空气中二氧化碳气体标准物质研制及不确定度分析

本文叙述了(500×10^(-6)~5.00×10^(-2))mol/mol空气中二氧化碳气体标准物质的研制过程,以高纯氮、高纯氧和二氧化碳为原料,采用称量法制备了空气中二氧化碳气体标准物质,使用气体分析仪对制备的样品气体浓度进行均匀性和稳定性的检验,并通过比对分析实验验证了称量法定值的准确性。该气体标准物质的相对扩展不确定度U为1%(k=2),可为二氧化碳气体分析仪、气相色谱仪和报警器提供计量溯源支持。

氢中痕量氩气体标准物质的研制

介绍氢中痕量氩气体标准物质的制备过程和方法。以高纯氮、超纯氩为原料,采用称量法制备1μmol·mol^(-1)的氢中氩气体标准物质。利用等离子发生色谱仪(GC-PED)对制备的气体标准物质进行一致性、均匀性、稳定性检验及定值结果的不确定性评价。结果表明,研制的氢中氩气体标准物质均匀性和稳定性良好,相对扩展不确定度为3.0%(k=2),有效期为12个月。该气体标准物质可用于氢燃料电池汽车用氢气分析方法的确认和评价。

泛滥平原沉积物标准物质研制

泛滥平原沉积物能代表流域内元素的平均分布规律并具有普遍的适用性,是地球化学填图工作的重要介质。目前国际上尚无泛滥平原沉积物标准物质,国外相似标准物质的研制注重于环境方面,定值成分较少;我国同类的土壤和水系沉积物标准物质受限于不同工作需要,研制目的各不相同,且多数标准物质不足。为满足需求,本文研制了长江流域、赣江流域、汉水流域、淮河流域、黄河流域、海河流域、黑龙江流域共7个泛滥平原沉积物国家一级标准物质(编号为GBW07385～GBW07391)。此系列标准物质采用X射线荧光光谱压片法测试了26种成分,主量成分的RSD小于1%,微量元素的RSD约为2%,所有成分的RSD均小于7%,方差检验的F值均小于临界值F0. 05(24,25)=1. 96,表明样品的均匀性良好。在23个月的考察期内,检验的24种成分未发现统计学意义的明显变化,证明样品的稳定性良好。由全国13家实验室采用不同原理的、可靠的多种分析方法共同完成了73种元素和化合物共511个特性成分的定值测试,除GBW07386和GBW07388的CO2未能赋值外,其余494个特性成分给出了认定值与不确定度,15个特性成分给出了参考值,是我国同类标准物质定值最为齐全的一个系列。该系列标准物质代表了各自流域元素的背景含量,适用于多目标地球化学调查、土地质量地球化学调查等样品的分析质量监控,亦可用作环境、农业等领域相关样品测试的量值和质量监控标准。

松花江哈尔滨段水系沉积物中无机元素环境标准样品的研制

介绍了松花江哈尔滨段水系沉积物环境标准样品的研制方法,对其中21个无机元素进行定值。采集的水系沉积物样品经自然阴干、研磨、筛分、混匀、装瓶和灭菌等加工处理后,分层随机抽取18瓶样品,在0.25 g样品取样量条件下,以铜、铅、锌、砷、汞、铁和铝为代表元素进行均匀性研究,结果表明样品均匀性良好。在室温避光保存条件下,以铜、铅、锌、砷和汞为代表元素,采用线性模型进行稳定性研究,在15个月研制期间样品未观察到不稳定性。由11家协作实验室对水系沉积物标准样品中的21个无机元素进行定值研究,经统计检验分析评定出20个元素的标准值和不确定度,1个元素给出参考值。研制成的标准样品已应用于土壤或水系沉积物样品中无机元素的监测。

煤炭标准物质研制

根据我国煤炭资源的总体分布和煤产品的实际需要,研制了16种煤炭标准物质。定值分析方法为国家标准方法,定值项目包括常规指标和部分微量元素。针对煤炭标准物质稳定性差的缺点,研制过程中采取了多种措施,力求改善稳定性,延长有效期。

GBW10010a大米标准物质复(研)制及数据特征

随着我国对生态文明建设的重视,自然资源综合调查势在必行,对生物标准物质亦提出了新的需求。当前相关调研工作已经大面积开展,自然资源综合调查、农产品与食品安全评价都需要对生物样品元素组成进行准确测试,需要以生物标准物质作为生物成分测试量值比对和溯源的基础,因此对生物基体标准物质的需求量大幅增加。大米作为主要粮食之一,其食品安全日益受到重视,对大米中的化学成分进行准确的分析测试具有重要的现实意义,因而对大米标准物质的需求量尤为突出,但目前大米成分分析标准物质已供不应求。本文严格按照《标准物质定值的通用原则及统计学原理》(JJF 1343—2012)和《地质分析标准物质的研制》(JJF 1646—2017)等相关规范要求,开展了GBW10010a大米成分分析标准物质的复(研)制工作,包括样品采集、加工制备、均匀性检验、稳定性检验、多家实验室协作定值测试及不确定度评定等关键环节。结果表明:本次复(研)制的大米标准物质定值成分多样、量值准确可靠,符合国家一级标准物质的要求。GBW10010a共定值54项主微量元素,包括Ag、Al、As、B、Ba、Be、Bi、Ca、Cd、Ce、Co、Cr、Cs、Cu、Dy、Er、Eu、Fe、Gd、Ge、Hg、Ho、K、La、Li、Ho、Mg、Mn、Mo、N、Na、Nb、Nd、Ni、P、Pb、Pr、Rb、S、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sr、Tb、Th、Tl、Tm、U、V、Y、Yb、Zn,其中的39项元素给出了标准值及不确定度,包括Ag、Al、As、B、Ba、Ca、Cd、Ce、Co、Cs、Cu、Dy、Er、Fe、Hg、K、Li、Mg、Mn、Mo、N、Na、Nd、Ni、P、Pb、Pr、Rb、S、Sb、Se、Si、Sm、Sr、Tb、Tl、Y、Yb、Zn;15项元素提供参考值,包括Be、Bi、Cr、Eu、Gd、Ge、Ho、Ho、La、Nb、Sc、Th、Tm、U、V。与原有GBW10010大米标准物质相比较,GBW10010a中As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、Zn等重金属元素含量显著下降,其中Cd、Cu、Zn降幅较大,分别下降约39%、43%、38.7%,一定程度上反映了农田生态环境的改善。本批标准物质定值元素总数量增加了6项,新增定值元素Ag、Nb(Nb给出参考值),并且各项元素不确定度范围整体上有所缩小,如Al、Cd、Cu、Fe、K、Mg、Mo、Na、P、Pb、Se、Zn等对生物易有影响的重要元素,表明了地质分析测试方法技术的进步及定值水平的提高。本批标准物质定值元素涵盖了具有生物效应的大部分主微量元素,适用于农业生态环境地球化学调查与评价、生物样品测试、农产品质量与食品安全评价样品测试时的分析仪器校正、分析方法评价和分析质量监控等多个领域。

长江三角洲沉积物标准物质研制

美国、加拿大等国家先后研制了10余个海湾和河口沉积物标准物质,但定值成分较少,大多侧重于有机污染物和放射性核素值。我国于2007年研制了3个黄河三角洲沉积物标准物质,为进一步满足近海地球化学调查及资源勘探的需要,本文按照ISO导则35和国家一级标准物质技术规范,研制了2个长江三角洲沉积物标准物质。按照不同粒径采集两个候选物样品,样品经干燥、球磨至200目,采用电感耦合等离子体质谱和发射光谱法进行均匀性检验,结果表明F实测值小于列表临界值F0.05(24,25)=1.96,样品均匀性良好。在两年时间内采用X射线荧光光谱法进行了4次稳定性检验,未发现统计学意义上的明显变化,样品稳定性良好。由12家有技术权威的实验室共采用13种准确、可靠的分析方法进行协作定值,最终定值元素53项,涵盖了主量、微量及全部稀土元素,其中主量成分含量呈梯度分布,如Al2O3的含量分别为16.42%、11.48%。该系列标准物质定值元素种类多,定值方法准确,能够为河口三角洲地区地质及环境调查的分析测试工作提供可靠的质量保证。

异辛烷纯度标准物质的研制

该文研制异辛烷纯度标准物质,采用差示扫描量热法和质量平衡法开展纯度定值研究工作。质量平衡法研究中使用气相色谱面积归一化法对主成分异辛烷和有机杂质进行色谱含量测定,同时结合电感耦合等离子质谱、离子色谱、灰分测试方法和卡氏水分仪对原料中的无机杂质准确定量。在确认原料主成分和杂质性质稳定的条件下,进一步采用差示扫描量热法测定异辛烷的纯度,并开展均匀性和稳定性考察和数据统计分析。对标准物质的不确定度进行了系统性的评估和数学拟合。经考察该标准物质均匀性良好,在1年内性质稳定,特性量值准确。研制的异辛烷纯度标准物质纯度值为99.86%,相对扩展不确定度为0.26%(k=2)。

理化实验室标准物质的管理

标准物质是具有准确的特性量值、高度均匀与稳定性良好的测量标准,是量值传递的物质基础。在理化检测中,标准物质可被用于测量系统的校准、测量程序的评估、给其他物质赋值、质量控制和分析方法的评价等。这些测量都依赖于标准物质,并由标准物质将测量的结果溯源到国际单位制(SI)。因此,标准物质是实验室开展检测工作所必需的重要资源,其正确的管理和使用是实验室检测工作的一项重要基础内容,

中国地质标准物质文献索引(1980—2010)

汇集了自中国开展地质标准物质研制与应用工作以来发表的中外文献和专著221条,制成按年代编排的文献索引(1980—2010)、按专题(综合性评述、研制成果发表、制备技术与方法、专题评述和专著)编排的文献索引和作者索引。最后对文献的年度分布、各专题和各类(岩石、沉积物和土壤;矿石矿物;贵金属;能源矿产;化学物相;生物、食品材料;形态、有效态;同位素和年代学;电子探针微区)标准物质的文献分布及文献的期刊分布和作者单位分布等作了简单统计。

土壤界限含水率标准物质研制

界限含水率是细粒土定名分类、评价土的工程性质的重要依据,也是黏土矿勘查和工业利用的重要评价指标。不准确的界限含水率测试结果将可能导致严重的工程安全事故,造成人身和经济财产损失。标准物质是保障分析数据准确、可比和有效的重要手段,但当前国内外尚无土壤界限含水率标准物质,可见研制土壤界限含水率标准物质具有重要的现实意义。基于以上原因,本文严格按照《一级标准物质技术规范》(JJF 1006—1994)和《标准物质定值的通用原则及统计学原理》(JJF 1343—2012)等规范和标准,研制了5个土壤界限含水率标准物质(GBW07969、GBW07970、GBW07971、GBW07972、GBW07973)。候选物样品分别采自安徽淮北、山西大同及江苏南京等地,经人工粗碎、烘干、灭菌等加工处理后,采用大型球磨机将候选物样品细碎至粒径小于0.25mm。混匀、分装后每个候选物随机抽取25瓶进行均匀性检验,F实测值均小于临界值F 0.05(24,25)=1.96,相对标准偏差(RSD)介于1.16%~2.67%之间,表明均匀性良好。12个月的考察期内进行的5次长期稳定性检验和考虑两种极端环境温度(60℃、-20℃)的短期稳定性检验,均未发现统计学意义的明显变化,候选物样品稳定性良好。经9家实验室采用2种经典土壤界限含水率测试方法联合定值,10mm液限、塑限和塑性指数3个定值指标的标准值分别介于26.3%~39.9%、16.3%~22.2%、10.0%~17.7%之间,梯度系列显著,涵盖了粉质黏土和黏土两种黏性土类别。该系列标准物质可用于仪器设备校准、质量监控、能力验证等技术质量活动,为水工环地质勘查、岩土工程勘察、黏土矿勘查等工作对土壤界限含水率测试数据准确性的要求提供了保障。

矽线石成分分析标准物质研制

随着矽线石应用领域的逐步拓展,英国、南非和日本等国家已研制了4种矽线石标准物质,而我国仅有一种矽线石国家二级标准物质,无论从组分的浓度梯度范围还是定值指标等方面,均难以满足我国研究需求。本文针对我国矽线石的分布情况,在黑龙江林口县和河南内乡县采集典型矽线石原矿2种,在黑龙江林口县采集矽线石精矿1种,按照国家一级标准物质研制标准和规范要求,研制了3种矽线石成分分析国家一级标准物质(批准编号为GBW07843、GBW07844、GBW07845)。均匀性检验结果表明,除个别指标(Y-1的TFe_2O_3、Cu和J-1的Mn O等)外,3种标准物质检测指标的F值均小于临界值F0.05(24,25)=1.96,组内和组间无明显差异;Y-1的TFe_2O_3、Cu和J-1的MnO等指标的组内和组间差异主要来源于分析方法误差,由此表明此批标准物质均匀性良好。在14个月考察期内,3种标准物质计算得到的拟合直线斜率b1均不显著,表明3种标准物质有较好的稳定性。经我国10家实验室使用多种分析方法对矿石中的主量元素、痕量元素和矽线石含量(硅铝,SAl_2O_3)等共计39种组分联合定值,各组分的相对扩展不确定度处于0.60%~29.9%区间,3种矽线石标准物质主量成分Al_2O_3的含量分别为25.85%、28.16%和55.06%。该系列矽线石标准物质可满足地质、环境等研究领域相关样品分析质量监控工作的需求。

氢中痕量一氧化碳气体标准物质的研制

一氧化碳是GB/T 37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》中规定的一个重要杂质,其会吸附在氢燃料电池的铂催化剂上,导致催化剂中毒从而使电池性能降低。为了能够准确检测氢中含有的痕量一氧化碳、考察分析仪器的检出限和开发氢中痕量一氧化碳的分析方法,需要研制以氢为背景气的痕量一氧化碳的气体标准物质。文中以高纯一氧化碳和高纯氢气为原料,利用重量法和气体微量转移技术制备了含量为0.2×10^(-6)mol/mol氢中一氧化碳气体,通过建立的高精度(GC-FID)分析方法,考察了制备多瓶气体的瓶间一致性,随压力变化的稳定性和长期存放的稳定性,最终确定研制的氢中一氧化碳气体标准物质的相对扩展不确定度小于6%,并成功获批为国家一级标准物质。

双氰胺纯度标准物质的研制

目的建立双氰胺的纯度定值方法来研制双氰胺纯度标准物质(certified reference material,CRM),并考察其均匀性、稳定性和不确定度。方法采用基于高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)的质量平衡法和差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)2种方法对双氰胺的纯度进行定值。水分、无机杂质和挥发性溶剂分别采用卡尔费休滴定法(Karl Fischer,KF)、电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)和顶空气相色谱-质谱法(headspace gas chromatography mass spectrometry,HSGC-MS)测量。根据《标准物质定值的通用原则及统计学原理》(JJF 1343-2012)的要求,采用高效液相色谱法进行均匀性和稳定性的检验。不确定度评定综合考虑均匀性、稳定性、定值过程引入的不确定度。结果均匀性和稳定性检测结果表明:均匀性良好,在规定的保存条件下可以稳定保存36个月以上。研制的双氰胺标准物质的纯度为99.8%,扩展不确定度0.3%(k=2)。结论本研究研制双氰胺标准物质的量值具有溯源性和准确性。

水中系列氢氧同位素标准物质的研制

我国氢氧同位素国家一级标准物质经过二十余年的使用,现已不能满足需求,急需研制代表当今分析技术水平的新的氢氧同位素国家标准物质。本文研制了系列(4个)水中氢氧同位素标准物质,其中三个采自天然水样,一个为人工配制的贫氘水,三种天然水样基本涵盖了我国境内天然水的氢氧同位素组成范围。每种标准物质随机抽取30瓶的均匀性子样,每份子样做双份分析,进行均匀性检验,四种标准物质的均匀性检验得到的F值都小于相应的自由度的临界值,显示四种标准物质的均匀性良好。标准物质的δ18O和δD值经过2年的稳定性检验,特征量值变化在不确定度范围,由此判定δD、δ18O值稳定性良好。采用国际间实验室采用不同原理的方法协同定值,11家国内外实验室分别采用Cr还原法、激光法、H2-H2O平衡法、高温热转换元素分析法进行水中氢同位素定值,采用CO2-H2O平衡法进行氧同位素定值;定值不确定度显著降低,δ18O的扩展不确定度小于0.08‰,δD的扩展不确定度小于0.9‰。该标准物质已被国家质检总局批准确为国家一级标准物质,批准号为GBW 04458～GBW 04461。

标准物质的均匀性及其检验

介绍标准物质的均匀性检验及其评价方法。

同位素稀释-火花源质谱法用于各种标准参考物质中微量元素的定值

建立了定量测定各种物质中微量元素的同位素稀释火花源质谱法,并将此法广泛应用於标定国内许多单位研制的一些地质、生物和环境标准参考物质中微量元素的含量。该法具有绝对测量性质、灵敏、干扰小和能同时测定多元素等优点。测定结果准确可靠。

国际标准物质数据库COMAR及有证标准物质

有证标准物质(CRMs)是具有准确量值的测量标准,在分析方法研究和评价、定性和定量分析、矿产勘查、仲裁检验、质量监督检验等领域发挥着重要的作用。20世纪80年代成立的国际标准物质数据库(COMAR)是目前国际上最大的CRMs数据库,收录来自25个成员国274个生产机构提供的CRMs数量超过10200种。本文从CRMs的数量、分类、发展变化等角度全面评述了国际数据库COMAR,阐述了欧盟组织、美国、中国、日本、澳大利亚等成员国的标准物质研究情况。英、美、法、德等国家的标准物质研究开展较早,研究水平高,处于世界领先地位;中国、日本等亚洲国家标准物质的发展虽起步晚,但发展迅速,已成为向COMAR提供CRMs最多的两个国家,分别为1194种和1456种(截至2013年8月)。COMAR建立以来,工业、有色金属和物理特性三大传统应用领域的CRMs占COMA数据库总CRMs的份额一直较大,比例始终保持50%以上,其中工业领域的CRMs数量最多,占19%;有机、生物与临床类CRMs所占份额最少,仅为7%和3%。随着社会需求的增加,生物与临床、生活质量领域标准物质成为未来标准物质发展的热点方向。本文指出,未来标准物质的发展将由过去的钢铁、有色金属、物理特性等传统领域逐渐转向食品安全、环境保护、气候变化、临床医学、制药产业、生物能源等新兴领域,标准物质的研究制备、定值及不确定度将面临新的技术挑战。

三甲基吡嗪纯度标准物质的研制

目的建立三甲基吡嗪纯度标准物质的定值及不确定度评定的方法。方法通过气相色谱-质谱法(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)、红外光谱法(fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)和核磁共振法(nuclear magnetic resonance,NMR)对样品进行了定性分析。采用高效液相色谱法-二极管阵列检测器(high performance liquid chromatography-diode array detector,HPLC-DAD)和气相色谱火焰离子化检测器(gas chromatography flame ionization detector,GC-FID)2种方法确定主成分含量。水分、挥发性有机溶剂与无机元素杂质分别采用卡尔费休滴定法、顶空气相色谱-质谱联用和电感耦合等离子体质谱法测量。结果主成分含量扣除相应杂质之后得到标准物质纯度值99.7%。标准物质不确定度是合成稳定性、均匀性、HPLC和GC主成分定值、水分、挥发性有机成分(volatile organic compound,VOC)和无机元素结果等不确定度,扩展不确定度为0.5%(k=2)。结论该方法能够进行三甲基吡嗪的准确定值,且标准物质的均匀性、稳定性良好。

甲苯中黄磷质控样的研制

目前我国无机指标和一些有机综合指标的水质质控样研制体系比较完善,一般都能买到有证标准样品和标准溶液。但部分有机质控样的研制相对比较滞后,品种少、价格昂贵,使用成本非常高,有时不同品牌的标准溶液量值还存在较大差异。从目前情况看,有机质控样现有的进口标准种类和国产标准种类尚不能满足基层实验室日常使用及质量控制要求。