馬小爽,邢小茹,楊海琳,張 穎,房麗萍

(生態(tài)環(huán)境部環(huán)境發(fā)展中心環(huán)境標準樣品研究所 國家環(huán)境保護污染物計量和標準樣品研究重點實驗室,北京 100029)

環(huán)境監(jiān)測是生態(tài)環(huán)境保護中的重要環(huán)節(jié),監(jiān)測數(shù)據(jù)是環(huán)境監(jiān)測的“生命線”,能客觀評價生態(tài)環(huán)境質量狀況,是實施生態(tài)環(huán)境管理與決策的基本依據(jù),因此監(jiān)測數(shù)據(jù)的質量備受關注。能力驗證作為實驗室外部質量控制的有效手段,其結果可作為實驗室提供評估、證明結果可靠性的依據(jù)[1],越來越受生態(tài)環(huán)境管理部門、實驗室質量管理部門的重視。根據(jù)能力驗證結果,實驗室可識別自身與同行機構間的差異,改善內部質量控制手段,為檢驗能力的持續(xù)改進和職能部門的質量管理提供參考。

為了能夠真實反映實驗室的檢測水平,能力驗證提供者應確保能力驗證樣品的質量,即不滿意結果不應歸咎于樣品或樣品本身的變異性[2]。能力驗證樣品的制備是重點和難點,為保證能力驗證計劃結果的準確度,提供均勻、穩(wěn)定的測試樣品是利用實驗室間比對進行能力驗證的基礎和關鍵[3]?；谏鷳B(tài)環(huán)境檢測領域能力驗證工作中多年的實踐經驗,本工作總結了能力驗證樣品制備、檢測方法選擇以及均勻性、穩(wěn)定性評價等關鍵環(huán)節(jié)的質量控制要求以及影響因素,以期為能力驗證提供者和相關實驗室研究人員提供借鑒。

1 樣品制備

能力驗證樣品的質量直接影響著檢測結果的可靠性與準確度[4]。根據(jù)制備原料的來源,可將環(huán)境檢測領域能力驗證樣品分為人工合成樣品和天然環(huán)境基體樣品[5]。在進行能力驗證前,需要對原料選擇及處理、樣品配制、包裝容器選擇、環(huán)境條件控制等能力驗證樣品制備過程中的重要環(huán)節(jié)予以控制。

1.1 原料選擇及處理

液體、氣體能力驗證樣品一般選擇純度高、化學性質穩(wěn)定的原料,通過稱量、溶解或填充、稀釋的方式進行制備,必要時可添加適量的穩(wěn)定劑。由于各廠家生產的原料略有差異,制備樣品前需采用精密度高和準確度好的測定方法核查原料和主要稀釋劑(如水、酸、有機溶劑、稀釋氣等)中的雜質,以確定實際測定值與理論值是否存在顯著性差異。必要時,還應對原料進行純化處理,如干燥、烘干、蒸餾等。

固體能力驗證樣品主要包括土壤樣品、沉積物樣品、生物樣品、工業(yè)固廢樣品等,這些樣品的原料一般采集于實際環(huán)境,樣品應具有代表性,并經過風干或冷凍干燥、研磨、混勻、過篩、縮分、裝瓶、滅菌等制備程序處理后才能制成能力驗證樣品。由于這些樣品組分復雜、分布不均一,必要時應進行均勻性初檢。

1.2 樣品配制

一般選擇常規(guī)檢測領域中具有代表性的項目,依據(jù)環(huán)境質量標準、污染物排放標準、分析方法標準中的濃度水平確定能力驗證樣品特性量的濃度水平范圍[6]。若原料溫度與周圍環(huán)境溫度存在差異,應先進行恒溫處理。制備混合樣品時,還應考慮被測組分之間的相互干擾以及同分異構體之間的轉化現(xiàn)象,以避免樣品本身引起的差異。在稱量、分裝時應注意樣品中揮發(fā)性有機化合物的揮發(fā)損失,以避免瓶間樣品出現(xiàn)差異。樣品制備完成后,應置于規(guī)定溫度的環(huán)境中保存。

1.3 包裝容器選擇

應根據(jù)能力驗證樣品特性量的性質選擇合適的包裝容器。包裝容器要與樣品有良好的相容性,不會引入影響檢測結果的浸出物,不會與待測物質產生反應或吸附。同時,包裝容器還應為樣品提供保護,以避免樣品受到外界因素(如光、熱、濕度等)的影響。

水質樣品一般選擇玻璃安瓿瓶或聚乙烯塑料瓶,土壤樣品一般選擇棕色玻璃瓶,氣體樣品一般根據(jù)檢測項目的不同采用涂層或非涂層氣瓶。玻璃安瓿瓶不可用于制備能溶出硅、鈉、硼等元素的能力驗證樣品。

1.4 環(huán)境條件控制

需要對能力驗證樣品制備場所的環(huán)境條件進行控制,必要時可制定工作程序。對能力驗證樣品檢測結果的準確度或者有效性有顯著影響的設備(如天平、玻璃量器等),使用前應進行檢定或校準。制備過程中,相關人員應監(jiān)測、控制和記錄環(huán)境條件,保證樣品制備過程環(huán)境條件有源可查。

2 檢測方法選擇

能力驗證樣品的檢測方法應滿足能力驗證預期用途或應用領域需要。應根據(jù)樣品特性量及其濃度水平,識別、選擇和確定適宜的檢測方法。作業(yè)指導書明確規(guī)定檢測方法的,應按照規(guī)定的檢測方法進行檢測;未限定檢測方法的,應優(yōu)先選用國際、國家或行業(yè)頒布的標準方法、規(guī)程和規(guī)范,知名技術組織或有關科學書籍和期刊公開發(fā)布和發(fā)表的方法,或由設備制造商指定的方法[7]進行檢驗,原則上不使用非標準方法。

能力驗證提供者應對使用的檢測方法實施有效的控制與管理,及時跟進并采用最新版本的標準方法,使用已經檢定或校準過的儀器設備進行檢驗。同時,還應進行相關試驗,明確方法準確度和可靠性的特性指標,如精密度、線性范圍和檢出限等。

3 均勻性評價

均勻性檢驗是能力驗證樣品質量控制的有力保證。通過均勻性檢驗可以及時發(fā)現(xiàn)樣品中存在的問題和查找樣品制備過程中可能引起結果差異的環(huán)節(jié),以避免樣品差異造成的影響。

3.1 抽樣

在能力驗證樣品制備完成后,需抽取一定量樣品進行均勻性檢驗。抽樣方法包括隨機抽樣和按一定規(guī)律抽樣,其中隨機抽樣包括分層隨機抽樣和系統(tǒng)隨機抽樣。一般采用分層隨機抽樣方法,在樣品分裝前、中、后期隨機抽樣進行均勻性檢驗。必要時,也可以在特性量可能出現(xiàn)差異的部位按一定規(guī)律抽取相應數(shù)量的樣品。抽檢樣品數(shù)取決于能力驗證樣品的總數(shù)以及對該樣品均勻性的了解程度。一般情況下,隨機抽取10個樣品;當樣品總數(shù)較大(大于1 000個)時,抽檢樣品數(shù)應不少于個(N為樣品總數(shù))。

3.2 檢驗方法

影響均勻性的因素主要為待測物質的混勻程度以及在罐裝過程中因樣品揮發(fā)等引起的樣品間不均勻性,包含瓶間和瓶內均勻性。采用單件方法制備的能力驗證樣品,均勻性主要指其瓶內均勻性。

液體樣品一般進行瓶間均勻性檢驗,氣體樣品一般進行瓶內均勻性檢驗(壓力穩(wěn)定性檢驗),固體樣品不僅需要進行瓶間均勻性檢驗,還應進行瓶內均勻性檢驗。檢驗過程中,樣品的取樣量不應大于能力驗證計劃預定檢測方法的取樣量,重復檢驗次數(shù)應不少于2 次。當檢測樣品有多個待測特性量時,可從中選擇有代表性和對均勻性較敏感的特性量進行均勻性檢驗。

能力驗證樣品均勻性檢驗常采用單因子方差分析和SS≤0.3σ(SS為樣品間不均勻性標準偏差,σ為能力驗證計劃中能力評價標準偏差的目標值)準則。單因子方差分析涉及的計算公式包含樣品間平方和(SS1)公式[公式(1)]、樣品內平方和(SS2)公式[公式(2)]、樣品間均方(MS1)公式[公式(3)]、樣品內均方(MS2)公式[公式(4)]和F統(tǒng)計量公式[公式(5)]等。

式中:m為抽檢樣品數(shù);n i為第i個抽檢樣品的檢驗次數(shù)；為第i個抽檢樣品的測定平均值；為全部樣品測定平均值;x ij為第i個抽檢樣品第j次測定值;f1,f2分別為樣品間和樣品內的自由度。

若F小于顯著性水平為α時的Fα(f1,f2),說明樣品內和樣品間測定值無顯著性差異,樣品是均勻的,否則樣品不均勻。

SS≤0.3σ準則涉及的計算公式如下:

式中:n為檢驗次數(shù)。

若SS≤0.3σ,則認為能力驗證樣品是均勻的。

4 穩(wěn)定性評價

穩(wěn)定性是指待測物質在規(guī)定的貯存條件、使用條件和時間間隔內,其特性量值、結構或組分保持在規(guī)定范圍之內的能力[8]。需對能力驗證樣品進行定期的穩(wěn)定性檢驗,尤其對于某些性質較不穩(wěn)定的檢測樣品,運輸或保存時間等均可能對特性量產生影響。根據(jù)CNAS-GL003:2018《能力驗證樣品均勻性和穩(wěn)定性評價指南》,選擇有代表性的指標進行穩(wěn)定性檢驗,統(tǒng)計方法有t檢驗法、（為均勻性檢驗時全部樣品的平均值；為穩(wěn)定性檢驗時抽檢樣品的測定平均值)準則法等,能力驗證提供者可根據(jù)樣品的性質和工作要求選用合適的方法。

t檢驗法通常用于比較一個平均值與認定值/參考值間[公式(7)]或兩個平均值間[公式(8)]是否存在顯著性差異。

若t＜tα(n－1),則平均值與認定值/參考值間無顯著性差異,說明樣品穩(wěn)定。

若t＜tα(n1＋n2－2),則兩個平均值之間無顯著性差異,說明樣品穩(wěn)定。準則 涉及的 計算公式 見公式(9)。

5 結語與展望

能力驗證樣品的質量是能力驗證計劃實施的關鍵,對提升檢測能力、規(guī)范檢測程序、提高檢測人員水平具有積極的促進作用?！笆奈濉币?guī)劃對生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確度提出了更高要求,生態(tài)環(huán)境管理部門應采取更嚴格的質控手段,加強監(jiān)督管理,持續(xù)保持和提升監(jiān)測能力,確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的全面、準確、客觀、真實。作為能力驗證提供者,應持續(xù)重視能力驗證樣品的質量,加強樣品制備、檢測方法、均勻性及穩(wěn)定性評價等關鍵環(huán)節(jié)的質量控制,規(guī)范樣品制備流程,采取科學有效的預防和保障措施,建立滿足其預期用途的控制程序,使過程更加簡單、可行,數(shù)據(jù)更加可靠、準確。同時,積極探索、研究復雜環(huán)境基體、新型污染物等能力驗證樣品制備技術,保障不同領域、不同層級能力驗證計劃的實施,為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確度和溯源性提供更加堅實的基礎支撐。