飲用水檢驗中標準溶液使用問題分析

鄭華杰，潘艷萍

(福建省安溪縣自來水公司，福建泉州 362400)

福建省水利廳于2013年發布《關于進一步提高福建省農村飲用水質量的工作方案》，提出建立水質檢測中心，對農村飲用水進行檢測，確保讓居民喝上放心水。檢測結果的真實準確是評價農村飲用水水質的重要依據，需要運用有效的分析質量控制方法對其進行把控。實驗室內部分析質量控制是有效的分析質量控制中至關重要的部分，此時標準溶液使用的準確與否很大程度影響著質量控制的有效性，但實際使用中又會存在一些誤區。

1 分析校準用標準溶液和標準參考溶液的區別

1.1 定義不同

標準物質是指一種或多種規定特性足夠均勻和穩定的材料，且被確定其符合測量過程的預期用途[1]。從物理形態上區分，標準物質可以是純的或混合的液體、固體和氣體。在飲用水檢驗中，主要使用的是溶液標準物質，又常稱作標準溶液。

從功能上區分，標準物質可以分為分析校準用標準物質和質量控制用標準物質[2]。在飲用水檢驗中，標準貯備液是常用的分析校準用標準溶液，其是具有已知準確濃度的溶液，一般用于標準曲線及工作曲線定值溶液的配制。標準貯備液一般采用重量法或稱量法進行定值，即通過稱量高純物質質量來確定所配制溶液的濃度，其標準值一般較大且多為整數，如500、1 000 mg/L。質量控制用標準物質常被稱為標準參考物質或標準樣品，是一種或多種具有高穩定度的物理、化學和計量學特性的物質，并經正式批準可作為標準使用，用于評價測量方法和測量結果的準確度[3]。標準參考溶液的定值方法多采用實驗室間協作定值或多種測試方法定值，測定結果需經統計檢驗，專家經驗判斷剔除離群值后以測定總均值評定標準值，標準值一般較小且往往不為整數，如0.354 mg/L。

1.2 量值溯源性不同

制備及定值方法的不同會使二者在不確定度評定方法中存在差別。分析校準用標準溶液的不確定度因素主要由高純物質的純度和稱量、溶液的定容及溫度變化組成，通過A類和B類不確定度評定方法進行評定合成；而標準參考溶液主要以實驗室間的再現性標準偏差評定不確定度。與前者相比，后者的相對擴展不確定度一般較寬，且常大于5.0%，尤其是一些低濃度的標準參考溶液。如，GBW(E)080157錳單元素標準溶液：標準值為1 000 μg/mL，相對擴展不確定度(k=2)為0.5%；GSB07-1189-2000水質錳標準參考溶液：標準值為0.354 mg/L，相對擴展不確定度(k=2)為5.08%。

1.3 用途不同

鑒于標準溶液的特點和量值溯源性的不同，分析校準用標準溶液，主要作為標準儲備溶液，在滴定中常用作滴定劑，也常通過逐級稀釋配制成工作用標準溶液，同時，稀釋中間液可用于加標試驗。而標準參考溶液標準值不為整數且不適用于工作曲線、標準曲線的配制，主要用于分析質量控制，通過對標準參考溶液的檢驗結果偏差來評價分析工作的準確度，通過對標準參考溶液重復測定之間的偏差評價分析工作的精密度[3]。

在實際使用中，由于無法區分二者，會造成一些錯誤，比如將分析校準用標準溶液配成標準參考溶液后直接使用、使用標準參考溶液作為中間液配制工作標準曲線等。因此，在使用標準溶液時應充分了解二者的特點及區別。

2 標準溶液稀釋問題

2.1 標準貯備液稀釋問題

工作用標準曲線的繪制主要從儀器靈敏度、樣品濃度、雜質干擾、稀釋倍數、相關系數等方面進行考慮[4]，且標準曲線、工作曲線擬合引起的不確定度極大影響了測量結果的不確定度，因此，在中間液的稀釋中應采用嚴謹的稀釋方法。但在實際操作過程中，會出現使用有分度吸管取代無分度吸管、減少稀釋次數等問題。以GBW08615銅單元素標準貯備液(1 000 μg/mL)配制0.0 ～1.0 mg/L標準曲線，一般用1 mL無分度吸管移取標準貯備液于100 mL容量瓶中定容，作為中間液，再用10 mL有分度吸管移取2.0、4.0、6.0、8.0、10 mL中間液稀釋至100 mL，配制0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/L標準曲線。但實際上，會出現用1 mL有分度吸管移取0.02、0.04、0.06、 0.08、0.1 mL標準貯備液定容到100 mL的情況。參考《測量不確定度評定與表示》(JJF 1059.1—2012)及《常用玻璃量器》(JJG 196—2006)，假設按矩形分布，用 B類方法進行相對標準不確定度評定，結果如表1、表2所示。后者的相對標準不確定度大于前者，同時，用2種稀釋方法分別測量標準曲線及GSB07-1182-2000水質銅標準參考溶液(標準值為0.450 mg/L，擴展不確定度為0.026，k=2)，結果如表3所示。分級稀釋法的標準曲線相關系數及標準參考溶液測定值均優于直接配制。因此，標準曲線稀釋倍數較大時應逐級稀釋并采用無分度吸管，最后一步宜采用10 mL有分度吸管進行操作。

表1 不同玻璃量器的相對標準不確定度Tab.1 Relative Standard Uncertainties of Different Volumetric Glass

表2 不同稀釋方法下的相對標準不確定度Tab.2 Relative Standard Uncertainties of Different Dilution Methods

表3 不同稀釋方法下的標準曲線及標準參考溶液濃度Tab.3 Standard Curve and Reference Solution Concentration of Different Dilution Methods

2.2 標準參考溶液稀釋問題

當標準參考溶液作為質控樣時，其分析結果與標準值一致，表明分析測定過程處于質量控制中，從而說明未知樣品的測定結果是可靠的[5]。考核分析結果與標準值一致即符合式(1)。

(1)

其中：xmeas——標準參考溶液測量值；

xCRM——標準參考溶液標準值；

k——包含因子；

umeas——測量方法的標準不確定度；

uCRM——標準參考溶液的標準不確定度。

標準參考溶液稀釋方法會對其標準不確定度產生影響，因此，按證書稀釋方法稀釋標準參考溶液至關重要。實際使用中，為了操作方便并不遵從證書中的稀釋方法。以GSB07-1189-2000水質錳標準參考溶液為例，證書要求以10 mL無分度吸管移取標準參考溶液至250 mL容量瓶再稀釋至刻度，而在實際使用中，會以10 mL有分度吸管移取4 mL標準參考溶液至100 mL容量瓶再定容或移取2～50 mL容量瓶再定容。參考《測量不確定度評定與表示》(JJF 1059.1—2012)及《常用玻璃量器》(JJG 196—2006)，假設矩形分布，按B類方法對這3種稀釋的不確定度進行評定，結果如表4、表5所示。同時，

表4 不同玻璃量器的相對標準不確定度Tab.4 Relative Standard Uncertainties of Different Volumetric Glass

表5 不同稀釋方法下的合成相對標準不確定度Tab.5 Relative Standard Solution of Different Dilution Methods

使用GSB07-1182-2000水質銅標準參考溶液(標準值為0.450 mg/L，擴展不確定度為0.026，k=2)進行3種稀釋，測定結果如表6所示。證書中稀釋方法的合成相對標準不確定度比后兩者都低，同時，測定結果的相對誤差也小于后兩者。因此，標準參考溶液稀釋方法應嚴格按照證書要求進行，否則會影響分析工作的質量控制。

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表6 不同稀釋方法下的標準參考溶液測定濃度Tab.6 Standard Reference Solution Concentration of Different Dilution Methods

3 標準溶液使用其他注意事項

3.1 制定標準溶液管理制度

標準溶液的使用可以保證分析測量結果的可比性、一致性和確保結果量值的有效傳遞、統一性。保證標準溶液的有效性須制定標準溶液的管理制度，主要包括采購、驗收、保存、期間核查、使用臺賬及實行領用登記。

3.1.1 采購

不是每個標準物質都能用于每種用途，在一個特定的測量過程中，標準物質僅能用于單一用途[5],在采購時應選擇相應用途的標準溶液，切忌選擇礦物檢測用標準溶液用于水質檢測。制定采購計劃時，應優先選用代號GBW、GBW(E)、GSB等的標準溶液，且能提供相應證書，同時考慮標準溶液的適用性。

3.1.2 驗收

驗收時，首先應核對標準溶液與采購計劃是否一致，其次是檢查標準溶液包裝及標識的完好性、實物與證書的一致性，最后檢查基體匹配、有效日期、保存條件、安全防護、 特殊運輸要求等內容。由于標準溶液都是一次性大量采購，最好與原有的標準溶液做比較，既能確保原有標準溶液的穩定性，又能確保新標準溶液的符合性，如果是首次購入可采購不同供應商或不同批次的標準溶液進行比較。

3.1.3 保存

3.1.4 期間核查

未開封的標準溶液只需檢測是否在有效期內、儲存條件環境是否符合證書要求；開封的標準溶液還需增加穩定性核查，一般采用質量控制圖進行趨勢檢查。某一時間，特別是標準溶液使用壽命結束時，特性會發生急劇變化。

3.1.5 使用

標準溶液使用前一般需恒溫至20 ℃，具體溫度應遵循證書上的要求，不可直接使用，為了使用方便可提前1 d于生化培養箱中恒溫至20 ℃。同時，注意標準溶液的有效期，大部分標準溶液都有有效使用期限，在使用前應檢查定值日期和有效期限，優先使用有限期較短的標準溶液，報廢超出有效期限的標準溶液。

3.2 基體匹配及測量范圍

標準溶液基體與被檢測樣品基體越接近越好，以保證基體匹配性，如水質鐵檢測樣品的基體為1%硝酸，標準溶液的基體優先1%硝酸而不是1%鹽酸。如果基體存在差異，建立方法時首先需考慮基體干擾問題，可以在樣品中加入一系列標準，然后比較加標曲線與標準曲線的斜率，二者不一致則表明存在基體干擾。也可以對樣品做一系列稀釋，如采用1、2、5、10倍的稀釋方法，然后對儀器響應作曲線，比較曲線截距和0，若有差別則表明存在基體干擾。消除基體干擾常用的方法有在樣品和標準溶液中加入基體改進劑。

標準曲線、工作曲線通常采用的是Y=a+bX(Y=儀器響應值、a=截距、b=斜率、X=濃度)，因此，應選擇合適的測量范圍以確保曲線為直線。如，火焰原子吸收分光光度法適宜的吸光值為0.1～0.5，如果濃度標準太高，會產生自吸收效應，造成標準曲線相對系數R<0.999。

3.3 稀釋配制過程中容器、稀釋劑的選擇

標準參考溶液的稀釋過程和稀釋劑的選擇嚴格按照標準證書的要求進行。如，GSB07-1189-2000水質錳標準參考溶液要求10 mL無分度吸管和250 mL容量瓶，且經過檢定校準，稀釋劑則為1%的硝酸。標準貯備液稀釋使用的容器也需經過檢定校準，中間液的稀釋需采用無分度吸管，其與容量瓶的體積較大為好，但也要考慮標準貯備液的消耗量，稀釋劑的選擇盡量保持與標準溶液基體一致。

4 結語

標準溶液的合理選擇、有效管理及正確使用才能保障分析結果的準確性。在實際工作中，應加強標準溶液管理及使用培訓，提高分析人員的綜合素質，使其掌握其中的關鍵點。同時，應制定標準溶液管理及使用規定，以有序合理的方式做好標準溶液的管理、使用及監測工作。