環境檢測領域能力驗證的統計方法及發展趨勢

孫劍

摘 要：環境檢測能力驗證的統計方法的選擇與其結果有著一定的關系，在當前的國際環境檢測能力驗證工作中，并沒有形成統一的驗證標準。在環境監測的化學分析當中，能力驗證計劃多采用餐接著結果的中位值或穩健值作為指定值。文章對環境監測領域能力驗證的多種統計方法進行介紹，對其發展趨勢進行了分析。

關鍵字：環境檢測；能力驗證；統計方法；發展趨勢

能力驗證是識別實驗室間差異、保證外部質量的重要方式。利用實驗室間比對的能力驗證能夠對實驗室的測量能力進行檢測。通過實驗室能力驗證對于改進檢測能力、提高客戶信心具有重要作用。環境檢測領域的能力驗證是對環境檢測實驗室檢測特定項目的能力進行評價，對實驗室常規化學分析中可能存在的問題進行評價，從而提高檢測數據的可比性。

1.環境檢測領域能力驗證的統計方法介紹

環境檢測領域能力驗證的統計方法主要包括確定指定值；計算能力統計量；評價能力；樣品均勻性和穩定性確定。

1.1 確定指定值與不確定度

指定值或不確定度的確定方法主要有參照值、專家實驗室的公議值、配方法、有證參照值、參加者的公議值等。首先，以配方法在化學分析中最為常用，所得的指定值的不確定度與質量和體積有關。還方法要求所有誤差來源均已被識別，配制的過程應當精確，且各成分之間混合均勻、無化學反應。其次，采用有證標準樣品（CRM）的標準值作為指定值也是方法之一，由標準樣品證書提供被檢測樣品的標準度，由環境監測站進行能力驗證或比對活動。再次，參照值是采用標準樣品當做檢測樣品，在重復性條件下進行測試，同時檢測有證標準樣品。此時，參照有證標準樣品對檢測樣品指定值進行校準。用該檢測方式所得到的檢測樣品值能夠追溯到有證標準樣品。該樣品指定值的不確定度合成與有證標準樣品的不確定度有一定的關系，能夠降低化學檢測的成本。

將專家實驗室的公議值作為指定值時，其不確定度計算需由專家實驗室報告標準不確定度。若專家實驗室未報告或未獨立確認不確定度，可參照參加者公議值的不確定度計算方法進行。但該計算方式具有一定的局限性，如專家實驗室可能存在的未知偏倚、報出不確定度不準確等。

若ISO標準與CNAS有關能力驗證的規范中沒有對中位值的不確定度相關性進行描述，且采用中位值作為環境監測領域能力驗證的指定值時，可參照文獻對其不確定度進行計算。若數據量在20以上，對于95%的置信概率，可根據公式A=1.96× /2進行計算。

1.2 能力評定標準差

規定值法、經驗預期值法、一般模型法、精密度實驗結果法、一輪能力驗證計劃所得數據法是確定能力評定標準差的主要方法。環境監測領域的能力驗證，大多是同步參加計劃，通常將一輪能力驗證計劃所得數據的確定方法作為環境檢測領域能力驗證的常用方法。當指定值是穩健統計的中位值與穩健平均值時，標準化四分位距和穩健標準偏差就是該方法所對應的能力評定標準差。環境監測站組織開展能力驗證計劃或能力比對時，標準樣品的標準不確定度是最常用的一種能力評定標準差確定方式。

1.3 能力評價

定量檢測類的能力驗證計劃主要通過對性能統計量的計算展開的。該性能統計量的計算包括偏差、百分相對差、秩與秩百分數、Z比分數、En值、z值、Ez值等等，其中以Z比分數法與En值法最為常用。Z值的計算公式如下：Z=（x-X）/ ，其中，x為參加者的檢測結果，X為指定值， 為能力評定標準差。采用z比分數法判斷實驗室結果是否滿意的標準：若|z|≤2，結果滿意；若2<|z|<3，結果存在問題；若|z|≥3，結果不滿意。

結果；xref表示被測物品的參考值；Ulab表示參加者檢測結果的不確定度；Uref表示參考值的擴展不確定度。判斷標準：若|En|≤1，則結果滿意；若|En|>1，則結果不滿意。

當能力驗證樣品制定的不確定度不可忽略時，可采用z值進行計算。這類計算在檢測樣品的均勻性和穩定性不滿足相應判定要求時使用。此時，應適當增加樣品量和測定次數，公式如下： = ，其中，Sa表示樣品間標準差； 1表示樣本不含抑制成分的能力評定標準差。

國際標準并沒有對能力驗證統計方法的選擇做出統一的規定，在選擇是時候，應當根據自身的要求以及能力驗證的目的，對能力驗證的統計學方法進行選擇。

2.環境監測領域能力驗證的發展趨勢

當前，環境檢測領域的能力驗證項目多是在水中各類常規污染物檢測中展開，土壤等其他環境基體的能力驗證相對較少，而環境保護工作的拓展將實驗室對以上多種能力驗證的需求不斷增加。環境監測工作會得到不斷的發展，而檢測工作的發展也會促進能力驗證工作的發展。當前，環境檢測的發展形勢要求管理部門對檢測實驗室提出更高的要求。為適應這一要求，等級相對較高的環境監測站紛紛組織各類能力驗證，并制定了能力比對計劃。從能力驗證和能力比對計劃中考察分析實驗室的能力，從而提高環境監測實驗室質量管理與監督的有效性。不斷增加的能力驗證種類和數量，為實驗室質量管理提供了強大的支撐作用。

同時，不斷增多的能力驗證需求使得環境監測領域能力學驗證的方法學研究受到更多重視。在建經檢測領域的能力驗證當中，數據的處理方式以及統計學方法的選用會對實驗室的能力評價產生直接的影響。選擇適當的統計學處理方法能有主與更好地反映出實驗室的實際檢測水平，從而兼顧各方面的利益，減少失誤和矛盾。近年來，與環境監測能力驗證的統計學方法相關的問題研究呈現出上升的趨勢，該類研究成果會為今后的能力驗證評價工作提供良好的支撐，從而促進環境監測能力驗證的發展，未環境監測相關文件的制修訂提供合理的基礎和依據。

另外，環境監測能力驗證缺乏一項國際認可的標準是該能力驗證的一項弊端，而朝向國際互認的趨勢發展也是必然的。當前，我國的合格評定認可制度已經融入了國際互認體系，且在國際上，我國的合格評定認可制度占據著重要的作用。環境監測的能力驗證是國際互認的基礎，雖然我國的環境監測能力驗證的發展時間較短，但我國的在2001年開始的PTP認可工作為我國的能力驗證在國際規則制定和國際互認中贏得了一定的地位，這對于我國PTP計劃走出國營造了良好的環境，對PTP自身的發展具有重要的作用。

綜上所述，環境監測領域的能力驗證統計方法的選擇會對結果產生一定的影響，應選擇合適的能力驗證統計方法進行。

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