JJF2110-2024稳定同位素标准物质研制生产技术要求

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF2110—2024

稳定同位素标准物质研制(生产)

技术要求

TechnicalRequirementsforProductionofStableIsotopicReferenceMaterials

2024-02-07发布2024-08-07实施

国家市场监督管理总局发布

JJF2110—2024

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语和定义

3……………(1)

研制方案策划

4…………(2)

需求分析

4.1……………(2)

方案设计

4.2……………(2)

原材料要求

5……………(2)

基体

5.1…………………(2)

特性和特性值

5.2………………………(2)

制备

6……………………(3)

原材料的采集和筛选

6.1………………(3)

加工制备

6.2……………(3)

制备批量

6.3……………(4)

分装包装及保存

6.4、…………………(5)

均匀性评估

7……………(6)

单元间均匀性评估

7.1…………………(6)

单元内均匀性评估及最小取样量的确定

7.2…………(6)

稳定性评估

8……………(6)

稳定性评估的类型及方法

8.1…………(6)

有效期的确定

8.2………………………(7)

定值

9……………………(7)

计量溯源性的建立

9.1…………………(7)

校正技术

9.2……………(8)

定值模式的选择

9.3……………………(8)

不确定度评估

10………………………(9)

均匀性引入的不确定度u

10.1bb……………………(9)

稳定性引入的不确定度u

10.2s………(9)

定值过程引入的不确定度u

10.3char…………………(9)

认定值的不确定度评定

10.4…………(11)

赋值结果的表示

10.5…………………(11)

标准物质有关文件的编制

11…………(11)

证书和标签

11.1………………………(11)

研制报告

11.2…………(12)

Ⅰ

JJF2110—2024

稳定同位素标准物质研制(生产)

技术要求

1范围

本规范规定了含有碳氮氢氧硫硅等元素同位素的稳定同位素标准物质的

、、、、、

原料选材与制备均匀性评估稳定性评估定值不确定度评定赋值结果表示研

、、、、、、

制报告及证书和标签要求等

。

本规范适用于稳定同位素标准物质的研制生产也可以为其他类型同位素标准

(),

物质的研制生产提供参考

()。

2引用文件

本规范引用了下列文件

:

通用计量术语及定义

JJF1001

标准物质通用术语和定义

JJF1005

测量不确定度评定与表示

JJF1059.1

标准物质证书和标签要求

JJF1186

标准物质研制报告编写规则

JJF1218

标准物质研制生产机构通用要求

JJF1342()

标准物质的定值及均匀性稳定性评估

JJF1343、

气体标准物质的研制

JJF1344

同位素丰度测量基准方法

JJF1508

地质分析标准物质的研制

JJF1646

标准物质计量溯源性的建立评估与表达计量技术规范

JJF1854、

同位素组成质谱分析方法通则

GB/T37847

凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范凡是不注日期的引用文

,;

件其最新版本包括所有的修订本适用于本规范

,()。

3术语和定义

中界定的及以下术语和定义适用于本规范

JJF1001、JJF1005、GB/T37847。

稳定同位素

3.1stableisotope

半衰期大于15年的同位素

10。

注:习惯上,特指碳、氮、氢、氧、硫、硅等元素的稳定同位素。

δ值δ

3.2value

待测样品中某元素的同位素丰度比相对于指定标准物质或实物标准的相应元素同位

素丰度比的千分差定义为

。:

R样品

δ

(‰)=R标准-1×1000(1)

1

JJF2110—2024

式中

:

R样品待测样品的同位素丰度比

———;

R标准标准物质的同位素丰度比

———。

同位素标准物质

3.3isotopicreferencematerial

特性量为同位素丰度比或δ值的标准物质所提供的认定值溯源至单位摩尔或

,SI

约定的国际测量标准

。

4研制方案策划

需求分析

4.1

稳定同位素标准物质的研制应有明确的研制目的应从市场客户需求科研需求

,/、、

产品标准需求或其他特殊需求等方面进行分析以确定标准物质的基体类型量值类

,、

型量值水平目标不确定度包装要求系列性等

、、、、。

方案设计

4.2

应对研制技术的可行性和有效性进行充分分析和论证针对研制目标研制技术路

,、

线资源配套等进行全面的方案设计应对获得符合技术要求的标准物质候选物的难易

、。

程度研制成本定值实验室等技术资源的匹配性标准物质的安全保存和运输条件等

、、、

进行评估以降低标准物质的研制风险方案设计中还应包括必要的可行性研究可行

,。。

性研究应具备综合性和预见性对研制过程中可能遇到的潜在技术问题进行分析评估

,,

并提出相应的解决方案

。

5原材料要求

基体类型和特性量值范围是确定稳定同位素标准物质原材料的核心要素选择稳定

。

同位素标准物质原材料时必须考虑其与实际样品基体量值等的匹配性

,、。

基体

5.1

稳定同位素标准物质原材料的基体应尽可能与目标待测样品的基体一致以避免由

,

于基体效应不同导致的对分析结果准确性的影响

。

依据使用目的如所适用待测样品的基体类型及分析检测手段等标准物质原材料

,,

一般包括以下基体类型

:

纯品溶液主要用于化学成分较单一的固体液体样品或可经纯化分离获得

1)/:/,

的单体化合物中稳定同位素的分析

;

复杂基体主要用于化学成分较复杂的固体液体样品中稳定同位素的分析

2):/;

气体主要用于气体样品中稳定同位素的分析

3):。

特性和特性值

5.2

应选择化学组成和同位素量值范围与目标待测样品相一致的标准物质原材料由于

。

稳定同位素标准物质所涉及的碳氮氢氧硫等元素在基体中的赋存形式多样特

、、、、,

性量应与上述元素的赋存形式相关联以葡萄酒中的氢为例有多种赋存形式如乙醇

。,,

形式水形式等在选择和确定原材料前首先应明确研究对象是葡萄酒所含乙醇中的

,,,

氢同位素还是葡萄酒所含水中的氢同位素

。

2

JJF2110—2024

为满足实际应用需求应尽量选择具有不同量值水平的标准物质原材料以研制特

,,

性量值梯度分布的系列化标准物质

。

6制备

原材料的采集和筛选

6.1

应对采集到的原材料进行必要的测量和筛选以确定基体类型化学组成和同位素

,、

量值范围均符合研制目标要求在采集生物原材料的时候还应考虑道德伦理国家法

。,、

律法规等要求

。

固体

6.1.1

若要求标准物质化学成分单一需筛选出化学纯度高的固体材料作为原材料

,。

若需制备复杂基体标准物质原材料的筛选中应重点考虑基体类型化学组成以及

,、

化学成分和同位素组成的均匀性

。

采集到的标准物质原材料应根据其具体特性采取合适的存储运输措施

,,、。

液体

6.1.2

若要求标准物质化学成分单一需筛选出化学纯度高的单一成分物质作为原材料

,。

若需制备多组分混合溶液标准物质原材料的筛选中应重点考虑化学组成以及化学

,

成分和同位素组成等

。

应对纯品原材料进行必要的定性确证并保证杂质种类含量不对后续定值产生

,、

影响

。

气体

6.1.3

气体类稳定同位素标准物质分为高纯气体稳定同位素标准物质和混合气中稳定同位

素标准物质

。

对于高纯气体稳定同位素标准物质原材料可以通过筛选得到也可通过高纯化学

,,

试剂人工合成制备得到必要时应对高纯化学试剂和所制备的高纯气体进行纯度或杂

。,

质分析

。

对于混合气中稳定同位素标准物质需重点考虑混合气体的组成各化学成分的浓

,、

度等可以采用天然混合气体或人工制备混合气体作为原材料

。。

加工制备

6.2

通则

6.2.1

由于稳定同位素标准物质基体类型多具体的加工程序制备工艺取决于其基体性

,、

质目标特性量及稳定性

、。

为确保所制备标准物质候选物的均匀性和稳定性满足预期要求应在确定原材料

,

后对其进行必要的加工

,。

有的标准物质原材料中可能包含细菌或孢子导致贮存过程中发生霉变因此应

,。,

采取高压蒸汽灭菌伽马射线辐照等必要的灭菌措施

、。

固体

6.2.2

固体同位素标准物质的加工制备方法可参考

JJF1646。

若采用单一成分物质作为标准物质原材料应根据需要采取必要的提纯措施并

,,,

3

JJF2110—2024

进行必要的纯度或杂质分析

。

注:提纯措施可以采用过滤、结晶(降温结晶、蒸发结晶)、沉淀、溶解、转化等。

确定标准物质原材料后一般采取粉碎筛分混匀干燥灭菌等加工制备措

,、、、、

施上述措施的实施顺序和次数可根据原材料性质调整

。。

粉碎

6.2.2.1

常见的粉碎手段包括切割碾压研磨等在此过程应注意避免因加工设备或其

、、。,

他因素引入的污染制备应在有充足安全措施保障的空间中进行以确保实验人员的健

。,

康和安全

。

对生物成分油脂和热不稳定材料可在干冰或液氮氛围下低温研磨以消除研磨

、,,

过程中温度变化对材料的影响增强研磨效果

,。

筛分

6.2.2.2

为提升标准物质的均匀性必要时可对粉碎后的原材料进行进一步的筛分以得到

,,

颗粒大小较为均匀一致的样品如对于食品动物植物土壤矿石灰末和生

、,:、、、、、

物材料等颗粒状物质可通过标准筛去除规定尺寸以上的颗粒

,。

筛分时应避免污染

,。

筛分应尽可能不改变基体成分确保所得到的基体标准物质能够反映日常测试样品

,

的成分组成

。

混匀

6.2.2.3

可以对批量固体材料进行混匀该步骤通常在研磨粉碎和筛分后进行

,、。

干燥

6.2.2.4

去除水分会使标准物质原材料更易处理并能提高其稳定性应评估干燥过程产生

,。

同位素交换效应的可能性对于氢氧同位素标准物质水分中氢氧将影响标准物质的

。,、

特性值需对干燥效果进行评估

,。

常用的干燥技术包括冷冻干燥高温干燥真空干燥等应依据原材料的性质稳

、、,、

定性等选择合适的干燥技术

。

液体

6.2.3

若需要液体标准物质的化学成分单一则需采取必要的提纯措施必要时进行纯

,,,

度和杂质分析提纯措施包括蒸馏常压减压精馏色谱分离等

。(、)、、。

气体

6.2.4

气体同位素标准物质的加工制备方法可参考

JJF1344。

气体标准物质原材料一般需要经过干燥处理必要时进行纯度和杂质分析

,,。

为保证量值的一致性气体稳定同位素标准物质的制备一般应采用批量制备方式

,,

即一次制备和分装多个包装单元的标准物质候选物

。

制备批量

6.3

应综合考虑以下因素确定标准物质原材料采集和制备的批量

,:

年预计分发单元数量

1);

研制及稳定性监测预计耗费的单元数量

2);

单元规格

3);

4

JJF2110—2024

制备产率

4);

预期稳定性

5);

贮存设施的类型和空间

6)。

分装包装及保存

6.4、

通则

6.4.1

批量加工的标准物质候选物需进行分装及包装为确保标准物质足够均匀和稳定

。,

需重点考虑容器选择分装环境和分装程序等因素

、。

容器的选择

6.4.2

需慎重选择独立包装单元所需容器选择容器时重点考虑密封性和材质

。,。

密封性挥发造成同位素分馏和外界同位素污染是造成稳定同位素标准物质量

1)。

值发生变化的主要原因为避免挥发过程造成同位素分馏一般可以采用玻璃安瓿瓶或

。,

密封的玻璃管包装对于不易挥发的标准物质包装容器的密封性也是必需的目的是

。,,

防止外界的同位素污染

。

材质在确保容器的密封性后还需考虑容器材质溶出或吸附造成标准物质中

2)。,

同位素量值发生变化的可能性应严格选定无目标同位素元素溶出和不对标准物质中化

。

学成分产生吸附的容器材质

。

为确定最合适的包装形式或容器材料可提前开展实验包括空白研究如果所研

,,。

制的标准物质可以重复使用应评估重复打开及封闭样品包装容器造成的影响

,。

分装环境

6.4.3

分装环境应满足洁净度温度湿度等要求必要时可选择在手套箱中分装

、、,。

分装时应采取必要的防护措施确保实验人员的健康和安全

,,。

分装程序

6.4.4

应依据标准物质的形态和性质选择合适的分装方式

。

固体必要时可采用缩分方式使粗细颗粒的流动离析程度最小化从而降

1):,,,

低单元间差异

。

液体液体标准物质分装时间较长时可能会因为挥发导致特性值产生趋势性

2):,

变化应采用适当措施降低该影响如将样品进行预冷冻后再进行分装或在尽可能短的

。,

时间内完成分装为避免因长时间静置可能导致的同位素沉降分馏应在分装前或分装

。,

过程中采取震荡摇匀等措施确保样品的均匀性

,、,。

气体为避免气体标准物质在存放过程中由于重力作用产生同位素分馏一般

3):,

建议采用小包装方式分装标准物质可采用经预先清洗的小型金属气瓶或玻璃管若

。,。

采用玻璃管包装应选择适当的密封方式如氢氧焰或乙炔氧气火焰迅速熔融密封

,,-。

应严格避免在分装过程中引入杂质造成量值变化同时为避免混乱应在分装

,。,,

的同时在每一最小包装单元上加贴标识多层包装的标准物质应于每层包装上加贴标

,

识不同标准物质应分区或分时分装应在整个研制生产过程中保持同一种标准物

。。()

质包装与标识的完整性

。

单元规格

6.4.5

制备稳定同位素标准物质时应根据需求确定每个独立单元的规格每单元的包装

,。

5

JJF2110—2024

量取决于相关测量所需的样品量以及每单元中是否含有足够的样品量供单次或多次测

,

量使用

。

保存

6.4.6

已完成加工制备和分装的标准物质应贮存在可确保其特性值稳定的环境中在合适

。

的温度如室温或下避光贮存通常是确保长期稳定性的关键对于不

(、4℃-18℃)。

易稳定的标准物质如食品基体或水溶液通常建议在低于室温条件下贮存对稳定

(),。

性较易保证的基体特性类型通常贮存于室温即可

/,。

7均匀性评估

单元间均匀性评估

7.1

对于复杂基体标准物质应对其单元间均匀性进行正式的实验评估应抽取足够数

,。

量代表性强的样品评估其特性量的一致程度在某些情况下可选取某个代表性的

、,。,

特性来量化其他相似特性的均匀性前提是有足够的科学证据或以往经验表明这些特定

,

特性具有相似的行为或具有较一致的均匀分布趋势

。

对于预期均匀性良好的标准物质如固体纯物质气体和液体标准物质也可能因

,、,

残留溶剂分装过程中溶质溶剂挥发局部污染等产生一定的单元间不均匀性而且

、/、。,

该类标准物质的特性值通常具有较小的不确定度非常微小的不均匀性即可能会产生影

,

响因此也应对其开展单元间均匀性的实验评估

。,。

和详细阐述了单元间均匀性的评估要求包括抽取单元数和重

JJF1342JJF1343,

复测量次数抽样方案测量方法要求实验设计与统计学处理方法等应遵照执行

、、、,。

考虑到稳定同位素分析技术的重复性较好可采用单因素方差分析法评估稳定同位素标

,

准物质的单元间均匀性对于稳定同位素标准物质基本不存在单元间均匀性评估中无

。,

法抽取子样的情况因此可采取中规定的单元间均匀性研究的基本设计方案

,JJF1343,

即每个单元抽取若干子样不少于两个并且单独转化包括样品前处理等步骤

:(),(),

此时单元间方差只包含单元间不均匀性的影响而单元内方差包含由测量转化和抽取

,、

子样引入的影响

。

单元内均匀性评估及最小取样量的确定

7.2

对于复杂基体固体等有单元内发生组分分离或同位素分馏风险的标准物质当与

、,

标准物质单元的包装量相比最小取样量相对较小且存在明显的单元内不均匀性风险

,,

时应开展单元内均匀性的实验性评估并给出标准物质的最小取样量

,,。

单元内均匀性评估的实验设计统计学检验方法以及最小取样量的确定方法参照

、

JJF1343。

8稳定性评估

稳定性评估的类型及方法

8.1

长期稳定性评估对各种类型稳定同位素标准物质都是必要的

。

运输稳定性评估通常在高温或低温条件下进行以考察运输过程极端温度对标准物

,

质稳定性的影响应根据样品的包装和运输方式选择拟考察的温度条件和时长对稳

。,。

6

JJF2110—2024

定同位素而言如果有足够的科学证据或以往经验表明特性量不随高温条件而变化例

,,

如对于非常稳定的岩石样品其碳同位素组成在温度下不会发生变化则可以不

,60℃,

进行高温条件下的运输稳定性评估但是如果高温有可能造成同位素分馏则进行高温

。,

条件下的运输稳定性评估是必需的低温往往对同位素组成无影响因此通常可以不进

;,

行低温条件下的运输稳定性评估部分包含较复杂有机成分的液体半固体基体标准物

。/

质如蜂蜜油脂等低温可能引发组分分离只要使用时能够通过恢复到室温加热

,、,。、

重新溶解摇匀等措施确保样品的均匀化也可不进行低温条件下的运输稳定性评估

、,。

应密切关注标准物质使用过程中的稳定性例如对于易挥发稳定同位素标准物

。,

质应评估反复打开包装容器所造成的不稳定性应根据评估结果采取必要的措施

,。,,

如采用一次性使用小包装扩大量值不确定度规定打开后的特殊保存条件等确保标

、、,

准物质量值的可靠性

。

稳定性评估方法要求包括时间间隔测量方法的选择样品的抽取及取样数量

,、、、

数据的统计处理等参见和

,JJF1342JJF1343。

有效期的确定

8.2

稳定同位素的半衰期很长可以忽略由于衰变造成稳定同位素标准物质特性值发生

,

变化的可能性除非由于密闭性不好发生同位素分馏或因外界污染样品化学或生物

。,、

变化造成同位素标准物质的认定值发生变化保存良好的稳定同位素标准物质的寿命可

,

以认为是没有时间限制的标准物质证书中给出的有效期短于标准物质的寿命应根据

。,

长期稳定性评估结果参考国内外同类标准物质的有效期及其他科学研究结论确定

,。

应按的规定对标准物质开展稳定性监测和稳定性管理

JJF1343。

9定值

计量溯源性的建立

9.1

参照建立稳定同位素标准物质特性值的计量溯源性可以采取如下两种

JJF1854,

方式

。

溯源至单位摩尔同位素丰度比实质上是原子个数比而原子个数是摩尔与

1)SI。,

阿伏伽德罗常量的乘积阿伏伽德罗常量是稳定的物理常量而且已经精确测定原子

。,,

个数比可以简化为摩尔比即同位素丰度比即是摩尔比实际应用中可以通过采用绝

,。,

对质谱法测量得到绝对同位素丰度比从而将该量值溯源到摩尔

,,。

通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链溯源至国际公认的测量标准包

2),

括标准物质及指定的实物标准通过使用该国际公认的测量标准对测量仪器进行校正

。,

从而建立起定值结果对该测量标准的溯源性

。

注:当前,碳稳定同位素的国际公认“标准”是()碳酸钙基

VPDBViennaPeeDeeBelemnite

体实物标准物质;氮稳定同位素的国际公认“标准”是空气;氢和氧的国际公认“标准”

是()标准平均海洋水实物标准物质;硫稳

V-SMOWViennaStandardMeanOceanWater

定同位素的国际公认“标准”是()陨石中的陨硫铁实物标准

CDTCanyonDiabloTroilite

物质。

图总结了建立稳定同位素测量结果溯源性的典型路径

1。

7

JJF2110—2024

图稳定同位素测量的计量溯源路径

1

校正技术

9.2

常见稳定同位素测量方法包括质谱法激光光谱法等

、。

稳定同位素标准物质的定值可以采用如下测量系统校正技术

。

单点校正即用单一标准物质校正质量歧视或系统偏差建议采用标准样品

1):。--

标准测量程序将标准物质认定值与测量值之差对测量时间作图拟合出曲线方程

,,,。

根据方程和样品的测量时间可计算出样品的差值将差值与样品测量值加和获得样

,,,

品校正后的测量结果简称校正值

()。

多点校正即用两个或两个以上标准物质将标准物质的认定值与测量值作图

2):,,

最小二乘法拟合出线性曲线方程根据方程和样品的测量值即可获得样品的校正值

。,。

若采用多点校正时测量周期较长仪器的质量歧视或系统偏差可能随时间产生漂

,

移可以在测量过程中周期性设定质控样开展测试在按多点校正法计算校正值后再

。,,

考虑仪器漂移校正方法如下

。。

将质控样当样品测试采用多点校正方式获得质控样的校正值后将质控样的值与

,,

校正值之差对测量时间作图拟合出曲线方程根据方程和样品的测量