《環境監測分析方法標準制訂技術導則》(HJ 168—2020)解讀

鄔晶晶，宋陸陽

(中國城市規劃設計研究院，北京 100037)

2020年12月29日，生態環境部發布了《環境監測分析方法標準制訂技術導則》(HJ 168—2020)[1](以下簡稱《導則》)，該標準首次發布于2004年，曾于2010年進行第一次修訂，本次發布為第二次修訂。《導則》規定了環境監測分析方法標準制訂的基本要求、技術路線，以及標準文本、編制說明等相關技術文件的制訂要求，旨在進一步規范環境分析方法標準制訂工作，保證工作質量，提高工作效率。本文解讀了《導則》的修訂目的、修訂部分和主要內容，著重對分析方法標準從需求分析、文獻調研、方法開發、方法比對、方法驗證到形成標準文本的制訂全過程進行了研究，并立足于飲用水水質檢測領域的現狀，就《導則》中關鍵技術內容對飲用水水質分析方法建立或標準制訂的借鑒和指導意義進行了討論。

1 《導則》概覽

1.1 《導則》修訂目的

環境監測分析方法標準是實施環境質量標準、污染物排放標準等生態環境管理工作的重要技術支撐。隨著標準體系的不斷發展完善、“兩高”(最高人民法院、最高人民檢察院)司法解釋的出臺以及污染物全面達標的推進，“超標即違法”的觀念得到廣泛認可，監測分析方法標準的準確性和公允性受到空前關注。生態環境部2018年發布的《國家大氣污染物排放標準制訂技術導則》(HJ 945.1—2018)[2]和《國家水污染物排放標準制訂技術導則》(HJ 945.2—2018)[3]均要求測定樣品時依據的分析方法標準不可任意選擇，需對其適用性進行驗證和評估后進行確定，重點包括是否存在干擾、方法檢出限和測定下限是否滿足限值要求、監測部門是否具有實施能力等，必要時應參考《導則》進行方法驗證。這對《導則》中的相關內容的技術路線和實施要點提出了更高的要求。

《環境監測 分析方法標準制修訂技術導則》(HJ 168—2010)[4]自2010年發布實施以來，在我國的環境監測分析方法標準制修訂工作中發揮了重要作用，對于規范國家環境監測分析方法標準制修訂程序、方法檢出限等特性指標的確定等方面提供了重要依據。但是也發現《導則》存在某些問題亟待解決，如未對方法比對做出規定、某些方法特性參數的技術和實施要求不具體、無監測數據數值修約的規定、對生物類監測分析方法適用性不足等問題。為適應生態環境管理新形勢、滿足“統一制度規范”新需求、促進監測分析方法標準與環境質量標準、污染物排放標準等銜接配套、完善監測分析方法標準的技術路線和要求、提高分析方法標準的科學性、適用性和可操作性，啟動HJ 168—2010的修訂工作。

1.2 《導則》修訂內容

相比于HJ 168—2010，新版《導則》著重對分析方法標準的制訂全過程進行了大量補充，增加了方法比對的要求和實施要點，并同步修訂了分析方法標準制訂過程的其他技術內容和規定，重點在于明確了分析方法標準制訂過程中“方法”部分的技術路線和實施要點，弱化了形成標準文本后的征求意見、技術審查、標準報批、標準發布等按部就班的“審查”工作流程，大大加強了對新方法建立和標準制訂過程的針對性指導意義,修訂內容如表1所示。并調整了章節結構，如表2所示。

表1 修訂內容Tab.1 Revised Content

表2 標準修訂前后結構框架對比Tab.2 Comparison of Structural Framework before and after Standard Revision

1.3 《導則》主要內容

1.3.1 《導則》正文部分

正文部分共分為8個章節，包括適用范圍、規范性引用文件、術語和定義、基本要求、標準制訂技術路線、方法驗證、標準的結構要素、主要技術內容。其中第1～4章節為分析方法標準制訂的基本內容，第5～8章節為分析方法標準制訂的技術內容。

第1～4章節為分析方法標準的適用范圍、規范性引用文件、術語和定義、基本要求。

第5章節為分析方法標準制訂的全過程技術工作內容。

第6章節為方法驗證的要求，一般要求包括驗證時實驗室的資質、地域和數量、使用的儀器、驗證人員、驗證樣品的要求等，具體要求包括檢出限、精密度、正確度、質量保證和質量控制要求的驗證等。

第7章節為分析方法標準的結構要素，共有24項，包括封面、目次、前言、標準名稱、警告、適用范圍、規范性引用文件、術語和定義、參考文獻9項基本要素，以及方法原理、干擾和消除、試劑和材料、儀器和設備、樣品、分析步驟、結果計算與表示、準確度、不確定度、質量保證和質量控制、檢測報告、固體廢物處置、注意事項、規范性附錄、資料性附錄15項技術要素。其中定量方法的必備要素為12項，可選要素為12項，定性方法的必備要素為11項，可選要素為13項。

第8章節為標準文本編寫的主要技術內容，包括各個分析方法標準結構要素的編寫格式及具體要求。

1.3.2 《導則》附錄部分

附錄部分共分為5個章節，附錄A為規范性附錄，附錄B～E為資料性附錄。

附錄A為方法特性指標的確定方法，包括各類方法的檢出限、測定下限、測定上限、精密度、正確度等及有效數字的要求；附錄B為方法比對的測定結果顯著性差異檢驗方法；附錄C為開題論證報告的內容要求；附錄D為標準編制說明的內容要求；附錄E為方法驗證報告的內容要求，包括各驗證實驗室的方法驗證報告編寫、所有驗證實驗室的數據匯總、方法驗證結論編寫的規范和要求。

2 《導則》中分析方法標準制訂的全過程

《導則》對“方法”部分進行了大量的完善和補充，形成了一套嚴謹而完備的技術指引，是本次修訂的核心內容。新版《導則》對“方法”部分從需求分析、文獻調研、方法開發、方法比對、方法驗證到形成標準的各個環節均有詳細的實施要點和明確規定，具有很強的科學性、適用性和可操作性。

2.1 標準制訂需求分析

分析各相關標準中對控制指標項目的監測要求，包括項目內涵和濃度限值等，分析國際履約和其他生態環境管理所涉及項目的監測要求，明確標準的受眾和方法類型。

2.2 國內外相關標準及文獻調研

調研我國與其他國家或國際組織的相關方法標準情況，明確相關方法標準的適用范圍、測定目標物、技術路線、應用情況等；調研相關分析方法的文獻資料，明確目標物及擬采取的分析方法，明確方法建立過程中各個影響因素，提出試驗方案、工作內容等，進而形成方法建立的技術路線。

2.3 方法條件試驗研究

研究包括樣品采集及保存條件試驗研究、樣品前處理條件試驗研究、干擾試驗的研究、分析測試條件試驗研究4個方面。樣品采集及保存條件試驗研究包括采樣的方法、設備、所需材料、采集容器、保存劑、保存和運輸溫度、保存時間等，必要時還應研究現場采樣時的預處理要求。樣品前處理條件試驗研究包括樣品的濃縮、稀釋、富集、提取、消解等前處理過程的要求。干擾試驗的研究包括分析提出檢測時的干擾因素，必要時提出干擾物的可接受極限濃度及有效消除干擾的操作方法。分析測試條件試驗研究包括提出試劑材料的制備要求和方法、儀器參數、校準曲線以及測定的操作步驟等。

2.4 實驗室內方法特性指標確認

方法特性指標即方法性能參數，主要包括檢出限、測定下限、測定上限、精密度、正確度等；測定下限應盡可能滿足生態環境質量標準、生態環境風險管控標準、污染物排放標準、國際履約等的要求。

2.4.1 方法檢出限[1]

方法檢出限的確認方法包括一般確定方法(基于t分布的統計學方法)、分光光度法、滴定法、離子選擇電極法、微生物計數法，以及定性方法的方法檢出限確定方法，計算公式詳見《導則》附錄A.1。

2.4.2 測定范圍

測定范圍包括測定下限和測定上限。測定下限一般情況下為4倍檢出限，對于微生物計數法，測定下限即為檢出限，其他測試方法的測定下限確定根據具體情況確定，測定上限為方法能夠準確測定的最大濃度。

2.4.3 精密度

當數據呈正態分布時，精密度采用實驗室內相對標準偏差評價；當數據呈偏態分布時，精密度采用實驗室內95%置信區間進行評價，計算公式詳見《導則》附錄A.4小節。

2.4.4 正確度

正確度一般采用對某一濃度的標準物質進行測定計算相對誤差或加標回收率進行評價，計算公式詳見《導則》附錄A.5小節。

2.4.5 有效數字的要求

一般來說，檢出限僅保留1位有效數字，且只入不舍，必要時采用科學計數法進行表達。標準偏差SD和相對標準偏差RSD保留2位有效數字, 相對誤差保留2位有效數字，加標回收率保留3位有效數字。

2.5 方法比對

《導則》規定對已有現行有效的分析方法標準的目標物進行新方法標準的制訂時，應進行新方法標準和已有標準的方法比對。一般采用配對樣品t檢驗進行判定，具體方法如下。

對每類實際樣品采集至少7個濃度(含量)水平接近的樣品(可采用實際樣品加標的方式進行)，分別采用新建立方法標準與現行方法標準進行測定，獲得配對測定數據。對每個濃度(含量)樣品新方法與比對方法均分別進行平行雙樣測定，平行雙樣測定的平均值分別記做新方法的測定值A和比對方法測定值B，獲得該濃度(含量)樣品配對差值d，如表3所示。

表3 配對測定匯總Tab.3 Summary of Paired Detection

(1)

Sd——配對差的標準差；

n——測定次數；

t(n-1,0.95)——自由度為n-1，置信度為95%時的t分布值(雙側)。

2.6 方法驗證

2.6.1 檢出限的驗證

驗證單位按與方法研制單位相同的方法進行方法檢出限的驗證，各驗證實驗室所確定的方法檢出限的最大值即為最終的方法檢出限。

2.6.2 精密度的驗證

精密度的驗證包括采用有證標準物質/標準樣品的測定或實際樣品的測定進行精密度的驗證。當采用有證標準物質/標準樣品進行驗證時，應采用低、中、高3種不同濃度(含量)的統一樣品至少進行6次平行測定，并計算平均值、標準差和相對標準偏差RSD；當采用實際樣品進行驗證時，應采用分析方法標準中適用的每個樣品類型的1～3個濃度(含量)的樣品(可采用實際樣品加標獲得)進行至少6次平行測定，并計算平均值、標準差和相對標準偏差。加標濃度要求詳見《導則》6.2.2小節。

驗證試驗的數據匯總統計分析由標準編制組完成。當采用統一樣品時，數據呈正態分布，應計算實驗室間相對標準偏差RSD、重復性限r和再現性限R，數據呈偏態分布應計算實驗室內和試驗間95%置信區間；當采用非統一樣品時，應給出各類型樣品的相對標準偏差等參數的范圍。計算公式詳見《導則》附錄A4.3～A4.6小節。

2.6.3 正確度的驗證

正確度的驗證包括采用有證標準物質/標準樣品的測定或實際樣品的測定進行正確度的驗證。當采用有證標準物質/標準樣品進行驗證時，應采用與精密度的驗證相同的統一樣品進行至少6次平行測定，并計算各不同濃度樣品的相對誤差；當采用實際樣品進行驗證時，應采用與精密度驗證相同的樣品進行至少6次平行測定，并計算各不同濃度樣品的加標回收率。

驗證試驗的數據匯總統計分析由標準編制組完成。當采用統一樣品時，應計算實驗室間相對誤差均值和加標回收率最終值；當采用非統一樣品時，應給出各類型樣品的相對誤差和加標回收率范圍。計算公式詳見《導則》附錄A5.2～A5.3小節。

2.6.4 質量保證和質量控制要求的確定

應綜合各驗證實驗室的情況，并結合國內外相關標準等資料提出方法應達到的控制指標要求(如空白試驗、校準曲線等)、平行樣品測定偏差等精密度控制指標要求、加標回收率范圍等正確度控制指標要求。

2.7 標準文本的編寫

標準文本的結構應具備必備要素，需要時增加可選要素，標準文本的編寫應按標準書寫規范進行。

2.8 研究過程中結果近似計算規則

近似值進行加減乘除運算時，計算結果數值修約按《數值修約規則與極限數值的表示和判定》(GB/T 8170—2008)要求處理。當進行乘方或開方時，結果的有效數字位數與原值相同；當進行對數運算時，結果的小數點后的位數應與原數的有效數字位數相同；當對多個(n≥4)準確度接近的數值進行平均值計算時，平均值的有效位數可增加一位；當進行某一類物質的總量計算時(如二甲苯總量、有機氯農藥總量等)，應先計算總和后再修約，不得將分量修約至比最終值多一位有效數字后進行加和，然后再次修約。

3 對飲用水檢測領域分析方法建立或標準制訂的借鑒和指導意義

隨著我國社會經濟高速發展，水環境中污染物的種類日益復雜，飲用水中的新興污染物也頻繁出現在大眾視野并引起關注。如鹵乙酰胺等含氮消毒副產物、染料、有機磷酸酯等新興污染物指標在國內尚無分析方法標準。為回應輿論關切或在應急狀態下為有關部門提供決策依據，亟需制訂一系列相應的分析方法標準，各供排水及環境監測機構也亟需建立相關檢測方法進行水質調查以保障飲用水安全。無論是飲用水中分析方法標準的制訂，還是檢測方法的建立，都需要經歷背景調研、方法建立、方法驗證、編寫方法草案等一系列技術環節，與新版《導則》中詳細描述的分析方法標準制訂全過程相類似。

目前，飲用水檢測領域的水質分析方法標準主要有《生活飲用水標準檢驗方法》(GB/T 5750.1—2006～GB/T 5750.13—2006)[5]和《城鎮供水水質標準檢驗方法》(CJ/T 141—2018)[6]等，尚無指導分析方法建立或標準制訂的依據，檢測人員多參考文獻或前人經驗進行新分析方法的建立或標準制訂，對于分析方法建立或標準制訂過程中的方法特性指標確認、方法比對、方法驗證等過程僅有經驗判斷，不甚清楚。例如：對于方法檢出限的確定，目前飲用水檢測領域未有一套標準的評價方法，甚至在檢測工作中直接引用文獻或者標準方法中的檢出限，造成檢出限與檢測方法不匹配、不適用，增加檢測風險。對于方法驗證過程，飲用水檢測領域一般進行方法檢出限、定量限、線性范圍、精密度、準確度等方法特性指標的驗證，方法驗證的組織單位如何設計一套科學可靠、實施性強的驗證方案對方法驗證工作的開展及驗證結果的質量有至關重要的影響。對于精密度和準確度一般也會采用低、中、高3種不同濃度進行，但對于驗證樣品的具體加標方案和加標濃度的設計并沒有一套公認的標準規范作為依據，容易出現驗證數據不合適的情況，對分析方法標準制訂的推進造成負面影響。

新版《導則》對分析方法標準制訂的每一個工作環節均有科學、嚴謹的實施要點和要求，能有效地從源頭降低檢測風險，確保制訂的分析方法標準實用、穩定、可靠、準確。《導則》發布的初衷是服務于環境監測和生態環境管理，其對飲用水檢測領域的分析方法建立或標準制訂的各個技術環節也具有重要指導意義。

3.1 對飲用水檢測領域標準制訂或分析方法建立全過程設計的指導意義

《導則》中環境監測分析方法標準制訂的技術路線包含8個步驟：①需求分析(生態環境質量、生態環境風險管控檢測、污染物排放監測、國際公約履約監測、其他生態環境管理監測)；②國內外相關標準及文獻調研(國內相關標準、其他國家和國際組織相關標準、國內外文獻資料)；③確定目標物和分析方法；④方法試驗條件研究(樣品采集與保存、前處理、干擾試驗、分析測試條件)；⑤方法特性指標確認(檢出限、測定下限、測定上限、精密度、正確度)；⑥方法比對；⑦方法驗證(檢出限、精密度、正確度、質量保證與質量控制要求)；⑧標準文本及編制說明的編寫。除步驟①外，飲用水檢測分析方法標準制訂的過程與《導則》中的技術路線相同，可以充分借鑒。

用于科研的檢測方法一般不需要進行需求分析、方法比對、方法驗證等，但如果要以自制方法通過認證認可并出具檢測報告，則需要一套完備而嚴謹的流程以降低檢測風險，此種情況下可參考步驟②～⑧進行，同時需要編寫方法研制報告、方法驗證報告、方法文本和編制說明。對于飲用水檢測領域的分析方法標準制訂，需求分析一般基于國內外相關水質標準、全國各重點流域的水質調查數據、毒理學研究數據等多種因素綜合考慮，確定目標物和限值要求，再通過方法研制、方法比對、方法驗證等技術程序確定可靠的標準檢測方法，最終形成分析方法標準。如我國近期修訂的《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2022)[7]中新增的高氯酸指標及限值，就是基于“十一五”“十二五 ”相關 “水專項”課題中對各重點流域的水質調查結果、相關毒理學數據、不同暴露途徑和來源的貢獻綜合確定，并在同步修訂的《生活飲用水標準檢驗方法》(征求意見稿)中增加了高氯酸指標的配套分析方法標準。

3.2 對方法特性指標確認的指導意義

《導則》列出了定量方法和定性方法所需確認的方法特性指標。如表4所示，定量方法需要確認的方法特性指標包括檢出限、測定下限、測定上限、精密度、正確度和不確定度，定性方法需要確認的方法特性指標為檢出限和精密度。

表4 分析方法確認特性指標Tab.4 Characteristic Indices of Analysis Method Confirmation

在飲用水檢測領域，分析方法以定量方法為主，其檢出限和測定下限并沒有一種公認的評價方法，例如《生活飲用水標準檢驗方法》(GB/T 5750.1—2006～GB/T 5750.13—2006)[5]中檢出限的估算是根據全程序空白值測試結果估算，也有使用信噪比(S/N)=3時對應的濃度作為檢出限[8-9]的情況。在飲用水檢測中，水樣中目標物的含量通常較低，使用不合理的方法檢出限和測定下限將會使低濃度報出結果的風險大大提高。《導則》中規定了基于t分布的方法檢出限的統計學一般確定方法，也列出了各種不同類型分析方法的方法檢出限的計算公式(詳見《導則》附錄A)，對飲用水檢測新方法建立、新方法標準制訂及方法確認過程具有重大指導意義，同時能降低飲用水檢測風險，保障飲用水安全。

對于精密度和正確度，《導則》中規定了兩種確認要求：有證標準物質/標準樣品的測定和實際樣品的測定，飲用水檢測領域中的空白加標和實際水樣加標與之類似。《導則》中實際樣品的測定又分為樣品中檢出目標物和未檢出目標物，并分別規定了加標濃度要求。在飲用水檢測領域，樣品中的目標物濃度一般極低或不能檢出，可參考《導則》中未檢出目標物的相關規定進行加標。

3.3 對方法比對的指導意義

《導則》規定，對已有現行有效的分析方法標準的目標物進行新方法標準的制訂時，應進行新方法標準和已有標準的方法比對；對于標準修訂，除與選定方法標準進行比對外，還應與原標準進行比對，并提出了方法比對的操作方法，且在附錄B中詳細闡述了方法比對的測定結果顯著性差異檢驗方法。隨著各類質譜應用的普及，飲用水中越來越多的待測物將會使用氣質聯用或液質聯用法進行檢測，現行標準的修訂也將納入更多的新分析方法，如最新的《生活飲用水標準檢驗方法》(征求意見稿)中就納入了大量高通量的色譜-質譜檢測方法，與經典方法的比對是可借鑒的一種較好的確認方法可靠性的方式，可參照《導則》中附錄B的要求。

3.4 對方法驗證的指導意義

《導則》中綜合了方法驗證參加單位和方法驗證組織單位的相關要求，對飲用水檢測領域的方法驗證實施也具有較強的借鑒和指導意義。

作為方法驗證參加單位，需要配合組織單位完成方法標準草案中的檢出限驗證、精密度驗證、正確度驗證、質量保證和質量控制要求的確定等內容。在方法驗證工作開始前，參加驗證的人員應熟悉并掌握方法原理、操作步驟及流程，必要時接受培訓。方法驗證完成后，需填寫提交方法驗證報告，并附上原始數據記錄，包括數據、圖譜、圖表、校準曲線等。

作為方法驗證組織單位，一般是方法標準草案的編寫單位，也是方法標準的研制單位。除按技術路線進行詳實的調研和方法特性指標確認以外，還需要組織方法驗證工作，如何設計科學可靠、實施性強的方法驗證方案至關重要。《導則》中規定方法標準草案應至少通過6家具備檢驗檢測機構資質認定或實驗室認可、具有條件的實驗室進行驗證，應覆蓋全國代表性地理區域(或典型環境條件)，并能覆蓋全國環境監測機構的各類水平。驗證儀器和設備應覆蓋市場主要類型，盡可能包含國產儀器設備。驗證樣品應盡可能為標準編制組統一分發給各驗證實驗室的樣品，或各驗證實驗室按照統一要求配制的基質相同的樣品(簡稱為“統一樣品”)，驗證樣品原則上應是高度均勻的樣品。方法驗證組織單位可參照《導則》6.2.2小節的要求合理確定加標方案和加標濃度。

在飲用水檢測領域中，為確保全國范圍內的適用性，國家標準或行業標準的制訂時實際樣品檢測采用統一樣品的情況較少，可參考對非統一樣品的要求進行數據匯總分析，給出各類型樣品的相對標準偏差RSD、相對誤差和加標回收率；地方標準或企業標準的服務對象為同一地區，實際樣品檢測一般采用統一樣品，可參考對統一樣品的要求進行數據匯總分析，計算實驗室間相對標準偏差RSD、重復性限r和再現性限R(數據呈偏態分布時計算實驗室內和實驗間95%置信區間)、相對誤差均值和加標回收率最終值。

4 結語

《導則》規定了分析方法標準從需求分析、文獻調研、方法開發、方法比對、方法驗證和形成標準文本制訂全過程的技術路線和實施要點，明確了方法比對的要求及測定結果顯著性差異檢驗方法，細化了方法特性指標確認、方法比對、方法驗證的技術要求和實施要點，對分析方法標準建立過程中的“方法”部分作出了科學嚴謹、實施性強的指引。目前，飲用水檢測領域尚無指導分析方法標準制訂的依據，《導則》對飲用水檢測領域的分析方法建立或標準制訂的全過程設計、方法特性指標確認、方法比對和方法驗證的實施具有重要借鑒和指導意義。