水和土壤樣品檢測過程中質量控制體系探討

劉成霞，楊　進

(上海實樸檢測技術服務有限公司，上海　200335)

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水和土壤樣品檢測過程中質量控制體系探討

劉成霞，楊進

(上海實樸檢測技術服務有限公司，上海200335)

在水和環境樣品的檢測過程中，建立一個良好的質量控制體系至少應包括初始能力的證明、能力的持續性證明、方法檢出限試劑空白、實驗室空白加標、樣品基體加標和加標平行、平行樣品、內標物、替代物(有機物的分析)或示蹤物(放射化學)、標準曲線、控制圖、校準措施等。了解這些質控樣定義及使用頻次是正確使用這些質控手段的前提。

分析檢測；質量控制；控制圖

隨著工業的發展，人類生活的環境，包括水和土壤的污染越來越受到人們的關注。目前水和土壤樣品污染情況的檢測和調研越來越被重視。地表水和地下水的檢測參數主要分為“感官性狀和物理指標”、“無機非金屬指標”、“金屬指標”、“有機綜合指標”與“有機指標”等。土壤樣品主要檢測pH、金屬含量、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有機污染物等參數。主要檢測方法有離子色譜法、紫外可見分光光度法、原子吸收分光光度法、原子熒光光度法、電感耦合等離子發射光譜法、電感耦合等離子體質譜法、氣相色譜法、氣相色譜質譜法、液相色譜法、液相色譜質譜法、其它儀器分析方法和常規化學分析方法。水和土壤樣品的檢測項目除了像肉眼可見物等感官指標外，其它定量分析項目都需要建立和實施科學有效的質量控制體系，以保證和監控檢測的可靠性和準確性。

良好的質量控制體系都應包括初始能力的證明、能力的持續性證明、方法檢出限試劑空白、實驗室空白加標、樣品基體加標和加標平行、平行樣品、內標物、替代物(有機物的分析)或示蹤物(放射化學)、標準曲線、控制圖、校準措施以及質控樣的頻次要求[1,5]。要想建立良好的質控體系，首先要知道各質控參數的質控意義，所以本文著重闡述各質控參數的意義及測試頻次。

1　質控樣的定義及應用

1.1初始能力的證明[1]

當一個測試方法與標準方法有變動或偏差時，需要證明變動后的方法能提供足夠的靈敏性和準確性。在標準曲線建立后，至少需要通過測試試劑空白和連續測試四次以上的空白加標來證明變異后的方法的有效性。加標濃度可以為10倍方法檢出限，標準曲線中間點或其它濃度級別。試劑空白中任一目標物質的檢出濃度不能超出該物質最大定量檢出限的一半或滿足標準方法里的規定；空白基體加標的精密度(相對標準偏差)和準確度(回收率)滿足原標準方法的要求，若原標準中無明確要求，需滿足實驗室自己的要求。實驗室可以用多次測量(不少于20次)的平均值加減三倍標準偏差建立控制范圍的上下限。實驗室也可以參照該項目能力驗證的結果定義檢測結果的控制范圍。

1.2能力持續性證明[1]

在樣品分析過程中，應定期使用實驗室控制樣或質控樣進行實驗室的測試持續可控性的證明。標準曲線初始能力的證明需用第二來源的標樣證明實其正確性和有效性。實驗室可以選用與標準曲線相同來源的標樣或不同來源的標樣來證明實驗室能力的持續有效性。

1.3試劑空白[1-2]

不含樣品基質和待測目標物質，在樣品采集和測試過程的各步驟依次引入的試劑形成的分析空白，用以評價樣品采集和測試流程所用試劑和各測試步驟給可能給測量結果帶來的污染。一般用于關鍵試劑的驗收，如果選擇的方法沒有合適的空白基體，也可以等同于方法空白，作為試劑驗收時用于新購批次的試劑，如果用做方法空白于每批次樣品的分析測一次，通常20個分析樣品定義為一個批次。

1.4方法空白[1-2]

與測試樣品基質相似但不含被測目標物質的樣品經待測樣品的前處理和分析獲得的空白，用以評價在分析檢測過程中可能帶來的污染。

1.5平行樣[1-2]

在同一個待測樣品中分取兩份樣品進行相同的前處理及檢測過程，用以記錄測試方法在相同基質測試過程的精密性。每批次樣品分析一次。

1.6基質加標[1-2]

前處理開始前，在一份待測樣品中加入已知量的待測目標物質后同待測樣品經相同的的前處理及檢測過程，通過加標物質的回收率來評價樣品基質可能引起的方法偏離每批次樣品分析一次。

1.7基質加標平行樣[1-2]

前處理開始前，在同一待測樣品中分取兩份樣品，并加入相同量的目標物質，經待測樣品相同的的前處理及檢測過程，通過加標物質的回收率和平行加標的偏差來評價分析方法的精確性和基質可能產生的方法偏離。每批次樣品需分析一次。

1.8實驗室控制樣[1-2]

在類似樣品基質的空白樣品中加入已知準確含量的待測目標物質，或用已知其標準值的含待測目標物質的實際樣品，用以評價全部或部分測試流程的有效性。每批次樣品需分析一次。

1.9標準溶液核查樣[2](第二來源)

來源與標準曲線不同的已知標準值的標準樣品用以核查制備標準曲線的準確性。每次新建標線后使用一次。

1.10標準曲線準確性的持續性核查[2]

用標準曲線相同來源的標準樣品配置的周期性檢查標準曲線準確性的標準溶液，至少每批次(20個/批)或測試進行12 h后進行一次標準曲線的準確性檢查，用以評價標準曲線的持續準確性。

1.11內標[2-3]

在樣品、提取液或標準溶液中加入的與待測目標物質相似的標準品，用以測量待測目標物質和替代物與該標準物質的儀器相對響應值。通常在內標法中使用儀器相對響應值建立標準曲線。主要在有機分析中的GC-MS和金屬分析中的ICP-MS分析中使用。

1.12替代物[2-3]

與被測目標物質化學成分和性質相似但環境中通常不存在的標準品，一般在前處理前加入已知確定量的替代物，通過其回收率來評價樣品前處理和分析過程對被測目標物的影響情況。

1.13控制圖[1,4]

主要分為以準確性(平均值)的和以精密性(范圍)兩類控制圖，通常應用較多的是準確性的控制圖。準確性的控制圖一般以試劑空白，實驗室質控樣，標準曲線的檢查點，實驗室的基質加標或替代物等質控樣的平均值建立控制圖。精密性的控制圖一般以相重復測試或平行樣的對標準偏差會回收率建立質控圖。

2　準確性控制圖的使用

2.1定義

準確性的控制圖是以分析一定次數的質控樣的平均值和標準偏差建立，它由中心線，高低的警戒線和高低的控制線組成。控制圖的高/低控制線是一定測試次數的控制樣的平均值加減3倍控制樣測量的標準偏差，而平均值與2倍標準偏差形成的控制范圍為警戒范圍。環境檢測方法的控制圖，可以用該方法涉及到的質控樣在每批次的測量值的多次結果的平均值作為中心線，測試結果加減2、3倍標準偏差繪制高低警戒線和控制線來控制該檢測項目穩定性和監控是否有異常發生。圖1是土壤樣品中鈣加標含量控制圖。加入鈣標樣后含量為250 mg/kg土壤樣品參照EPA 3052方法前處理，用電感耦合等離子發射光譜進行檢測，21次測定值見表一。以平均值為中心線，平均值加減兩倍標準偏差和平均值加減三倍標準偏差為警戒線和控制線匯出質控圖。

表1　樣品中鈣加標濃度的測試值Table 1　Testing record of Calcium Spike in sample

圖1　土壤質控樣中總鈣含量

2.2控制圖的解析

若警戒線的置信水平為95%，那么在100次測試中，有5個測試點可能落在警戒線外，1個點落在控制線外。基于統計學的原理，在環境檢測中，測定次數不超過100次的情況下可以根據以下的幾點來判斷數據的異常，測試是否繼續。

(1) 若控制樣的測試結果超出控制線，重新分析，若在控制線范圍內，繼續分析樣品，若還超出控制線，停止分析，并查找原因。

(2) 如果三次連續測試中有兩個點超過了警戒線，若下一次的測試結果落在警戒線內，繼續測試樣品，反之，停止分析，查找發生偏離的原因并調整。

(3) 若標準偏差五次中有4次超過1倍標準偏差或者持續上升或下降，評估下一次的標準偏差若小于1倍標準偏好或改變原來的趨勢，繼續樣品檢測，反之，停止分析并查找原因。

(4) 若連續7次以上測試結果位于中心線的同側，應停止樣品分析，查找是否有系統的影響存在，如響應值持續下降等。

控制圖不僅可以用于監控異常情況的發生，還能發現檢測能力的精密性的提高，當發現檢測結果極少超過警戒線，就可以用最近的10～20個測試重新制作控制線，進行更有效的監控

3　實例介紹

就水樣中六價鉻分析，如果實驗室選用的方法與標準方法GB/T 7467-1987的分析流程有差異或偏離應按照做1.1的內容做初始能力證明變異后的方法的靈敏度和準確度能足夠滿足標準的要求和實驗室的要求。建立標線后，需先用第二來源的標樣核查樣檢查標準曲線的準確性，分析序列依次為方法空白，平行樣，樣品加標平行，20個樣品后可以用第二來源或用標線的中間點進行標線準確性的持續性核查， 然后繼續分析樣品，循環進行。實驗室宜將每次標線的持續準確性檢查的測試值建立質控圖，當某次測試結果發生異常時，按照2.2的介紹進行識別和確認，若確實發生偏移，停止樣品分析，重建標線再繼續分析。如果以ICP-MS,GC-MS ,LC-MS進行元素和有機物分析時，還需參照1.11和1.12的內標和替代物(有機分析)介紹進行內標法的建立。

4　結　語

本文主要介紹了在水和土壤樣品的環境檢測過程中涉及到的主要質控參數定義和使用頻次的介紹，重點介紹了在環境樣品分析中常用的質控圖的類型和功能，它可以直觀的反應檢測結果的穩定性和異常現象的發生。

[1]Eugene W Rice, Rodger B Baird, Andrew D Eaton. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 22ED Edition[M]. American Public Health Association,2012:(1-6)-(1-16).

[2]Terminology Services of EPA. https://ofmpub.epa.gov/sorinternet/registry/termreg/search[OL].

[3]Chapter one of SW-846. https://www.epa.gov/hw-sw846/chapter-one-sw-846-compendium-project-quality-assurance-and-quality-control[OL].

[4]章亞麟.中國環境監測總站.環境水質監測質量保證手冊[M]. 北京:化學工業出版社，2003:39-83.

[5]國家環境保護總局,水和廢水監測分析方法編委會. 水和廢水監測分析方法[S]. 北京:中國環境科學出版社,2002:58-86.

Quality Control Research Used in Testing Process of Water and Soil Sample

LIU Cheng-Xia, YANG Jin

(Shanghai SEP Analytical Services Co., Ltd., Shanghai 200335, China)

In the process of water and environmental samples test, a good quality control system should include the initial demonstration of capability, ongoing demonstration of capability, method detection limit, reagent blank ,blank spike, matrix spike, matrix spike duplicate, sample duplicate, internal standard substance, surrogate for the organic matter or t racer (radiochemical), standard curve, control chart, the calibration measures, etc. It is essential to understanding the definition and frequency of usage of these quality samples during the process of environmental testing.

analytical testing；quality control；quality control chart

O65

A

1001-9677(2016)014-0141-03