淺析量值溯源在化學分析測量中的作用及影響

張錚

（梧州市水文水資源局 廣西梧州市 543001）

淺析量值溯源在化學分析測量中的作用及影響

張錚

（梧州市水文水資源局 廣西梧州市 543001）

本文簡要闡明了量值溯源的概念和計量檢測/校準的意義，分析酸度計應用原理、檢測/校準方法、量值溯源的計量標準以及酸度計計量前檢測數據變化對水質的影響。

量值溯源；酸度計；化學分析測量

量值溯源是一個綜合性較強的學術研究理論體系，各專家、學者為研究量值溯源花費了很多心血。將量值溯源運用在化學分析測量中，可以提高產品檢測結果精準性和生產安全性，實現量值溯源最根本的技術手段是檢測和校準。

1 量值溯源概論

化學分析測量中如果沒有衡量的標準，會出現化學產品功用和特征出現多樣化的現象，投放到市場上流通，很難得到買家的青睞。此外，由于標準的多樣化，導致產品的可信度降低，甚至部分產品還有安全隱患。因此，需要加強研究衡量標準，才能為化學分析測量提供理論基礎。目前，量值溯源體系的研究已初步取得一定成果。量值溯源體系是指一條有規定不確定量的不間歇的比較鏈[1]，根據這個比較鏈，能使化學測量結果與規定參考數值產生一定關聯性，這種特性就是量值溯源。

2 計量檢測、校準的意義

在化學測量分析中，要根據現實生活的具體事件來運用量值溯源，而不是照搬理論、無視客觀實際。當前，在化學測量分析中運用量值溯源，主要的技術手段就是計量檢測和校準。為了確保計量儀器能夠科學有效的應用在化學測量分析中，必須評定測試計量儀器的使用功能，這個過程稱為計量檢測。計量校準是為了明確測量器具或測量體系在特定條件下所指示的實際量值，或者是根據客觀條件，由標準操作再現量值關系的一組操作手法。使用化學測量分析儀器對檢測對象進行測量分析通常包括三個流程：①實地取樣；②對采回的樣品進行恰當保存以及基本處理；③配置樣品溶液。其中，選擇的樣品要具有代表性、穩定性和可操作性。配置過程中，要注意避免樣品的二次污染。化學測量分析中運用量值溯源的技術手段如圖1所示。

圖1 化學測量分析中的量值溯源圖

3 計量檢測、校準對酸度計測量數據的影響及作用

3.1 酸度計測量原理及使用領域

3.1.1 酸度的概念

酸度是一個物化特性參數，在水溶液中，可以用氫離子活度來表示水溶液酸堿度。一般地，水溶液中氫離子活度的負對數為水溶液的酸度值[2]，用pH值及公式表示如下：

式中：αH表示氫離子活度。

比如，某溶液中氫離子的活度為10-9mol/L，這表明該溶液的酸度值：pH=9。

3.1.2 酸度計測量原理

一般利用酸度（pH）計測量水溶液中的pH值。酸度計是利用化學中原電池原理制成，屬于電子化學分析儀器，主要由指示電極、參比電極和電計表三部分組成。其中，參比電極和指示電極又俗稱為正負電極，一般玻璃電極和氫電極為指示電極，而重金屬類的比如甘汞電極、銀電極等為參比電極。當一個氫指示電極和一個甘汞參比電極同時放置在某一溶液中，并配備相應的線路和電計表，即可組成一個完整的原電池，給予溫度或其他特定條件，該原電池裝備會產生電流，而這種電流的強弱與氫離子的活度有關。氫離子活度大，電流會變強，氫離子活度小，那么電流會相應的減弱。電流會通過電計信號轉化為pH值指示出來，測出的pH值即為該溶液的pH值，這是目前公認的最科學精確的測量方法。

3.1.3 酸度計使用領域

酸度計是一種常規的化學測量分析儀器，在農業生產、環境監測、食品安全、石油化工、國防安全、海洋監測、生物醫學等領域運用廣泛，其主要使用目的是監測水溶液的酸堿度即pH值，從而控制化學反應，提高產品的生產效率、減少環境污染。在水質檢測中，水樣的酸堿度決定了水質的污染程度，因此，可以在海洋監測、江河水質中利用酸度（pH）計來檢測水質狀況。

3.2 酸度計的計量檢測/校準方法以及量值溯源標準

酸度測量值正式投入使用時，要對其外觀、電計初始指示值和重復使用效果等進行計量檢定、校準，一方面保證酸度指示劑的使用穩定性，另一方面保證數據測量的精準性。一般采用酸度計檢測儀和標準pH緩沖液作為儀器計量檢測/校準的量值溯源計量標準。

3.2.1 酸度計的計量檢測/校準方法

第一步，用肉眼觀察被檢測/校準酸度計的外在形態，確保儀器無損壞等情況；第二步，根據國家計量檢測明文規定以及操作要求將酸度計和酸度計檢測儀連接起來，接通電源并打開開關，根據基本操作規范調節溫度。根據操作說明校準儀器后，利用酸度檢測儀向酸度計按順序輸入標準數據，正確讀取電計表的指示數值并記錄下來，計算電計指示值與真實值的相差度；第三步，將電計調到mA檢測檔，調節檢測儀，使其輸出毫安電流數值，將該數值輸入酸度計中，測量記錄電計指示值，計算毫安值與電計指示值之間的相差度。完成上述三步后，根據國家計量檢測規定分別對電計輸入電流、溫度、電阻等因素引起的誤差以及電計指示值重復性等項目進行檢測、校準，記錄每一項的數據的相差度，該數據將是鑒定被檢測/校準酸度計性能的評定標準。調節酸度計指示值誤差，是將酸度計的電極部分與主機連接，根據國家計量測定的標準對酸度計和電極校準后，再使用該酸度計的電極對其他溶液進行檢測，測出實際值和標準值之間的誤差，該誤差值即為酸度計的電計指示值誤差。酸度計指示值重復性是指將上述的操作連續操作8次，以8次檢測數據的標準差表示重復性。

3.2.2 酸度計量值溯源計量標準

一般地，采用標準pH緩沖液和酸度計檢測儀作為酸度計的量值溯源計量標準。①酸度計檢測儀需要采用標準裝置向其傳遞標準數值，然后根據國家計量檢測規定來鑒定儀器的使用性能和標準度，使用酸度計檢測儀測量被校準酸度計的量值溯源計量標準時，酸度計檢測儀的準確度要高于酸度計準確度的3～6倍；②酸度計檢測/校準采用的標準pH緩沖液是指國家計量部門批準可以作為pH緩沖液的物質。

3.3 檢測/校準酸度計前后測量數據的變化

選用pHS-3C型酸度計，用來檢測我市河流水樣進行試驗。測量儀器使用前，需要購買電極時廠家配置的緩沖液對測量儀器正負極進行校準。校準方法為：選擇pH測試模式，進入校準選項，先用高溫蒸餾的純粹水將電極擦洗干凈并用干凈毛巾將其擦干，然后將電極放置標示數值為7.00pH的緩沖液中，調節儀器，改變定位值，使電計指示數據顯示為7.00pH，待顯示的數據不再左右晃動并趨向穩定即可按確定鍵；取出電極，將其按上述步驟擦拭干凈，然后放入標示數值為4.00pH或者9.00pH的緩沖液中，重復上述步驟，改變斜率值，使電計顯示值與緩沖液數值一致并顯示穩定時，按確認鍵；再次取出電極，重復上述操作將其擦拭干凈，酸度計的校準工作完成。酸度計技術操作人員按照廠家配備的儀器操作說明書進行水樣檢測工作，測出水樣的酸度值為6.63pH。

在生活中的一般檢測中，上述的操作沒有誤區，大致符合操作要求，檢測結果也無可異議。但為了進一步了解數據的準確性和真實性，我們需要對該數據進行再次驗證。首先是對該酸度計進行計量檢測/校準工作，并對校準后的數據進行量值溯源。酸度計的檢測/校準方法按上述的操作步驟進行，但定位值和斜率值不能按照經驗數值來設定，需要根據國家計量數據統一標準來設定，不同的溫度對應不同的pH值，自行配置緩沖液，嚴格按照規定來進行酸度計的檢測/校準工作。校準工作完成之后，保證操作環境、技術操作人員等外在因素不變，再次對該水樣進行檢測，此時，得出該水樣的酸度值為6.66pH。

將酸度計的計量檢測/校準工作進行量值溯源后：①可以大致判斷該儀器功是否符合對溶液進行檢測的標準；②校準過程中，能夠分析出該儀器的具體測量誤差，分析電計指示數值與真實數值的差別度。

4 結論語

在化學分析測量中應用量值溯源，對測量儀器進行檢測和校準，能夠提高測量結果的精準度，使數據具有安全性和可靠性，避免數據誤差太大，造成不理影響。通過對酸度計檢測的原理、量值溯源標準等方面的闡述和分析，最終得出：通過計量檢測、校準的方式對化學測量儀器數據進行量值溯源是確保儀器精準性測量的重要方法。

[1]常 靜.談談計量標準量值溯源與量值傳遞[J].中國化工貿易，2015，36（30）：152.

[2]曹敏，王昕，段勇，等.高壓電能計量標準量值溯源及測試技術研究[J].科教導刊-電子版（中旬），2015，13（4）：156～157，188.

O651

A

1004-7344（2016）02-0329-02

2015-12-25

張錚（1968-），男，中級，本科，主要從事化學分析工作。