21.1制定背景校準氣體之所以可以在相關領域得到廣泛應用，是因為其具有量值準確、可溯源等特點，要保證量值準確可溯源，制備之前原料純度分析的準確性和溯源性是決定性因素之一。但在校準氣體研制和生產時，有時分析工作會無從下手，很容易出現原料雜質漏項或處理不正確，還可能會附加不必要的原料分析工作，浪費人力物力，造成所制備的校準氣體量值不準確，直接影響校準氣體的使用，因此需要制定相關標準且要保證標準的國際通用性。由于原料分析涉及內容較多，在新的稱量法配氣國際標準“Gasanalysis—Preparationofcalibrationgasmixtures—Part1:GravimetricmethodforClassImixtures”中未詳細列出純度分析的相關內容，而是直接引用國際標準ISO19229。目前我國采用的是由ISO19229-2015等同采用轉化而來的國家標準GB/T38521-2020，ISO/TC158于2019年發布了新版標準即ISO19229:2019，對標準的技術內容進行了較大程度的修訂。根據國務院辦公廳關于印發《國家標準化體系建設發展規劃（2016-2020年）》的通知（國辦發〔2015〕89號）的要求，應“加強標準外文版翻譯出版工作。加大國際標準跟蹤、評估力度，加快轉化適合我國國情的國際標準。堅持與國際接軌，統籌引進來與走出去，提高我國標準與國際標準一致性程度”，因而申請根據新版ISO標準對原轉化的國家標準進行修訂，使我國國家標準與國際標準水平保持一致。因而申請根據將ISO19229：2019轉化為我國國家標準。本項目滿足國家對標準國際化的要求。本項目的實施，將促進國內校準氣體的生產準確性，提高生產效率，避免不必要的人力物力浪費，可推動校準氣體制備工業的發展；另一方面，可進一步保證為用戶提供準確可靠的校準氣體，從而有利于校準氣體應用領域的發展，逐步縮小和國外發達國家的差距。1.2任務來源ISO19229:2015(E)(Gasanalysis—Purityanalysisandthetreatmentofpuritydata)發布實施后，規定了校準混合氣制備所用原料的純度分析要求，以及純度數據在所制備的混合氣組成計算中的應用。該國際標準的實施可規范校準混合氣體制備過程中的原料分析及使用，減少原料分析及使用中的失誤，避免不必要的原料分析工作，保證原料檢測對校準混合氣體溯3源性貢獻的準確性。我國已經采用翻譯法等同采用ISO19229:2015(E)并轉化為GB/T38521—2020《氣體分析純度分析和純度數據的處理》。ISO19229:2019(E)對2015版的技術內容進行了大幅度修訂，修訂文件增加了結果可溯源的純度分析方法的一些內容，同時增加了置信區間和證書部分，ISO19229:2019對校準混合氣制備所用原料的純度分析更全面。因此，申請根據新版ISO19229:2019標準對原轉化的國家標準進行修訂，使我國國家標準與國際標準水平保持一致。2022年7月在國家標準化技術委員會網站“全國專業技術委員會工作平臺”發起了征求《氣體分析純度分析和純度數據的處理》國家標準制定計劃意見的電子投票，委員總人數97人，實際投票委員92人，最終以92票贊成、0票反對、0票棄權（92/0/92/97）通過立項提議。2022年7月25日，氣標委秘書處行文“〔2022〕委字第14號”——《關于申報《氣體分析純度分析及純度數據的處理》國家標準項目修訂計劃的函》經中國石油和化學工業聯合會向國家標準化技術委員會（以下簡稱“國標委”）提出對GB/T38521—2020《氣體分析純度分析和純度數據的處理》進行修訂的申請。2023年12月，國家標準化管理委員會下達了“〔2023〕58號——《2023年第三批推薦性國家標準計劃及相關標準外文版計劃的通知》”，《氣體分析純度分析和純度數據的處理》標準修訂計劃正式下達，計劃編號為20231317-T-606，等同采用ISO19229:2019。本標準的制定由中國石油和化學工業聯合會提出、由全國氣體標準化技術委員會歸口。1.3起草過程1.3.1標準征求意見稿的形成任務下達之后，為保證項目順利實施，2023年12月，氣標委秘書處相關單位組成標準起草小組，做了大量的前期調研及草案起草工作。期間氣標委秘書處組織標準起草小組多次召開線上會議與討論，結合GB/T1.1-2020的規定、GB/T1.2-2020的規定、文本描述的嚴謹性以及國人的閱讀習慣等方面，對標準草案進行進一步的核對和修改，并將標準的翻譯內容對照ISO19229:2019標準進行了系統的校對，于2024年3月初形成了標準征求意見稿。1.3.2標準征求意見稿與草案稿相比，主要變化標準征求意見稿與草案稿相比，主要有兩大變化：（1）根據GB/T1.1-2020以及GB/T1.2-2020的規定所進行的修改4①全文ISO/IEC標準化文件條款中助動詞的翻譯應為：shall-應、should-宜、may-可和can-能（可能）。起草小組根據這一規定對標準文本中的助動詞重新梳理并修改，對于英文原文中出現的might這一詞語，考慮了我國的語言習慣，將其修改翻譯為“或許”。②全文修改了規范性引用文件以及標準中引用其他標準的表達形式，例如：草案稿的規范性引用文件中“GB/T10628氣體分析校準混合氣體組成的測定和校驗比較法（GB/T10628-2008，ISO6143:2001，IDT）”修改為“ISO6143氣體分析測定和檢驗校準氣體混合物成分用比較法（Gasanalysis—Comparisonmethodsfordeterminingandcheckingthecompositionofcalibrationgasmixtures）注：GB/T10628—2008氣體分析校準混合氣體組成的測定和校驗比較法（ISO6143:2001，IDT）”；草案稿7.3中“GB/T40870”改為“ISO③8.2公式（9）后增加了公式中α、β與τ的解釋。④附錄A在圖A.1的名稱“使用標準加入法進行純度分析的測量裝置”后增加“示意圖”字樣，即修改為“使用標準加入法進行純度分析的測量裝置示意圖”。（2）根據語言的嚴謹性、我國的語言習慣進行的修改①5.2.1將示例3“利用配備非選擇性檢測器的氣相色譜儀對含有氬雜質的氮或氧進行檢測時，由于雜質氬的存在，會影響氧含量測定結果”改為“當使用配備非選擇性檢測器的氣相色譜儀進行檢測時，由于氮或氧中雜質氬的存在，會影響氧含量測定結果”。②6.1將第一句“應根據流程圖1的結果確定純度分析的程度。6.2到6.4中對每一種程度進行了詳述”改為“應根據圖1的結果確定純度分析的類型。6.2到6.4中對每一種類型進行了詳述”。③6.5將最后一句話“未檢出雜質服從矩形概率分布”改為“未檢出的雜質含量按矩形概率分布處理”5④7.3將第一段第一句話中的“在某些情況下，給出的組分含量小于一個特定的值，應使用6.3中的方法估算組分的體積分數及其相關的標準不確定度。”改為“當組分含量以小于一個特定的值的形式給出時，應使用6.3中的方法估算組分的體積分數及其相關的標準不確定度”。將第二段最后一句話“例如beta分布，由于其定義不存在此問題（見圖2）”改為“而其他分布（例如beta分布），由于只定義了0≤x≤1的區間，不存在此問題（見圖2）”，改后明確了beta分布的定義區間。⑥8.2將示例中“使用重新調整的值和計算參數和，因為要重新調整比例以避免某些電子表格計算中的數值問題，對和以及各自的標準不確定度都擴大了1000倍（即調整系數為1000）”改為“重新調整比例以避免某些電子表格計算中的數值問題，對和以及各自的標準不確定度都擴大了1000倍（即調整系數為1000），使用重新調整的值和計算參數和”。⑦第九章將證書內容的最后一條“如果是已知分布，應提供所使用的概率分布”更改為“所使用的概率分布（如果概率分布是已知的）”，因為前文“應在證書上提供以下內容”中已經出現了應，后續證書內容的規定中出現“應”有沖突。⑧附錄A將表A.2上方一段倒數第二句話“標準不確定度的平方由u2(R)=u2(Rraw)+u2(R0)得到”前增加“響應值R”，即改為“響應值R標準不確定度的平方由u2(R)=u2(Rraw)+u2(R0)得到”，明確了標準不確定度為響應值的標準不確定度，避免歧義。⑨附錄A將圖A.2下方一段中“根據標準氣體的測量光譜來確定面積。這是通過對所測量的吸收光譜進行擬合來實現的。用這種方法得到的峰位置和峰寬的參數用來擬合被測氮氣吸收光譜的面積”改為“根據標準氣體的測量光譜，對所測得的吸收光譜進行擬合，確定其吸收面積。用上述方法得到的峰位置和峰寬的參數，擬合被測氮氣吸收光譜的面積”，改后的翻譯更符合國人的習慣。6二、國家標準編制原則、主要內容及其確定依據本標準等同采用ISO19229:2019（E按照GB/T1.1—2020和GB/T1.2—2020給出的規則起草。1.標準名稱本標準直接采用了ISO19229:2019（E）標準的名稱，即《氣體分析純度分析和純度數據的處理》，該名稱也是國家標準計劃下達的名稱。2.范圍本文件規定了制備校準混合氣體所用原料的純度分析要求，以及純度數據在所制備的混合氣體組成計算中的應用。3.術語和定義按照ISO19229:2019（E）的規定，ISO7504（對應國家標準GB/T14850《氣體分析詞匯》）界定的術語和定義適用于本文件。4.符號規定了本標準中所使用的符號代表的含義，共有8個符號。5.原理（1）概述（標準5.1）給出了評估原料中可能存在的所有雜質的方法：——公開的文獻資料；——原料附帶信息；——以往使用相同或相似原料的經驗；——對原料生產過程的了解。列出所有雜質，根據以下內容確定哪些是“關鍵”雜質，哪些是“重要”雜質，并確定需要進行純度分析的程度。（2）關鍵雜質和重要雜質的評估（標準5.2）根據原料中雜質對最終混合氣濃度的影響程度，對雜質進行了分類（關鍵雜質、重要雜質給出了關鍵雜質和重要雜質判斷標準，規定了具體類別的雜質需要進行的分析程度（可溯源的純度分析、參考性純度分析和不進行純度分析）。標準還給出了雜質需要進行何種程度分析的判斷流程圖，首先列出所有可能存在的雜質，對列出的每個雜質，首先判斷是否為關鍵雜質，如果雜質是關鍵雜質，則需要先判定是7否屬于重要雜質，如果是重要雜質，則需要進行溯源性純度分析，如果不是重要雜質，則需要進行參考性純度分析，如果參考性純度分析結果表明，該雜質是重要雜質，則需要進行溯源性分析，否則可直接采用參考性純度分析的數據。如果已經判定為非關鍵雜質，需要判定是否是重要雜質，如果是重要雜質，則需要進行溯源性分析，否則就不需要進行純度分析，也就是說，對于既不是重要雜質，又不是關鍵雜質的組分，可以不進行純度分析。但是，當需要進行參考性分析的情況，如有可能，能首選溯源性分析而不是參考性分析，當判定結果為不需要進行分析時，如果可能，能首選溯源性純度分析或參考性純度分析。此外，與之前版本相比，此版本增加了部分示例，如示例2，即配制的組分中互相含有的情況，這樣更方便用戶對關鍵雜質和重要雜質概念的理解。6.雜質分析（1）概述（標準6.1）概述了雜質分析的主要實現途徑，例如，要實現原料中所有雜質分析，能采用一種分析或多種分析方法，在有些情況下，可能更需要多種分析方法；可用平衡氣將原料稀釋后檢測反推“純”物質分析不可行的原料中雜質；當使用液體或液化氣體制備混合氣時，采樣點要求及所得的原料純度分析結果在規定的不確定度范圍內的要求；任何“意外”雜質的處理方法。（2）可溯源的純度分析（標準6.2）給出了可溯源的純度分析的實現方法：——一般是使用不確定度已知的標準混合氣進行比較對雜質進行定量；——對于具有明確零點的分析儀，使用已建立計量溯源性的雜質的光譜強度或截面積和在特定分析儀上、經特定測量驗證過的相對響應因子（RRF）也能代替校準用混合氣體作為溯源性分析實現的一種方式；——如果分析儀沒有明確的零點，則應將標準加入法和性能良好的純化系統結合使用，標準中給出了使用該方法進行微量雜質分析的步驟；——也可通過其他渠道（如分析報告）獲得闡明數據溯源性的數據，這類數據可直接使用，或者對未闡明溯源性的數據進行溯源性評估后使用；——當以上均無法獲得時，或者使用更好的原料避開溯源性分析，有時可以通過使用標準加入法來推算原料的純度。（3）參考性純度分析（標準6.3）給出了參考性純度分析的定義及來源。8明確了當表述參考性純度分析結果時，數據中任何可能存在的偏倚都應加以處理，要么加入適當的不確定度分量以說明可能存在的偏倚，要么對偏倚進行校正。給出了高純氣體純度的量化方式（使用技術指標）及其來源（或許源于用于純度分析的分析能力，或者源于對生產過程中的監控）以及未檢出雜質不確定度的表述方式。（4）不進行純度分析（標準6.4）對于既不關鍵也不重要的雜質，則無須進行分析。（5）未檢出（但預期可能存在）雜質的物質的量分數的估算（標準6.5）規定了當進行溯源性或參考性純度分析時，如果沒有一個更合適和/或更靈敏的分析方法，未檢出（但預期可能存在）雜質的物質的量分數的估算方法和不確定度計算方法。7.純度數據的使用標準第7章分別給出了以物質的量分數、質量分數和體積分數表示的主組分的純度計算及其不確定度計算公式，如果純度需要以其他的量給出，應按照ISO14912進行數據的換算和不確定度評估。8.置信區間第8章給出了雜質的分數接近0或接近1時置信區間的計算方法，接近0或1的分數的有效置信區間通常是不對稱的，因此該類區間不適合用xi±U(xi)的表達方式描述。并且，當相對標準不確定度較大時，正態分布置信區間的下限大概率低于0，不在分數的有效區間內（摩爾分數xi滿足0≤xi≤1，其他分數也類似），此時使用beta分布作為目標組分分數的概率密度函數的近似函數。對該部分實例的計算內容，進行了數據驗證，見本文件第三章（1）驗證實驗一。9.證書標準第9章首先明確，證書應按ISO6141進行編制，并明確，置信區間的概率分布對稱時證書應按ISO6141進行編制足夠，當不對稱時，證書的內容應，并以及示例。三、試驗驗證的分析、綜述報告,技術經濟論證，預期的經濟效益、社會效益和①驗證內容標準第8章描述了當雜質分數接近于0時即氣體濃度與不確定度的比值小于4，假設概率為95%，正態分布置信區間的下限有很大概率低于0，因此適用不對稱的beta分布模擬概9率和比例，并提供了可用公式。標準起草小組查閱相關資料，確保標準第8章中提供的beta分布相關公式的準確性，同時對所提供的計算實例進行驗證，確保其正確性。驗證過程如下：②驗證過程標準8.2中給出μ=100.10-6molm與公式（13）中，得到α=-μ2--x標準指出，得到α與β后，接下來應使用累積beta概率分布函數的逆函數如EXCEL表格中的BETAINV（）函數），對于概率對稱的置信區間和95%的覆蓋概率，分位數的概率分別為0.025（=2.5%）和0.975（=97.5%）。則在EXCEL表中輸入=BETAINV（0.025,11.11,111088）與=BETAINV（0.975,11.11,111088），分別得到q0.025=50.12.10-6與10-6③結論起草小組通過采用標準中給出的公式，重新驗證了計算實例，則最終得到了95%置信區間的下界和上屆[50.12nmolmol-1；166.81nmo中給出的計算實例無誤。①驗證內容標準附錄A.2注2中指出：“吸收截面的數據可以從各種來源獲得，包括美國國家標準與技術研究所（NIST）、太平洋西北國家實驗室(PNNL)和高分辨率傳輸數據庫(HITRAN)。NIST紅外數據庫提供了吸收系數α,根據該系數可以計算橫截面為σ=α/N”以及“小分子的譜線強度數據可在Hitran或Geisa等數據庫中獲得”。本驗證過程擬驗證是否如標準所描述，在上述庫中可查詢到相關數據，為用戶做好指導性工作。②驗證過程美國國家標準與技術研究所（NIST）數據庫：/chemistry/。從該數據庫中可查詢物質的定量傅里葉紅外光譜，在光譜的每個波數處，通過如下公式計算吸光系數α:0(v)10acl其中lt與l0分別表示透射光強度和入射光強度，c表示樣品中物質的量分數(μmol/mol），l表示路徑長度（米）。不確定度用采用擴展不確定度合成標準不確定度uc由實驗確定，且k=2。當吸光系數大于1x10一4(μmol/mol)一1m-1時，擴展不確定度即可理解為相對標準不確定度。當吸光系數小于1x10一4(μmol/mol)一1m-1時，每個吸光系數α的擴展不確定度可用下式計1高分辨率傳輸（HITRAN）數據庫：/大氣光譜信息管理和研究（GEISA）數據庫：https://geisa.aeris-data.fr/太平洋西北國家實驗室（PNNL）數據庫：/③結論起草小組驗證了該內容的真實性與可靠性，分別登錄上述數據庫進行驗證，在本編制說明中給出數據庫網址，驗證了標準中吸收截面的數據獲得的方式。當前，冶金、電子、醫療、石油化工、以及近年來逐漸擴大用量的環境監測都已成為校準混合氣體行業的主要用戶。2022年全球校準混合氣體市場規模達到45.71億元，中國校準混合氣體市場規模達到5.6億元。依據市場歷史趨勢并結合市場發展趨勢，預測到2028年全球校準混合