，不能夠完全代表我們所要評定的標準物質，即取樣量以偏概全，這樣評定的結果不夠準確。我們在對標準物質不確定的評定時，我們應該合理取樣，減少人為因素帶來的影響。比如，在取樣的過程中，我們要確保樣品的完整性，并具有代表性，確保樣品不被污染，對于固體樣品，我們要確保不要直接用手取樣，對于液體樣品，要確保取樣的容器干凈，不引入雜質。測量過程中，由于技術不熟練，操作不當，比如對時間的控制、測點的布置把握不好，甚至試驗過程中細微的操作不當也會對不確定度的測定結果造成影響。同時，實驗人員由于經驗能力、知識及工作態度，在讀取帶指針儀表或帶標線儀器的示值，即讀取非整數刻度值時，由于估讀不準而引起的誤差也會造成不確定度的變化。

2 測量過程中所選儀器的精密性

在測定過程中，我們首先要選擇對口的儀器設備，并對所選擇儀器的精密度提出嚴格要求，因為精密度越高，測定的結果越準確，因為儀器設備本身存在著制造偏差，常常需要更高一級的標準來檢定，但是高一級的標準本身也存在著誤差。因此，在開展測試工作前，我們務必確保儀器運行正常，并且各項參數在合理范圍之類，比如，讓儀器充分預熱、或者讓儀器充分磨合，確保儀器在最優的狀態下工作。同時，還要確保儀器在檢定有效期內，并對儀器檢定結果作出相關的誤差分析及檢定報告[5]。一般情況下，檢定證書往往沒有直接給出測量不確定度，而是某準確定級別合格的結論。在利用該儀器作為測量儀器進行不確定度分析時，當測量儀器檢定證書上給出準確度級別時，可按檢定規程所規定的該級別的最大允許誤差與其他信息進行評定[6]。

3 測試過程方法的選擇

如果說所選儀器的精密度至關重要，那么測試方法的選擇更是重中之重[7]?？梢哉f，方法是打開未知結果的鑰匙，通過多次實驗，篩選出最優的方法進行測定，我們才能得到最準確的結果。首先，我們應嚴格執行測量順序，按照測量規范規定進行，遺漏或顛倒某一操作過程都有可能造成測量結果的誤差，甚至使測量失去意義。其次，對于測量次數的要求，一般來說測量次數不同，測量精度也不同，增加測量次數，可以提高測量的精度，當然，由于測量次數越多，也愈難保證測量條件的恒定，從而帶來新的誤差，因此一般情況下測量10次以內較為合適。再次，對于測量所需時間的要求，有的測量規定必須在一定條件下，一定時間內完成超出則結果不準確。最后，對于算法及結果修正的要求，我們采用不同的算法處理數據，如計算標準差，分別運用貝塞爾法和極差法，所得結果必然不同。由于數字運算位數有限，數值舍入也會造成不確定度誤差。

4 環境的影響

   由于樣品的多樣性，我們在接到樣品時，在分析前要儲存一段時間，而存儲環境可能影響最終不確定度的結果。因此，我們對測試前的樣品儲存時間及儲存條件有嚴格要求，通常情況下，金屬元素標準物質的穩定性高于非金屬標準物質的穩定性；非金屬元素如硫等元素隨時間的推移、受保管儲存條件的影響，其特性量值會呈緩慢下降的趨勢[8]。我們在試驗過程中，經常會對環境條件認識不足，致使測量中忽視了對某些條件的設定和調整，造成不確定度的偏離。所以我們對樣品儲藏時，要注意樣品的分類，并根據樣品的特性選擇合適的溫度、濕度確保樣品的完整性。   

5 樣品前處理的影響

在標準物質進行分析、測量時，前處理是必要的測試步驟，樣品前處理中比如干燥、研磨、溶解、萃取、熔融、稀釋樣品可能會出現含量的損耗、副反應的發生等情況，比如，對于固體樣品，若樣品沒有烘干，則會影響取樣的質量，最終導致測試結果誤差偏大；若研磨沒有完全，選取的溶解試劑不適宜，則樣品沒有充分溶解，也會造成測試結果誤差；前處理步驟對樣品的均勻性和穩定性存在很大的影響，樣品前處理的一系列操作對樣品測試結果會造成結果誤差，同時，也對不確定度產生影響。

標準物質是保證實驗室工作正常運行的眾多要素之一，它關系著檢測數據的準確性，在我國，標準物質作為計量標準，已納入國家法制化管理，對確保各級、各部門檢測數據的量值統一、準確性和可溯源性，實現測量結果的國際互認和為政府決策提供準確依據具有重要意義。因此，影響標準物質不確定度的因素是我們在確定某一標準物質時必須考慮的問題，對標準物質進行不確定度的評定，是為了確保標準物質的可信賴程度 [9]，它是衡量未知物的一把標尺。

參考文獻：

[1]韓永志. 標準物質手冊[ M] . 北京:中國計量出版社,1998.（1）711.

[2] CNAS GL06化學分析中不確定度的評估指南.

[3]郝玉林. 化學分析測量不確定度評定[M]. 北京：中國質檢出版社 中國標準出版社，2010.

[4]易紅衛. 標準物質在化學分析中影響因素及選擇[J].民營科技,2010（11）:4.

[5]劉榮芬. 化學分析不確定度中標準物質作用分析[J].投資于合作,2014. (5).

[6]汪溢，陸軍良，陳亞，奚文俊 不確定度在儀器準確度級別評定中的應用[J].《海軍航空工程學院學報》2018,24(3):292-293

[7]路新成. 標準物質研制中特性值的不確定度評定[J];江蘇科技信息,2018年28期.

[8]吳柳堅. 標準物質在化學分析不確定度評定中的應用[J]. 中國衛生檢驗雜志,2009年01期

[9]趙瑩瑩. 標準物質在化學分析中的應用與管理淺述擇[J].《中國化工貿易·下旬刊》2018年第02期.