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化學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及其相關(guān)技術(shù)的研究和應(yīng)用
閱讀：138 發(fā)布時間：2024-10-8化學(xué)計量內(nèi)容豐富,，圍繞化學(xué)計量的核心，即保證化學(xué)測量結(jié)果的準(zhǔn)確,、可靠和可比,，歸納起來至少應(yīng)包括以下幾個方面:
一、SI基本單位摩爾的復(fù)現(xiàn)和基本物理量的測量
摩爾是SI單位制中表示物質(zhì)的量的基本單位,，也是一個直接關(guān)于化學(xué)計量的SI單位,，是化學(xué)計量的基礎(chǔ)。物質(zhì)的量(即化學(xué)成分量)測量是化學(xué)測量的最主要內(nèi)容,。將化學(xué)成分量溯源至SI單位,，是化學(xué)計量追求的目標(biāo)。摩爾的復(fù)現(xiàn)和基本物理常數(shù)的測量是國際化學(xué)計量界共同努力的方向,。
二,、化學(xué)計量基(標(biāo))準(zhǔn)的建立、復(fù)現(xiàn),、保存和使用
化學(xué)測量從內(nèi)容上說,，可分為化學(xué)成分量、物理化學(xué)量,、化學(xué)工程量和生物量測量幾大類,。目前，在我國已經(jīng)建立的化學(xué)計量基準(zhǔn)只有6項(xiàng),，遠(yuǎn)不能滿足化學(xué)測量溯源的需求,。由于化學(xué)測量的復(fù)雜性，要研究和建立更多的化學(xué)計量基準(zhǔn),，其難度是巨大的,。即使是已經(jīng)建立的計量基準(zhǔn)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，也需要不斷地更新,，才能持續(xù)滿足社會發(fā)展的需要,。此外,，種類數(shù)以百計的化學(xué)測量標(biāo)準(zhǔn)，作為全國、部門或區(qū)域的量值傳遞的測量標(biāo)準(zhǔn),，在量值溯源鏈中發(fā)揮了非常重要的作用。它們的建立,、復(fù)現(xiàn)、保存,、更新和使用在一定程度上，保證了化學(xué)測量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠,。
三,、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及其相關(guān)技術(shù)的研究和應(yīng)用
標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是測量標(biāo)準(zhǔn)的一個種類,。其與傳統(tǒng)定義的物理測量標(biāo)準(zhǔn)相比,，具有其特殊性，因此國際上有專門針對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定義,?；瘜W(xué)測量絕大多數(shù)是相對測量，而且影響測量不確定度的因素復(fù)雜,?？梢哉f，沒有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),，化學(xué)測量無法實(shí)現(xiàn),，更談不上準(zhǔn)確可靠和可比。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可分為純物質(zhì)和基體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)兩大類,。其中純物質(zhì)及其相應(yīng)的純?nèi)芤?，主要用于校?zhǔn)分析儀器,，或用作測量標(biāo)準(zhǔn)給待測量賦值；另一類是基體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),，主要用于考察確認(rèn)測量方法,、測量人員以及測量過程的質(zhì)量控制，有時也用于校準(zhǔn)儀器(X-射線熒光光譜法,、近紅外光譜法),。由于化學(xué)測量涉及的物質(zhì)種類繁多，成分復(fù)雜,，不同基體,、不同物質(zhì)、甚至是同一種物質(zhì)和成分的不同含量水平，對測量結(jié)果的影響也不盡相同,，某一化學(xué)特定量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)基本上僅適用于基體和含量與其相同或相似的特定量的測量,。目前，雖然已經(jīng)有上千種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在各個領(lǐng)域使用,，但是仍然有許多重要的領(lǐng)域需要更多適用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),。尤其是制造工業(yè)、貿(mào)易,、健康和環(huán)境等領(lǐng)域,，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的需求量巨大。需要不斷地研究標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的有關(guān)理論,、測量技術(shù),、不確定度表述方法等，研制不同種類的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)滿足量值傳遞和溯源的要求,。這些工作需要化學(xué)計量工作者和相關(guān)測量領(lǐng)域分析專家長期共同的努力,。
四、化學(xué)測量方法的研究,、確認(rèn)和應(yīng)用
化學(xué)測量方法從基本原理,、可能達(dá)到的不確定度水平或其在化學(xué)測量溯源鏈中的作用，可分為基準(zhǔn)方法,、高準(zhǔn)確度方法,、標(biāo)準(zhǔn)方法和參考方法等，國際計量局物質(zhì)量咨詢委員會(BIPM/CCQM)目前認(rèn)定有5個潛在的基準(zhǔn)方法:重量法,、庫侖法,、凝固點(diǎn)下降法、稱量滴定法和同位素稀釋質(zhì)譜法,。認(rèn)為其通過全面系統(tǒng)的研究,，有可能發(fā)展為具有最高計量學(xué)特性(即最高測量不確定度水平)的基準(zhǔn)方法，它們是化學(xué)測量量值溯源到SI的根本,。另外一些測量方法,，雖然目前尚不能統(tǒng)一地作為潛在的基準(zhǔn)方法看待，但經(jīng)過系統(tǒng)的研究,，可望達(dá)到較高準(zhǔn)確度水平,，如中子活化分析法、腔衰蕩光譜法,、核磁共振法等一些應(yīng)用新技術(shù)的測量方法,。此外，由于對有些物質(zhì),，其待測量無法準(zhǔn)確定義,，國際上常約定采用某些參考方法實(shí)現(xiàn)溯源,，即溯源到參考方法，這在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用比較普遍,。此外,，在國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)方法的制定中，首先需要研究測量方法,，包括其應(yīng)用范圍,、測量重復(fù)性、線性范圍,、基體影響,、靈敏度或檢出限、穩(wěn)定性等,，涉及很多化學(xué)計量問題,。在大量使用國際標(biāo)準(zhǔn)方法和國家標(biāo)準(zhǔn)方法時，也需要對方法進(jìn)行驗(yàn)證,，確保得到正確的應(yīng)用,。
五、化學(xué)測量結(jié)果及測量不確定度的評定方法的研究和應(yīng)用
正是由于化學(xué)測量的過程復(fù)雜,，影響測量不確定度的因素眾多,，使得化學(xué)測量結(jié)果以及相應(yīng)的不確定度評定，相比物理測量要復(fù)雜得多,，對于這一點(diǎn),，廣大分析工作者和化學(xué)計量工作者深有體會。如何運(yùn)用國際上關(guān)于測量不確定度的評定指南,，評價化學(xué)測量結(jié)果的質(zhì)量,，建立適合化學(xué)測量不確定度評定的數(shù)學(xué)模型，尋求測量不確定度的主要來源,、量化各個分量以及評定合成不確定度和擴(kuò)展不確定度均需要進(jìn)行研究,，并不斷完善。相應(yīng)地,，如何將已獲得測量不確定度的信息,，用于化學(xué)測量過程的質(zhì)量控制，設(shè)計和改進(jìn)化學(xué)測量程序,，獲得符合預(yù)期用途的測量結(jié)果,，則是測量不確定度應(yīng)用的更深層次的內(nèi)容。
六,、研究化學(xué)測量儀器及其檢定或校準(zhǔn)的方法
化學(xué)測量多數(shù)是通過分析測量儀器完成的，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,，新的分析技術(shù)層出不窮,，新型的,、快速的、多參數(shù)的,、在線的分析儀器不斷涌現(xiàn),，在產(chǎn)品檢測、環(huán)境監(jiān)測,、食品安全,、醫(yī)療保健等行業(yè)廣泛應(yīng)用。如何評價這些分析儀器的計量性能,，如何實(shí)現(xiàn)監(jiān)督管理,，是確保其提供的測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠的前提。這也是對化學(xué)計量工作的一大挑戰(zhàn),。需要針對不同的分析儀器研究其特性,，制定相應(yīng)的檢定或校準(zhǔn)方法，以及判定合格與否的技術(shù)指標(biāo)等?，F(xiàn)實(shí)中,，分析儀器檢定和校準(zhǔn)方法的研究，往往落后于分析新技術(shù)自身的發(fā)展,，因此,，化學(xué)計量工作者需要不斷努力，緊緊跟隨新技術(shù)的發(fā)展步伐,。
七,、研究化學(xué)計量單位和單位制，實(shí)現(xiàn)單位制的統(tǒng)一
實(shí)現(xiàn)單位制的統(tǒng)一是公平貿(mào)易的最基本的要求,?；瘜W(xué)計量在國際、國內(nèi)貿(mào)易方面發(fā)揮著重大作用,，實(shí)現(xiàn)國際米制公約框架下的單位制統(tǒng)一,，促進(jìn)采用國家法定計量單位,，是化學(xué)計量的必需工作之一,。隨著生物技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，生物測量工作也日漸重要,，相應(yīng)地也對生物計量提出了更高的要求,。生物量,，尤其是生物活性的國際單位是什么,？如何定義,？這是20世紀(jì)后半葉困擾國際計量界的問題,。隨著國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會與國際臨床化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC/IFUB)推薦以“katal"表示酶的催化活性(符號z)的單位(符號kat),，并于1999年l0月被國際最高計量機(jī)構(gòu)——國際計量大會(CGPM)批準(zhǔn),，“kat"成為新增的具有專門名稱,、符號的國際單位制(SI)的導(dǎo)出單位,，這個問題才得以解決。但如何應(yīng)用該單位實(shí)現(xiàn)量值溯源,，還有很多工作要做
八,、探究量值傳遞與量值溯源途徑和方法
量值傳遞和量值溯源是實(shí)現(xiàn)測量結(jié)果可比性的手段,，這不僅涉及技術(shù)問題,，還與計量管理有關(guān)，包括法制計量管理工作,。化學(xué)計量的特點(diǎn)決定了其不能像物理計量那樣,，采取使用長期不變的、反復(fù)使用的計量基(標(biāo))準(zhǔn),，逐級檢定或校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)計量器具的方法進(jìn)行量值傳遞,，大多數(shù)化學(xué)測量量值傳遞需要通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來實(shí)現(xiàn),。如何建立量值傳遞和溯源體系,，將國際或國家最高計量標(biāo)準(zhǔn)，采用何種技術(shù)手段進(jìn)行傳遞和溯源,，采用什么*的傳遞或溯源途徑等需要在新形勢下不斷地完善,。
九,、核心測量能力和關(guān)鍵國際比對
核心測量能力是近幾年CCQM提出的一個有關(guān)化學(xué)計量的新概念，旨在以最少的國際比對覆蓋最多的測量能力,。但即使在CCQM內(nèi)部,，也沒有形成一個一致的定義，不同的工作組之間的理解也不相同,，因此還需要進(jìn)一步地研究,、發(fā)展和完善。校準(zhǔn)和測量能力(CMC)是指各個國家計量院或機(jī)構(gòu)所具有的,、通常情況下能有效地提供給客戶的校準(zhǔn)和測量能力,，是各國簽署國際互認(rèn)協(xié)議的技術(shù)基礎(chǔ),。關(guān)鍵國際比對則為各國申報的校準(zhǔn)和測量能力提供證明。因此,，關(guān)鍵比對項(xiàng)目的遴選和組織,、參考值的確定、測量能力接受原則等是國際化學(xué)計量組織工作的重要內(nèi)容,。而對于各國的化學(xué)計量工作,，如何通過參加必要的關(guān)鍵比對獲得相關(guān)領(lǐng)域的測量能力，如何申報測量能力以及確定其相應(yīng)的不確定度,，使本國的測量能力得到國際承認(rèn),，是各國計量院的一項(xiàng)重要工作。
十,、化學(xué)計量技術(shù)和知識的傳播和培訓(xùn)
化學(xué)計量學(xué)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的科學(xué),。從其自然科學(xué)的屬性上，原則上可認(rèn)為是分析化學(xué)的一個分支,，主要研究量值準(zhǔn)確可靠的理論與實(shí)踐的各個方面,。因此,，應(yīng)加強(qiáng)化學(xué)計量學(xué)與分析化學(xué)的融合,，國外有些大學(xué)開設(shè)有專門的課程,，或組織短期培訓(xùn),，從事化學(xué)計量知識的傳播和培訓(xùn)，而在我國這方面的工作還很薄弱,，沒有得到重視,，可以說教育與實(shí)際應(yīng)用是脫節(jié)的。很多走出校門從事化學(xué)分析的人員,，不具備基本的化學(xué)計量知識,，也不具備分析測量結(jié)果可溯源的概念，沒有如何獲得準(zhǔn)確可靠的測量結(jié)果的完整思路和方法,，以至于出現(xiàn)很多不應(yīng)有的因檢測結(jié)果不準(zhǔn)確造成的事件,。因此，應(yīng)加強(qiáng)如何獲得準(zhǔn)確可靠和可比的化學(xué)測量結(jié)果方面的培訓(xùn)和教育,，如測量結(jié)果的溯源性,、可靠性和可比性技術(shù),，化學(xué)測量質(zhì)量控制技術(shù)，化學(xué)測量不確定度評定及其應(yīng)用,、測量方法的確認(rèn)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或校準(zhǔn)溶液的使用和生產(chǎn)以及良好操作規(guī)范等,。
十一,、化學(xué)計量的法制工作
化學(xué)計量的法制工作包括:
(1)制定化學(xué)計量儀器的檢定規(guī)程，并開展儀器計量檢定,。
(2)制定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的技術(shù)規(guī)范,，進(jìn)行技術(shù)鑒定與統(tǒng)一管理。
(3)化學(xué)計量器具新產(chǎn)品定型鑒定和進(jìn)口計量器具的計量性能評價,。
(4)對出具公正數(shù)據(jù)的分析檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可,。
(5)對量值爭議的化學(xué)測量進(jìn)行仲裁。
以上各個方面不是孤立的,，而是密切相關(guān)的,，只有協(xié)調(diào)發(fā)展才能實(shí)現(xiàn)化學(xué)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性、等效性,、可比性和溯源性,，化學(xué)計量才能逐步向人們預(yù)期的方向發(fā)展。