确定物质的化学组成及测定各组成的含量可为评价材料和产品的质量,所研究的物质对人体、环境的影响,诊断疾病等方面提供重要的依据,而确定物质组分的含量依赖准确的实验数据[1]。对专业的检测实验室能力验证及其相关的质量控制更是衡量考核实验室水平的关键指标[2]。在分析化学实验室的质量管理中, 影响化学分析结果准确性和可靠性的因素很多,因此化学分析结果的质量必须从试样的采集、预处理、分析测定到数据处理的全过程进行控制[3]。本文结合实际情况就水中苯并[a]芘检测能力验证过程中的质量控制进行分析和讨论。
1 材料与方法 1.1 方法依据本实验依据《生活饮用水标准检验方法有机物指标》(GB/T 5750.5-2006)[4]条款9.1,该方法适用于高效液相法测定生活饮用水及其水源水中苯并[a]芘。
1.2 仪器和试剂高效液相色谱仪(美国Waters2695),荧光检测器(美国Waters 474),Barnstead型超纯水机(美国Barnstead),甲醇(色谱纯),高纯水(18.2 MΩ),甲醇中苯并[a]芘溶液标准物质(购于中国计量科学研究院, 标准编号:GBW(E)080476,浓度为5.26 μg/mL,有效期:2019年3月)。实验前必须核对所使用的标准物质和试剂的纯度及有效期等相关信息,并对高效液相色谱仪进行期间核查,确保仪器能够正常使用。
1.3 样品信息样品来自环境保护部标准样品研究所,样品为2 mL安剖瓶装浓样,其中含有苯并[a]芘被测组分,介质为甲醇。提供两种浓度相近的检测浓样(样品编号为:a,b),需要-18℃冷冻保存,要求实验室对检测浓样稀释1000倍后进行测试,测定结果为稀释样品中苯并[a]芘含量。
1.4 分析方法 1.4.1 色谱条件测定样品前,要进行多次预实验,优化仪器条件,对标准曲线、方法检出限、回收率和精密度等进行测定,确保各项条件都符合实验要求,方能进行能力验证。优化后的色谱条件为:色谱柱为Waters Symmetry © C18(3.9 mm×150 mm×5 μm),柱温为室温,检测器为荧光检测器,检测波长为Ex=303 nm,Em=425 nm,流动相为甲醇和水(体积比为90 :10),等度洗脱,流速为1.0 mL/min,进样量为10 μL。
1.4.2 标准曲线制备准确量取0.95 mL苯并[a]芘标准溶液于50 mL棕色容量瓶内,用甲醇定容,得到浓度为100 ng/mL的苯并[a]芘标准使用液;取7个5 mL容量瓶,分别加入0、0.35、0.75、1.25、2.50、3.75和5.00 mL苯并[a]芘标准使用液,用甲醇稀释至刻度,配制成苯并[a]芘浓度分别为0.00、7.00、15.0、25.0、50.0、75.0和100 ng/mL的标准系列溶液。将上述标准系列溶液在设定色谱条件下,分别进样10 μL进行分析,以峰面积(Ai)为横坐标,标准系列质量浓度(ng/mL)为纵坐标,绘制峰面积和浓度的标准曲线,得到标准曲线的线性回归方程。配制标准曲线系列前,应再次核对所使用的容量瓶、移液管、加样枪、标准物质、试剂和实验用水等是否符合实验要求。
1.4.3 样品稀释及测定将待测样品从冷冻条件取出,待其温度与室温平衡后,在100 mL容量瓶中加入约90 mL纯水,移取100 μL待测样品于容量瓶中,用纯水定容,摇匀后进行检测分析。仔细核对发放的样品,并按要求保存,样品稀释所用到的容量瓶、加样枪等均需要校准后方可使用,稀释过程要动作熟练、快速及准确。
1.4.4 计算将测定样品的色谱峰面积(Ai)代入到相应标准曲线的线性回归方程中计算出测定样品的浓度。
2 结果 2.1 标准曲线的绘制将高效色谱仪调节至最佳状态,已配制的标准系列溶液在设定色谱条件下,分别进样10 μL,每个浓度测定3次,以峰面积(Ai)均值为横坐标,标准系列质量浓度(ng/mL)为纵坐标,绘制峰面积和浓度的标准曲线,得到标准曲线的线性回归方程为:y=1.65×10-4x-0.62,相关系数r=0.9998。
2.2 样品测定采用本方法,将两个不同浓度的盲样分别稀释1000倍进行测定,每个样品测定3次,做平行样品,同时做空白试验,将测定样品的色谱峰面积(Ai)代入到上述标准曲线的线性回归方程中计算出测定样品的浓度(表 1)。
ng/mL | |||||
序号 | 样品名称 | 样品编号 | 检测浓度 | 均值 | 报出浓度 |
1 | a | a-1 | 58.6,58.9,60.1 | 58.9 | 58.6 |
2 | a-2 | 58.6,58.1,58.0 | 58.2 | ||
3 | b | b-1 | 77.0,77.3,77.5 | 77.3 | 77.5 |
4 | b-2 | 77.8,77.3,77.9 | 77.7 | ||
注:空白样品中均未检出苯并[a]芘 |
此次能力验证未购买到水中苯并[a]芘的质控样品,为确保盲样结果的准确度,减少实验中的误差,第二天重新配制标准系列溶液和稀释盲样,在相同的条件下重复进行上述试验,实验所得盲样中苯并[a]芘含量结果基本与前一天保持一致。
2.3 水中苯并[a]芘检测结果本次实验比对结果采用稳健统计方法对各参加实验室的检测结果进行统计分析,应用此法计算每个实验室结果的标准化和(S)、标准化差(D)和所有实验室的S和D的中位值(med)、标准化四分位距(NIQR),即med(S)、NIQR(S)、med(D)和NIQR(D)。按以下公式计算两个z比分数,即实验室间z比分数(ZB)和实验室内z比分数(ZW)进行检测结果判断:
$ \begin{align} &\mathit{ZB}\text{= }\!\!~\!\!\text{ }\frac{\text{S-med}\left( \text{S} \right)\text{ }}{\text{NIQR(S)}} \\ &\mathit{ZW}\text{= }\!\!~\!\!\text{ }\frac{\text{D-med}\left( \text{D} \right)}{\text{NIQR(D)}}\text{ }\!\!~\!\!\text{ } \\ \end{align} $ |
ZB主要反映结果的系统误差,ZW主要反映结果的随机误差。ZB和ZW的判定准则同z比分数,|Z|≤2为检测结果满意,2<|Z|<3为检测结果可疑,|Z|≥3为不满意结果。
按照本方法测定的两个样品中的苯并[a]芘含量,环境保护部标准样品研究所对本实验室水中苯并[a]芘检测能力验证计划反馈的结果均为满意,表明本实验室水中苯并[a]芘检测结果的系统误差和随机误差都比较小(表 2)。
样品编号 | 检测结果/ (ng/mL) | 中位值 | 标准化IQR | 实验室间z比分数(ZB) | 实验室内z比分数(ZW) | 考核结果 |
a | 58.6 | 56.5 | 3.93 | 0.41 | -0.37 | 满意 |
b | 77.5 | 75.9 | 4.19 | 满意 |
3 讨论
本文用高效液相色谱法测定环境保护部标准样品研究所发放的水中苯并[a]芘检测能力验证样品,考核结果均为满意。通过多次参加能力验证,实验过程中的质量控制关键在于以下几个方面:
3.1 分析前的质量控制实验室能力验证一般都是发放的样品,不存在采集样品过程中的质量控制,但是要确保发放的盲样按照样品的存储条件进行保存,要保证样品在分析之前不发生物理化学性质的变化。
3.2 分析中的质量控制分析中的质量控制应包括样品的预处理、分析过程、室内复核及填发报告等。分析中的质量保证是整个实验过程质量保证的重要组成部分。
做好充分的前期准备工作,应保持实验室整洁和安全的操作环境,定期对实验仪器设备进行检定和校准,确保仪器状态良好,保证分析结果的准确性;实验所用器皿应符合实验要求并保持清洁避免污染,实验中所使用的定量器具,如容量瓶、移液管及加样枪等在使用前均要进行检定和校准,以确保移取和定容体积的准确性;严格控制标准物质、实验用水和化学试剂均符合实验要求。
测定盲样前应选择适宜的分析方法,必须进行多次预实验,预实验包括全程序空白值测定、分析方法的检出限测定、校准曲线的绘制、方法的精密度和准确度及干扰因素等实验,经专业人员检定过程校准设定检测器温度,确定方法中合适的柱温、检测器温度、色谱柱等条件,保证各指标都达到方法规定要求,确保盲样结果的准确性。
盲样分析过程中,应同时进行空白样和质控样实验,因本次实验未购买到合适的待测物质控样,采用平行样分析方法,将同一盲样的多份子样在完全相同的条件下进行同步分析,并于第二日做比对实验,以消除实验过程中的系统误差,得到可信度高的测定结果。
样品测定结束后应及时进行数据处理统计及结果计算,填写原始记录和结果报告。对实验数据应遵守计算规则,减少计算误差,对由于实验和数据处理中的失误而出现的离群数据,应谨慎对待,对测得结果和实验过程的各个环节进行分析判断后,去除检验结果中的过失误差和离群值等不合理数据[5-6],运用数理统计检验方法做出确切的结论,得到准确的盲样检测结果,按时上报盲样结果报告。
4 结论对专业的检测实验室能力验证及其相关的质量控制是衡量考核实验室水平的关键指标。分析工作中的实验人员、实验环境、仪器设备、试剂材料、分析方法、数据处理及审核程序等都是质量控制的关键环节,必须对从采样到获得分析数据的整个过程进行全面的质量控制,才能保证分析结果的准确性和可靠性。
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