Excel在地质化学分析中的几处应用

贾宏岩（中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队测试研究所，辽宁 沈阳 110032）

Excel在地质化学分析中的几处应用

贾宏岩
（中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队测试研究所，辽宁 沈阳 110032）

【摘 要】应用Excel处理化学实验数据可使原本复杂的数据处理过程变得简单、快捷，同时还可避免因手工绘图而引入的误差，提高实验结果的准确度和精度。本文通过介绍几个典型的数据处理过程来说明如何利用Excel快速处理实验数据。

【关键词】Excel；数据处理；数值修约；质量控制；标准曲线

Excel是一个广为普及的电子表格软件，具有强大的数据处理和统计分析能力[1]，地质化学实验测试中Excel比较常见的用途有原始数据的录入、数值的修约、质量控制和标准曲线的绘制及应用等。

1　原始数据的录入问题

作为常见的办公数据处理软件，Excel方便数据录入，但易出错，可应用Excel自带功能省去很多琐碎的数据核查工作，同时能最大限度地降低所录入数据的错误率。例如：灰岩中氧化钙的合理含量介于0～56.08%之间，通过数据设置可以轻松把此区间以外的录入数据及时纠正过来。具体方法：在打开的Excel工作表中，选择需要设置的区域，再单击“数据(D)”功能区中的“有效性(L)”按钮，在弹出的“数据有效性”对话框中的“设置”选项卡下进行如下设置(见图1)。

图1　数据有效性设置

点击“确定”即可。如有非设定区间以外的数据录入，则会弹出如下对话框来提示操作者(见图2)。

图2　输入错误提示

另一种方法是通过设置“格式(O)”的“条件格式(D)”，条件为真时显示待用格式(单元格底色的变化)来发现数据的录入错误。

实际工作中还会遇到把区间以内的数据录入错误的情况，简单实用的方法有两种，都是录入两次原始数据，一种是直接把两次数据做差看结果是否为零；另一种方法是用IF语句，判断分别存放两个原始数据的单元格内的数值是否相同。如A1和B1两单元格内分别为两次录入的同一数据，那么可以在C1单元格内编辑的公式：=IF(A1=B1,“”，“请检查”)。这样当A1和B1两单元格内数据相同时单元格C1内就空白(无显示)；不同时就显示“请检查”。

2　数值修约问题

在直接引用和实验数据计算环节得到的数值往往会多于报告所需要的有效位数，而Excel通过设置“小数位数”并没有对数据进行有效数字的位数处理，只是在显示的时候按照保留的小数位数进行显示，在计算过程中仍然按照单元格内实际存放的数值参与计算，这就涉及到了数据的修约。针对诸多的数据都采用人工判断、手工改动，不但速度慢，而且也非常容易出错。例如：数值存放在单元格A1中，需要在单元格B1中得到保留小数点后两位有效数字的数值，如果要求数值应用简单“四舍五入原则”，Excel的ROUND函数可以按指定的位数对数值进行四舍五入，只需单元格B1内编辑公式：=ROUND (A1,2)，即可完成；即便这样也还是不能满足实验室的数据修约要求，因为被广泛使用的数值修约还有“四舍六入五留双规则”，条件同前，不妨在单元格B1内编辑以下任一公式：

公式一：

=IF(MOD(INT(A2*1000),5)=0,IF(MOD(INT (A2*100),2)=0,INT(A2*100)/100,ROUND(A2,2), ROUND(A2,2))

公式二：

=IF(MOD(INT(A2*1000),10)=5,ROUND(A2/ 2,2)*2,ROUND(A2,2))

……

以上两个公式都能够完成预期修约效果，其实可以编辑的公式还有很多，不再赘述。

3　质量控制问题

随着国家对地质矿产实验室质量管理的重视，DZ/T 0130-2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》的广泛推行，对实验质量的要求也越来越高。重点实验室的仪器配有专门的质控软件，但在级别较低的实验室还需要用其他软件辅助，其实Excel完全能够完成这份工作。例如：在精密度控制指标中，岩石矿物试样化学成分重复分析相对偏差允许限的数学模型(不包括贵金属矿物)为Yc=C×(14.37X-0.1263-7.659)[2]，表格制作如下(见图3，表1)：

图3　质量控制检查表图例

表1　单元格内编辑公式

4　标准曲线的绘制及应用问题

分光光度法检测是实验室常用的检测方法之一，其数据处理一般采用工作曲线法。传统坐标纸手工绘制标准系列的工作曲线，然后在曲线上由被测组分吸光值查对应浓度值，曲线绘制和查的过程存在数值估读，影响了数据的准确性，费时且误差大。应用Excel对分光光度法进行数据检测，制作工作曲线图和进行吸光度与浓度之间的换算。在使用过程中发现，只要在单元格中插入函数或输入公式时，合理地使用单元格相对引用和单元格绝对引用，Excel可以将分光光度法数据处理分析中的所有数据计算出来，并且计算方法简单、快速、准确[3]。示例如下：

将一组使用contrAA700连续光源火焰石墨炉原子吸收光谱仪测得Pb吸光度值与浓度值的数据进行处理，步骤见表2。

表2　绘制标准曲线数据

图4　由Excel完成的标准曲线

这样得到的曲线方程y=20.812x2+29.951x +0.0179。把方程系数20.812、29.951和0.0179分别存放到不同单元格，绝对引用调取使用，即应用方程系数用直接代入法把已测得的未知样的吸光度值换算得出浓度值，进而根据称样质量、定容体积、稀释倍数等相关量计算得到百分含量值。这里为了避开高次方程求解过程，绘制的是吸光度(横坐标)—浓度(纵坐标)的工作曲线，所以显示的公式就不仅仅局限于直线方程，更何况因直接应用理想化的直线工作曲线，而忽略因为单色光纯度不够、被测组分浓度较大等原因所导致浓度与测定的吸光度不呈线性关系，为此建议不轻易使用直线方程。特进行以下相关参数比对(见表3)。

表3　相关参数比对

原子吸收自带软件“非线性”条件下使用一次有理拟合函数y=(a+bx)/(1+cx)。通过数组以上比对关系，表中数据显示：两个回归方程的相关系数R2都＞0.995，说明每个方程两个变量间有很好的相关性；同时根据同一吸光值得到的浓度值相对误差＜0.012%，这是通过人工绘制曲线法根本无法达到的。在仪器比对实验中，由可见分光光度计获得数据使用本法计算与直接用原子吸收测定同一样品铁含量，其结果基本相同，甚至完全一致，由此说明该方法的可靠性。

利用Excel软件使绘制标准曲线和处理数据这项繁琐的工作变得极其简单方便，便于保存。再次使用时，只需复制本模板文档，更改相关参数，即可马上获得准确的测定结果。与传统计算统计方法相比，可减少人工绘制曲线的工作量和人为误差。此法具良好的准确性、很好的实用性，适于推广使用。

5　问题与讨论

(1)为了防止在录入数据时因操作不当改动了单元格的设置而造成结果出错，可以应用Excel提供的保护功能把包含计算公式的单元格保护起来，从而进一步提高工作的准确性和可靠性。

(2)本法用于可见分光光度计标准曲线的绘制，得到的浓度值其准确性已得到验证；但经实践发现本法处理火焰分光光度计测定K2O和Na2O时，数据会随待测样品含量的增加误差逐渐增大，其结果偏低，故不能使用本方法。

(3)用文中所述方法绘制标准曲线后计算时还应注意到，所测样品的吸光值是否超出标准曲线的最大吸光值，可应用Excel函数进行识别和控制。

【参考文献】

[1]王中华,陈联梅,康泰然.Excel在分光光度法回归分析中的应用[J].西华师范大学学报(自然科学版),2003,24(3):360-362.

[2]全国国土资源标准化技术委员会地质矿产实验测试分析技术委员会.DZ/T0130-2006地质矿产实验室测试质量管理规范[S].北京:中国标准出版社,2006.

[3]仵春祺,孙枫,徐宏坤,等.Excel在分光光度法测定铁含量数据处理中的应用[J].分析仪器,2011(5):75-78.

【收稿日期】2015-02-02

【中图分类号】P624.5

【文献标识码】A

【文章编号】1007-9386(2015)06-0058-03