環境監測儀器設備量值溯源的確認研究

李微艷 孫玉桃 李海露 楊 茜 韓麗麗

湖南省土壤肥料研究所 湖南 長沙410125

環境監測過程中會使用到大量儀器設備，涉及到量值溯源這一專業概念，但目前在進行環境監測時，部分工作人員對于量值溯源的認知僅停留在儀器設備檢定這一層面，量值溯源的概念、實施方法等并沒有更加深入的認知，導致量值溯源檢定、校準等環節無法更加有效展開，影響到環境監測量值統一性。鑒于此，下面重點分析環境監測儀器設備量值溯源確認方法。

1 儀器檢定方案

環境監測儀器設備需檢定，一般包括首次檢定、周期性檢定、修理后檢定三種檢定模式，檢定要求如下：第一，首次檢定。影響環境監測結果的儀器設備需要在正式使用之前組織檢定與校準，滿足參數要求后可以投入正常使用，例如新采購設備、借出后返還設備等；第二，周期性檢定。處在使用狀態下的儀器設備，根據量值溯源關系展開周期性檢定，檢定內容包含儀器設備型號與準確度、原檢定證書的編號與使用期限、檢定時間等；第三，儀器設備維修之后，需要及時進行檢定，確保合格之后可以投入使用。

2 環境監測儀器設備量值溯源確認

2.1 量值溯源前確認 在國家強制檢定目錄中的所有計量器具，要求由法定計量檢定機構負責計量檢定工作，明確量值溯源，不屬于國家強制檢定目錄的計量器具，建議采用校準的方式完成量值溯源。實施校準操作時，需要選擇資質高的計量檢定機構合作，也可以自行校準。儀器設備正式量值溯源前，應該有科學可行的實施方案，如果是與計量單位合作，還應該提前考察計量單位的資質，確認送檢儀器設備校準因子，做好量值溯源的準備工作[1]。

例如針對液相色譜原子熒光聯用儀實施量值溯源確認，該儀器設備聯用狀態下可進行無機砷檢測。若出現液相色譜無法繼續運行，但原子熒光部分可正常使用的情況，那么需要優化檢定計劃，要求單獨校準原子熒光部分，可以避免資源浪費[2]。另外，原子熒光儀的校準，計量單位可以根據不同元素實施，以保證最終校準結果的準確性。

2.2 量值溯源后確認

2.2.1 證書 環境監測儀器設備的量值溯源確認，要有完整且滿足規范要求的檢定校準證書，也可以將其視為檢驗檢測報告，其中需要包含如下內容：①證書編號；②客戶名稱；③檢定與校準單位；④被檢定校準儀器設備信息；⑤檢定校準專用章；⑥三級審核簽字；⑦檢定校準日期與有效期。

檢定校準的內容包括設備的名稱與編號，計量機構采用標準器與標準物質相關信息，例如名稱、編號、測量范疇、準確度、最大允許誤差以及溯源有效時間等。另外，檢定規程中要求的檢定項目、最終檢定結果、校準項目結果、測量不確定度等也是證書中的關鍵性內容，其中包括儀器設備的外觀、計量性能、示值誤差、校準值、示值誤差等[3]。

2.2.2 檢定與校準依據 量值溯源檢定嚴格按照檢定規程展開，校準依據為校準技術規范。實施檢定之前應該先檢查計量機構參考依據的有效性，隨后在規程中確定被檢定儀器設備所屬種類，確保儀器設備在可檢查范疇內[4]。提供的校準證書是以國家計量校準規范為依據，也可以按照非強制檢定計量器具參考的計量檢定規程實施檢定，或者其他已經明確的校準方式，通常量值溯源中前兩種方式比較常見。

我國相關部門發布的國家計量技術規范以計量檢定規程為主，而非國家計量校準規范?，F行校準規范體系需要在研究、實踐中不斷完善與優化，才能夠滿足高精端儀器設備檢定要求。按照檢測校準實驗室操作規范，量值溯源確認操作過程中，實驗室內要以客戶需求為前提，選擇適合的校準方式。但是很多客戶提出儀器設備校準要求時，并未明確規定方法，建議首先采用行業內通行的規范校準方法，要求采用校準方法的有效性與規范性，滿足被校準儀器設備校準要求。

2.2.3 檢定校準標準器與標準物質 環境監測儀器設備計量要具備溯源性，即要求文件規定中校準鏈不能出現間斷的現象，獲得的測量結果和參照對象關聯之后，測量結果必須要滿足溯源性要求，實現這一標準的有效方法便實際檢定校準。在檢定校準證書中一般會明確指出檢定校準需要參照的技術參數，其中包含計量標準的準確度等級、最大允許誤差以及測量范疇，針對標準器、標準物質的檢定校準，需要選擇級別較高的被測量儀器設備[5]。

量值溯源確認方面，檢定校準標準器與標準物質應該滿足如下要求：①溯源采用標準器、標準物質可以溯源到國家計量基準范疇，并且滿足有效時間；②證書中列出的計量標準準確度等級、最大允許誤差應該滿足或者超過被測量儀器設備規定；③參考計量標準測量范疇要求包含被測量儀器設備測量范疇。

2.2.4 檢定與校準參數 檢定證書設定的檢定參數，要求以檢定規程為依據事實檢查與確認，校準證書中給出的結果是校準項目與結果，提供測量不確定度。建議將證書結果、溯源方案中涉及到的校準因子對比分析，校準項目與結果符合儀器設備規定。因為校準證書包括大量測量數據，實驗室結合需求選擇重要數據展開評價。環境監測需要用到液相色譜原子熒光聯用儀等復合儀器設備，該儀器設備同時具備原子熒光光度計、液相色譜儀功能，溯源期間結合實際要求確定指標、參數即可。例如隔水式恒溫培養箱的校準，不確定度/準確度設定為A 級，校準溫度為20°，濕度為60%RH，最終得出校準結果如下：(1)設定溫度：41℃；(2)顯示溫度：41℃；(3)多點實測溫度：40.0℃、40.1℃、40.0℃、40.4℃、40.2℃；(4)溫度偏差：1.0℃；(5)溫度波動度0.1℃；(6)溫度均勻度：0.4℃；(7)校準結果不確定度：U=0.3℃，k=2。

2.2.5 儀器設備性能規范 環境監測儀器設備的量值溯源，要求使用的配置儀器設備滿足性能方面的規定，其中包括測量操作的重復性、靈敏性、分辨率等。立足于量值溯源確認，對于儀器設備性能的要求，可以設備最大允許誤差與示值誤差等層面實施評價。其中最大允許誤差主要是通過校準規定、檢定規程、儀器設備產品說明書中設定的允許誤差極限值決定，也可以稱作儀器設備允許誤差限。另外，最大允許誤差(MPE)包括上、下限兩種，也可以稱作對稱限，符號為“±”，可以采用絕對誤差、相對誤差、示值誤差等形式表示，如果使用絕對誤差表示，MPE 不會受示值大小影響發生改變，環境監測類儀器設備的量值溯源中十分常用。以500 mL單標線容量瓶儀器設備為例，其最大允許誤差A、B級分別是±0.25mL、0.50mL；0.02級實驗室酸度計的最大允許誤差是±0.02(pH)[6]。示值誤差為儀器設備示值、計量標準量值的差。一般校準證書中會選擇絕對誤差，評價方法分為兩種，第一種是最大示值誤差小于最大允許誤差，該評定方式要求儀器設備運行狀態下的示值可以直接讀取或使用，第二種則是實際值測量不確定度小于最大允許誤差，該評定方式要求儀器設備運行狀態下讀數必須結合修正值。按照檢定規程評定儀器設備的性能，如果規程規定檢定點示值誤差必須小于任意級別最大允許誤差，那么便可以判定示值誤差滿足該級別準確度規定，無須將示值誤差評定測量不確定度這一因素可能造成的影響考慮其中，示值可以直接應用，只需參照標準方法、技術參數規定與實驗室使用計量要求進行確認即可。如果確定檢定合格，但是結果與標準方法、技術規范、實驗室設定使用計量規定不符，建議采用降級使用的方式。

與此同時，因為測量儀器設備所呈現的最大示值誤差絕對值|△max|≤|MPE|和示值誤差擴展不確定度的差值，其中示值誤差擴展不確定度用U 表示，即可認定儀器設備測定合格，用|△max|≤|MPE|-U。如果儀器設備與對應等級的判定要求不符，可以在加修正值的基礎上予以使用，保證修正值不確定度小于儀器設備最大允許誤差、實驗室預期使用要求即可，正式使用之前還需要判斷儀器設備的規范性，按照U≤|MPE|、|YSY|進行判定，其中YSY 代表實驗室預期使用計量要求。

以電熱恒溫干燥箱這一儀器設備的量值溯源確認為例，計量部門提供校準證書中包括數據如下：①如果設定值是100℃，實測值是99℃，U為0.3℃，k=2。實驗室在該操作條件下的預期使用要求設定中溫度偏差范圍如下：±0.8℃，|△max|＞|MPE|-U，代入數值之后公式為1＞0.8 -0.3 (=0.5 )(℃)。根據數據分析可知，該儀器設備與規定不符，可以通過加修正值的方式運用，將設定值參數調整為101℃，可以保證恒溫干燥箱在100℃環境下依然滿足預期使用要求，即可完成環境監測工作。

3 結語

綜上所述，環境監測工作中需要用到的儀器設備只有經過量值溯源確認，才能夠保證最終檢定結果滿足規范標準要求，從而為儀器設備的運行提供準確數據支持，編制儀器設備檢定計劃，定期組織環境監測儀器設備檢驗，制定完善、可行的環境監測方案，深入落實環境監測工作，提高環境質量。