水质监测与分析中计量措施的应用①

陈红霞 罗笑艳 席丹

(浙江省义乌市水处理有限责任公司 浙江义乌 322000)

《中华人民共和国计量法》（简称《计量法》），是国家管理计量工作的基本法，是实施计量监督管理的最高准则，共计六章三十四条。《计量法》的宗旨是：加强计量监督管理，保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠，有利于生产、贸易和科学技术的发展，适应社会主义现代化建设的需要，维护国家、人民的利益。

在我国，随着经济和社会的发展，环境保护成为一项基本国策。人类生存环境的三大要素是阳光、空气和水，可以说没有水就没有生命。因此，海洋、河流、冰川、湖海的水质条件密切关系到人们的日常生活。那么，先进的水质监测室必须具备的能力是：出具计量单位制统一及量值准确科学的监测数据。采用精准的计量仪器，完善监测人员的检测水平，建立严格的计量管理制度，则是水质分析质量的有力保障。

1 计量法规体系的组成

计量法规体系的第一层次是法律；第二层次是计量行政法规，与水质分析有关的是《中华人民共和国计量法实施细则》，《国务院关于在我国统一实行法定计量单位的命令》，《全面推行我国法定计量单位的意见》；第三层次是规章，规章较多，略表。

2 产品质量检验机构计量认证

某实验室为了证明仪器设备的性能，设备的工作环境及监测人员的工作能力，有申请计量认证的意向，那就需要了解以下情况。

(1)计量认证考核内容及执行考核的部门。

(2)执行计量认证的机构必须符合的资质。

(3)各等级的产品质检机构的申请计量认证相向的部门。

(4)考核结果及合格证的管理。

3 计量检定

计量器具的检定又称测量仪器检定，必须遵循五个原则。

3.1 强制检定

(1)计量检定就是为评定计量器具的计量性能是否符合法定要求，确定其是否合格所进行的全部工作。

(2)县级以上人民政府计量行政部门对用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测方面列入强制检定目录的工作计量器具，实施强制检定。如果没有按规定申请检定或者检定不合格的，法律上不允许使用。

(3)该实验室的水质分析测量仪器属于环境监测工作计量器具，可以进行强制检定的仪器有：电子分析天平、TU-1810 SPC紫外可见分光光度计、TU-1950 紫外可见分光光度计、OIL 480型红外分光测油仪、原子吸收分光光度计等。

3.2 非强制检定

在《关于企业使用的非强检计量器具由企业依法自主管理的通告》中，规定：非强制检定计量器具的检定周期，由企业按原则自行确定。检定方式由企业根据需要，自行决定在本单位或者送其他计量检定机构进行检定，任何部门不得干涉。

4 原始记录和数据处理具有法律责任，必须规范化

(1)原始记录应该有规定的保存期限，应是产生当时的原始观测数据及其导出数据，还包含被测定的仪器及药剂的信息记录、人员、设备和环境条件及依据的方法原理。

(2)原始记录必需含有丰富的信息，以保证该测定与原来条件尽可能接近的条件下能够复现。记录还必需包括进行抽样人，各项测定的执行人及结果核验人的签名。

(3)观测结果、数据和计算应在产生时予以记录，不得事后追记、补记及重抄，该实验室按照测定项目来分类识别。

(4)记录过程中出错时，应用横线划改错误之处，将正确量值填写在旁边，并附上改动人的签名或签名缩写。对电子存储的记录也采取同样的措施，防止丢失原始记录或未授权的改动。

(5)总之做到：格式固定化、识别专门化、信息表格化、书写签名规范化及管理档案化。

5 计量技术法规

(1)计量技术法规包括：国家计量检定系统表、计量检定规程和计量技术规范。计量检定系统表只有国家计量检定系统表一种，是国家对量值传递和量值溯源的程序做出规定的法定性技术文件，由建立计量基准的单位负责起草，并由国务院计量行政部门制定。

(2)计量检定必须按照国家计量检定系统表进行，形式用框图结合文字来表示，每项计量基准对应唯一的计量检定系统表。

(3)在我国计量立法的宗旨活动中，量值传递和量值溯源是最基础、最核心的的过程，传递关系和溯源关系用国家计量检定系统表来表示，后者即国家溯源等级图，包括三级三要素。

(4)量值传递与量值溯源的关系：是同一种过程的两种不同的表达，互为逆过程，量值传递是自上而下逐级传递，量值溯源是一种自下而上的自愿行为，溯源的起点是计量器具测得的量值，终点直至国家基准，可越级但不能间断。

6 量和量值

量按学科划分为物理量、化学量和生物量。按量制类别分为基本量和导出量。水质分析中都会用到三个学科的量，在此就以基本量和导出量以及我国的法定计量单位为讨论主题。

(1)在水质分析中“摩尔”是最基本的，使用最多的单位是SI单位，在药剂的配制、滴定分析、容量分析、光度分析等均要用到。

①物质的量的单位—摩尔，每摩尔中的基本单元数等于6.022045×1023个，这个数目叫做阿伏伽德罗常数，即0.6022045×1024个，1024该因数的词头名称为“尧[它]”，符号为“Y”。

②因数大于等于106，词头的符号均为大写。

③有关的单位还有“摩尔质量kg/mol、g/mol”；“物质的量浓度；mol/m3、mol/L”。

(2)该实验室，每项实验的取样和定容都关系到：

①体积：m3、dm3（L）、cm3（mL）、mm3（uL）；面积：m2、cm2、mm2。

②体积和面积都牵涉到长度单位，米是长度的SI单位，复现不确定度达1×10-11，即10×10-12，因数10-12的词头名称为“皮[可]”，符号为“p”。

③因数≤103，词头符号均为小写。

④千米是米的十进倍数单位，分米、厘米、毫米是米的十进分数单位。SI词头一共有20个，其中4个是十进位的，即百（102）、十（101）、分（10-1）和厘（10-2），这些词头通常只加在长度、面积和体积单位前面。其余16个词头都是千进位。

⑤SI词头不适用于2的幂，而仅仅指10的幂，方括号[ ]内的字可以省略，方括号前为其简称，圆括号（）中表示同义词。

(3)在COD、氨氮、总氮、总磷的结果表示的单位是mg/L或ug/L，这里用到了质量单位。①千克（kg）是质量的SI单位，在SI基本单位中，千克是唯一的实物基准。千克基准的比对的相对标准不确定度约为10-9量级。10-9该因数的词头名称为“纳[诺]”，符号为“n”。

②实际应用中，质量单位千克中的“千”虽是词头，但千克是克的基本单位，克是千克的分数单位，却不能说千克是克的倍数单位。

③用到的mg和ug，是千克（或克）的分数单位.

(4)在实际测定中，需要计算反应时间、显色时间、稳定时间，仪器的预热时间及试剂的有效时间。

①秒（s）是时间的SI单位，当前使用的秒的定义又称原子时。不确定度达到10-15，该因数所对应的词头名称为“飞[母托]”,符号为“f”。

②“天”、“小时”和“分钟”是秒的非十进倍数单位，是国家选定的非国际单位制单位。

(5)在监测分析中，小到PH计、电导率仪、F-和cl-测定仪、含水率仪，大到高压灭菌锅、紫外可见分光光度计、原子吸收分光光度计，各种仪器都标有能源效率标识，包括额定电流、电压和功率等，这是保证仪器高质高量运行的前提。

①安培（A）是SI中电流的基本单位。

②相关的有“功/能:J”；“热：eV；与SI单位关系：1eV≈1.602 189 2×10-19J”。

(6)工作环境的保持，每天需要测定室温和水样温度，BOD5测定须保持20℃的恒温。

①开尔文（K）是热力学温度的SI单位，温度间隔和温差，既可用摄氏温度，也可用开尔文表示。

②热力学温度（T）换算成摄氏温度（t）的公式是：t/℃=T/K-273.15。

③日常生活中，大多用摄氏温度表示，例如：体温、天气温度，实验室用培养箱和烘箱温度等。

(7)我国的法定计量单位，以国际单位制单位为基础，再结合我国国情，选定了16个非国际单位制单位。水质分析中经常用到的还有：“质量：t”，“原子质量单位：u；与SI单位关系：1u≈1.660 540×10-27kg”。

7 描述测得值质量的术语

7.1 测量误差按性质不同分为系统误差和随机误差

随机误差是一个概念性术语，不能用定量随机误差来描述测量结果。理想的说，随机误差等于测量误差减去系统误差。

7.2 “准确度”、“正确度”和“精密度”不能混淆

(1)测量准确度、测量正确度、测量精密度，要仔细对比三者的定义，来区分不同的意义。

(2)准确度是一个概念性术语，不能用数值表示。当测量时测量误差较小，说明测量准确度较高。

(3)正确度与随机测量误差无关，仅与系统测量误差有关，当系统测量误差小时，说明正确度高。

(4)精密度一般用不精密程度数字形式表示，方法有规定测量条件下的标准偏差、方差或变差系数。

7.3 规定的测量条件

(1)重复性测量条件是精密度规定条件之一，是指：测量程序、操作者、测量系统、操作条件和地点五方面均相同，并在短时间内对同一或类似被测对象重复测量的测量条件。测量重复性用实验标准偏差Sr（y）来定量评定，公式（即贝塞尔公式）中，通常测定次数n=10。

(2)复现性测量条件也是精密度规定条件之一，仍用实验标准偏差SR（y）来定量评定，但是必须详细说明改变了的条件的情况。

7.4 测量不确定度

是定量说明测得值分散性的参数，带前缀的不确定度描述不同情况下的测量结果，例如，标准不确定度、合成标准不确定度和扩展不确定度。

7.5 相关性和相关系数

(1)相关系数一般用估计值r（x，y）表示。

(2)在制作氨氮、总氮和总磷的标线时，需计算线性回归方程中的相关系数r，R2是相关系数的平方。该实验室制作标线氨氮的R2通常能做到0.9997以上；总氮标线R2达到0.9996以上；而总磷标线R2能得到0.9999以上，甚至得到R2=1。

(3)会影响到标线相关系数和平时测量值的几个常见仪器计量特性有：系统灵敏度、仪器稳定性、鉴别阈、装置分辨力、仪器漂移等。

8 结语

计量是关系到国计民生的问题，是科技、工业、社会和经济发展的重要技术基础之一，必须纳入法制管理的轨道，也有自身的调整范围。计量的应用是非常广泛的，有关的知识点也非常多，越严格的水质监测仪器越需要校准、检定。本文通过计量认证的要点，从国家计量单位制的统一入手，较简单阐述了提高该部门的测得量值的能力的方法。仅希望通过本文，起到抛砖引玉的作用，以便能够拜读到更多的此方面的好文章。