环境监测仪器设备量值溯源的确认研究

李微艳 孙玉桃 李海露 杨 茜 韩丽丽

湖南省土壤肥料研究所 湖南 长沙410125

环境监测过程中会使用到大量仪器设备，涉及到量值溯源这一专业概念，但目前在进行环境监测时，部分工作人员对于量值溯源的认知仅停留在仪器设备检定这一层面，量值溯源的概念、实施方法等并没有更加深入的认知，导致量值溯源检定、校准等环节无法更加有效展开，影响到环境监测量值统一性。鉴于此，下面重点分析环境监测仪器设备量值溯源确认方法。

1 仪器检定方案

环境监测仪器设备需检定，一般包括首次检定、周期性检定、修理后检定三种检定模式，检定要求如下：第一，首次检定。影响环境监测结果的仪器设备需要在正式使用之前组织检定与校准，满足参数要求后可以投入正常使用，例如新采购设备、借出后返还设备等；第二，周期性检定。处在使用状态下的仪器设备，根据量值溯源关系展开周期性检定，检定内容包含仪器设备型号与准确度、原检定证书的编号与使用期限、检定时间等；第三，仪器设备维修之后，需要及时进行检定，确保合格之后可以投入使用。

2 环境监测仪器设备量值溯源确认

2.1 量值溯源前确认 在国家强制检定目录中的所有计量器具，要求由法定计量检定机构负责计量检定工作，明确量值溯源，不属于国家强制检定目录的计量器具，建议采用校准的方式完成量值溯源。实施校准操作时，需要选择资质高的计量检定机构合作，也可以自行校准。仪器设备正式量值溯源前，应该有科学可行的实施方案，如果是与计量单位合作，还应该提前考察计量单位的资质，确认送检仪器设备校准因子，做好量值溯源的准备工作[1]。

例如针对液相色谱原子荧光联用仪实施量值溯源确认，该仪器设备联用状态下可进行无机砷检测。若出现液相色谱无法继续运行，但原子荧光部分可正常使用的情况，那么需要优化检定计划，要求单独校准原子荧光部分，可以避免资源浪费[2]。另外，原子荧光仪的校准，计量单位可以根据不同元素实施，以保证最终校准结果的准确性。

2.2 量值溯源后确认

2.2.1 证书 环境监测仪器设备的量值溯源确认，要有完整且满足规范要求的检定校准证书，也可以将其视为检验检测报告，其中需要包含如下内容：①证书编号；②客户名称；③检定与校准单位；④被检定校准仪器设备信息；⑤检定校准专用章；⑥三级审核签字；⑦检定校准日期与有效期。

检定校准的内容包括设备的名称与编号，计量机构采用标准器与标准物质相关信息，例如名称、编号、测量范畴、准确度、最大允许误差以及溯源有效时间等。另外，检定规程中要求的检定项目、最终检定结果、校准项目结果、测量不确定度等也是证书中的关键性内容，其中包括仪器设备的外观、计量性能、示值误差、校准值、示值误差等[3]。

2.2.2 检定与校准依据 量值溯源检定严格按照检定规程展开，校准依据为校准技术规范。实施检定之前应该先检查计量机构参考依据的有效性，随后在规程中确定被检定仪器设备所属种类，确保仪器设备在可检查范畴内[4]。提供的校准证书是以国家计量校准规范为依据，也可以按照非强制检定计量器具参考的计量检定规程实施检定，或者其他已经明确的校准方式，通常量值溯源中前两种方式比较常见。

我国相关部门发布的国家计量技术规范以计量检定规程为主，而非国家计量校准规范。现行校准规范体系需要在研究、实践中不断完善与优化，才能够满足高精端仪器设备检定要求。按照检测校准实验室操作规范，量值溯源确认操作过程中，实验室内要以客户需求为前提，选择适合的校准方式。但是很多客户提出仪器设备校准要求时，并未明确规定方法，建议首先采用行业内通行的规范校准方法，要求采用校准方法的有效性与规范性，满足被校准仪器设备校准要求。

2.2.3 检定校准标准器与标准物质 环境监测仪器设备计量要具备溯源性，即要求文件规定中校准链不能出现间断的现象，获得的测量结果和参照对象关联之后，测量结果必须要满足溯源性要求，实现这一标准的有效方法便实际检定校准。在检定校准证书中一般会明确指出检定校准需要参照的技术参数，其中包含计量标准的准确度等级、最大允许误差以及测量范畴，针对标准器、标准物质的检定校准，需要选择级别较高的被测量仪器设备[5]。

量值溯源确认方面，检定校准标准器与标准物质应该满足如下要求：①溯源采用标准器、标准物质可以溯源到国家计量基准范畴，并且满足有效时间；②证书中列出的计量标准准确度等级、最大允许误差应该满足或者超过被测量仪器设备规定；③参考计量标准测量范畴要求包含被测量仪器设备测量范畴。

2.2.4 检定与校准参数 检定证书设定的检定参数，要求以检定规程为依据事实检查与确认，校准证书中给出的结果是校准项目与结果，提供测量不确定度。建议将证书结果、溯源方案中涉及到的校准因子对比分析，校准项目与结果符合仪器设备规定。因为校准证书包括大量测量数据，实验室结合需求选择重要数据展开评价。环境监测需要用到液相色谱原子荧光联用仪等复合仪器设备，该仪器设备同时具备原子荧光光度计、液相色谱仪功能，溯源期间结合实际要求确定指标、参数即可。例如隔水式恒温培养箱的校准，不确定度/准确度设定为A 级，校准温度为20°，湿度为60%RH，最终得出校准结果如下：(1)设定温度：41℃；(2)显示温度：41℃；(3)多点实测温度：40.0℃、40.1℃、40.0℃、40.4℃、40.2℃；(4)温度偏差：1.0℃；(5)温度波动度0.1℃；(6)温度均匀度：0.4℃；(7)校准结果不确定度：U=0.3℃，k=2。

2.2.5 仪器设备性能规范 环境监测仪器设备的量值溯源，要求使用的配置仪器设备满足性能方面的规定，其中包括测量操作的重复性、灵敏性、分辨率等。立足于量值溯源确认，对于仪器设备性能的要求，可以设备最大允许误差与示值误差等层面实施评价。其中最大允许误差主要是通过校准规定、检定规程、仪器设备产品说明书中设定的允许误差极限值决定，也可以称作仪器设备允许误差限。另外，最大允许误差(MPE)包括上、下限两种，也可以称作对称限，符号为“±”，可以采用绝对误差、相对误差、示值误差等形式表示，如果使用绝对误差表示，MPE 不会受示值大小影响发生改变，环境监测类仪器设备的量值溯源中十分常用。以500 mL单标线容量瓶仪器设备为例，其最大允许误差A、B级分别是±0.25mL、0.50mL；0.02级实验室酸度计的最大允许误差是±0.02(pH)[6]。示值误差为仪器设备示值、计量标准量值的差。一般校准证书中会选择绝对误差，评价方法分为两种，第一种是最大示值误差小于最大允许误差，该评定方式要求仪器设备运行状态下的示值可以直接读取或使用，第二种则是实际值测量不确定度小于最大允许误差，该评定方式要求仪器设备运行状态下读数必须结合修正值。按照检定规程评定仪器设备的性能，如果规程规定检定点示值误差必须小于任意级别最大允许误差，那么便可以判定示值误差满足该级别准确度规定，无须将示值误差评定测量不确定度这一因素可能造成的影响考虑其中，示值可以直接应用，只需参照标准方法、技术参数规定与实验室使用计量要求进行确认即可。如果确定检定合格，但是结果与标准方法、技术规范、实验室设定使用计量规定不符，建议采用降级使用的方式。

与此同时，因为测量仪器设备所呈现的最大示值误差绝对值|△max|≤|MPE|和示值误差扩展不确定度的差值，其中示值误差扩展不确定度用U 表示，即可认定仪器设备测定合格，用|△max|≤|MPE|-U。如果仪器设备与对应等级的判定要求不符，可以在加修正值的基础上予以使用，保证修正值不确定度小于仪器设备最大允许误差、实验室预期使用要求即可，正式使用之前还需要判断仪器设备的规范性，按照U≤|MPE|、|YSY|进行判定，其中YSY 代表实验室预期使用计量要求。

以电热恒温干燥箱这一仪器设备的量值溯源确认为例，计量部门提供校准证书中包括数据如下：①如果设定值是100℃，实测值是99℃，U为0.3℃，k=2。实验室在该操作条件下的预期使用要求设定中温度偏差范围如下：±0.8℃，|△max|＞|MPE|-U，代入数值之后公式为1＞0.8 -0.3 (=0.5 )(℃)。根据数据分析可知，该仪器设备与规定不符，可以通过加修正值的方式运用，将设定值参数调整为101℃，可以保证恒温干燥箱在100℃环境下依然满足预期使用要求，即可完成环境监测工作。

3 结语

综上所述，环境监测工作中需要用到的仪器设备只有经过量值溯源确认，才能够保证最终检定结果满足规范标准要求，从而为仪器设备的运行提供准确数据支持，编制仪器设备检定计划，定期组织环境监测仪器设备检验，制定完善、可行的环境监测方案，深入落实环境监测工作，提高环境质量。