質量控制圖在測定土壤中4種重金屬元素的應用

黃文婷,張亦晨,王鵬越

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司工程實驗監測院,西安 710000)

RB/T 214－2017?檢驗檢測機構資質認定能力評價 檢驗檢測機構通用要求?中要求檢驗檢測機構應建立和保持質量控制程序,定期參加能力驗證或機構之間比對[1]。質量控制圖是實驗室進行質量控制最簡單、有效的工具之一,通過對質量控制圖中的數據點進行比對分析,在數據不符合預先判據的情況下,按照程序修正所產生的問題,以免報告不正確的后果。

質量控制圖是實驗室進行內部質量控制最重要的方法之一,是用于監控系統誤差和隨機誤差對控制值產生的聯合效應[2],如空白值、回收率以及曲線斜率/截距監控等。通過監控控制值的波動情況及變化趨勢來檢測環境是否發生異常,當檢測過程中發生系統性失控或變異,質量控制圖中數據點的突變可以達到及時“報警”的目的。當檢測人員發現異常時立即采取糾偏及預防措施,能使檢測流程恢復穩定,進而不斷提高和改進現有流程的質量水平。質量控制圖主要監控內容包括:①發現檢測流程中的系統失控情況;②觀察檢測流程是否為受控狀態;③監控檢測流程是否為相對穩定的狀態;④確定檢測流程質量控制水平是否得以改進;⑤維持并不斷改進現有檢測流程的質量水平。

本工作以土壤中銅、鋅、鉛、鉻等4種元素含量的測定為例,分析質量控制圖在實驗室內部質量控制中的應用。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

AA-6880型原子吸收分光光度計;AL204型萬分之一電子天平;MASTER MDS-15型高通量微波消解儀。

有證標準溶液:銅、鋅、鉛、鉻的質量濃度均為1 000 mg?L－1。

標準溶液系列:取適量的銅有證標準溶液,用1%(體積分數)硝酸溶液逐級稀釋,配制成質量濃度為0,0.10,0.50,1.00,3.00,5.00 mg?L－1的銅標準溶液系列。同法配制成質量濃度為0,0.10,0.20,0.30,0.50,0.80 mg?L－1的鋅標準溶液系列,質量濃度為0,0.50,1.00,5.00,8.00,10.0 mg?L－1的鉛標準溶液系列,質量濃度為0,0.10,0.50,1.00,3.00,5.00 mg?L－1的鉻標準溶液系列。

土壤質控樣GBW 07408,銅、鋅、鉛、鉻的認定值依次為(24.3±1.2)mg?kg－1、(68±4)mg?kg－1、(21±2)mg?kg－1、(68±6)mg?kg－1;硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸均為分析純。

1.2 試驗方法

采用HJ 491－2019?土壤和沉積物 銅、鋅、鉛、鎳、鉻的測定 火焰原子吸收分光光度法?[3]和HJ 832－2017?土壤和沉積物 金屬元素總量的消解 微波消解法?中方法對土壤中4種重金屬元素進行檢測[4]。同時進行空白試驗。

2 結果與討論

2.1 土壤中各元素的測定結果

按照試驗方法收集一年中土壤質控樣(GBW 07408)25次的測定結果,計算出土壤質控樣的平均值及標準偏差s,結果見表1。

表1 GBW 07408中各元素的測定結果Tab.1 Determination result for each element in GBW 07408

2.2 質量控制圖的繪制

圖1 元素的質量控制圖Fig.1 Quality control charts of elements

2.3 質量控制圖分析

質量控制圖的結果有3種情況[5-6]。

1)方法受控。數據點在中心線附近、警告限以內;數據點在警告限與行動限之間,但相鄰前兩個數據在警告限以內。這種情況分析結果可以報告。

2)方法受控但統計失控。數據點均在警告限內,最后3個點最多有一個在警告限與行動限之間且有7個連續遞增或遞減的點,或者在11個點中,有連續10個點位于中心線的同一側。當數據點雖然在警告限以內但偏離中心線較遠時,表明檢測質量有變差的趨向;同時應注意,當出現以下情況時,系統發生偏離:(a)連續2點落在中心線同一側的警告限以外;(b)連續6點落在中心線同一側的中位線以外;(c)連續9點或更多點落在中心線同一側;(d)連續7點遞增或遞減[2]。出現以上情況可以報告分析結果,但表明系統發生變化,應盡快識別可能的不符合因素,及時采取措施,分析導致變化的原因,避免方法失控[5]。

3)方法失控。數據點在行動限以外;數據點在警告限和行動限之間,并且前兩個與該點相鄰的點中,有一個點在警告限和行動限區間范圍內。以上情況的分析結果不可靠,不能報告,應將該值從質量控制圖中移除,并且應對前次受控數據以后的樣品重新進行分析。同時應查找原因,通過判別粗大誤差、消除系統誤差以及改變精密度等方式來處理失控情況[6]。

由圖1(a)和圖1(c)可知,土壤中銅和鉛的數據點交替上下落在平均值附近,所有點均在警告限以內,表明方法受控,質量控制圖可以用于分析該檢測項目中的銅和鉛。圖1(b)中第20 次檢測數據為71.60 mg?kg－1,位于警告上限以外,圖1(d)中第18次檢測數據為63.80 mg?kg－1,在警告下限以外,這兩個數據雖然落在警告限和行動限之間,但前兩個與之相鄰的點落在警告限以內,表明方法受控,所以該兩組數據結果有效,可以報告。但應注意這兩次檢測可能存在失控趨勢,需要及時進行全流程測定,查明出現偏差可能的原因,識別潛在的不符合因素,如標準溶液是否過期,試劑是否污染,儀器是否出現問題等,查明后采取糾偏措施,預防將來檢測出現偏差。從整體看,25次檢測數據在合理范圍內波動,數值穩定,方法處于受控狀態。實驗室可以通過該質量控制圖對檢測結果進行監督。

實驗室通過繪制質量控制圖的方式,可以更清楚地了解檢測過程的變化,監控數據異常情況以及誤差的變化趨勢,當發現檢測數據與預先判據不相符時,能采取有效的糾偏措施對出現的誤差和失控情況進行修正,減少系統因素和隨機因素對檢測結果產生的影響,有效提高質控管理水平和檢測質量結果,降低檢測質量成本。本工作通過對土壤中4種重金屬元素的研究,表明質量控制圖能直觀反映檢測結果的受制情況,可用于這些檢測項目的內部質量監控,也為其他項目的檢測過程質量控制圖的建立與應用提供了具體的參考示例,是實驗室中有效的管理方式。