分析測(cè)試過(guò)程的質(zhì)量控制

分析測(cè)試過(guò)程的質(zhì)量控制主要內(nèi)容質(zhì)量控制是為保證實(shí)驗(yàn)室中得到的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精密度落在已知的置信概率下所采取的措施。分析測(cè)試過(guò)程質(zhì)量控制的目的是把分析誤差控制在允許限度內(nèi)，保證測(cè)定結(jié)果有與要求相應(yīng)的精密度和準(zhǔn)確度。為此，在分析測(cè)試過(guò)程中，可以采取下面這些措施來(lái)控制分析測(cè)試結(jié)果的質(zhì)量。一、空白檢測(cè)與檢出限空白是指化學(xué)分析檢測(cè)中，用于檢測(cè)的基體，已知此基體中不含目標(biāo)分析物，或目標(biāo)分析物含量為0?；瘜W(xué)分析空白檢測(cè)中，通常使用與樣品相同的檢測(cè)程序。根據(jù)基體的不同，分為試劑空白、樣品空白、標(biāo)準(zhǔn)溶液空白。1.空白對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響空白檢測(cè)值的大小及其分散程度，對(duì)分析結(jié)果的精密度和分析方法的檢測(cè)限都有很大的影響。空白檢測(cè)值的數(shù)值和重復(fù)性可以反映一個(gè)實(shí)驗(yàn)室水平，如實(shí)驗(yàn)室用水和化學(xué)試劑的純度、玻璃容器的潔凈度、分析儀器的精度和儀器的狀況、實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境污染情況以及檢驗(yàn)人員的水平和經(jīng)驗(yàn)等。在痕量或超痕量分析工作中必須全過(guò)程(取樣、樣品傳遞、貯存、處理及測(cè)定)控制樣品的被玷污，全過(guò)程的玷污產(chǎn)生的誤差通過(guò)空白檢測(cè)來(lái)校正。2.空白檢測(cè)和檢出限空白檢測(cè)是使用方法給出的程序，檢測(cè)試劑空白、不含目標(biāo)組分的樣品空白和標(biāo)準(zhǔn)溶液空白，以了解因試劑、基質(zhì)、器皿等因素所導(dǎo)致的污染情況。對(duì)這些污染情況加以評(píng)價(jià)，采取措施確保由于污染所導(dǎo)致的背景值足以低至可接受水平。評(píng)估污染情況是否可接受的標(biāo)準(zhǔn)是，空白樣的響應(yīng)值應(yīng)小于對(duì)應(yīng)的方法檢出限。每天測(cè)定兩個(gè)空白樣品，共測(cè)5～6天，計(jì)算測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差(sb)，由此計(jì)算出測(cè)定方法的檢出限(D.L)。如果檢出限高于標(biāo)準(zhǔn)分析方法中的規(guī)定值，說(shuō)明由試劑、蒸餾水及實(shí)驗(yàn)器皿等引起的系統(tǒng)誤差較大，應(yīng)采取措施降低空白值，直至檢出限合格為止。檢出限(limitofdeteection)是指樣品中可被(定性)檢測(cè)，但不需要準(zhǔn)確定量的最低含量(或濃度)，是在一定置信水平上，從統(tǒng)計(jì)學(xué)上與空白樣品區(qū)分的最低濃度水平(或含量)。方法檢出限是通過(guò)分析方法全部檢測(cè)過(guò)程后(包括樣品預(yù)處理)，目標(biāo)分析物產(chǎn)生的信號(hào)能以一定的置信度區(qū)別于空白樣品而被檢測(cè)出來(lái)的最低濃度或含量。國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)對(duì)分析方法的檢出限的規(guī)定是：在與分析實(shí)際樣品完全相同的條件下，做不加入被測(cè)組分的重復(fù)測(cè)定(即空白試驗(yàn))，測(cè)定次數(shù)盡可能多(試驗(yàn)次數(shù)至少為20次)。算出空白觀測(cè)值的平均值xb和標(biāo)準(zhǔn)偏差sb。在一定置信概率下，被檢出的最小測(cè)量值xL以下式確定：xL=xb+K‘sb式中：xb——空白多次測(cè)得信號(hào)的平均值；sb——空白多次測(cè)得信息的標(biāo)準(zhǔn)偏差；K‘——計(jì)算xL-xb(即K’sb)相應(yīng)的濃度或量即為檢出限：D.L=xL-xb/K=K‘sb/K式中：k——方法的靈敏度(即校準(zhǔn)曲線的斜率，其實(shí)際意義為待測(cè)物質(zhì)單位濃度或量所產(chǎn)生的分析信號(hào)值；)。為了評(píng)估xb和sb，實(shí)驗(yàn)次數(shù)必須至少20次。1975年，IUPAC建議對(duì)光譜化學(xué)分析法取K‘=3。由于低濃度水平的測(cè)量誤差可能不遵從正態(tài)分布，且空白的測(cè)定次數(shù)有限，因而與K‘=3相應(yīng)的置信水平大約為90%。此外，尚有將由式(1-40)可以知道，方法的檢測(cè)限與儀器的信噪比(信號(hào)與噪聲之比)有關(guān)，信噪比越高，檢出限越低。對(duì)于系數(shù)k，IUPAC(國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì))建議：光譜分析法取k=3，相應(yīng)的置信度為90％。直接電位法通過(guò)作圖法求得檢出限；氣相色譜法以產(chǎn)生2倍噪聲信號(hào)時(shí)的待測(cè)物質(zhì)濃度或量為檢出限，即取k=2。3.空白值的控制對(duì)于痕量和超痕量組分的測(cè)定，高和不穩(wěn)定的空白試驗(yàn)值，對(duì)測(cè)定結(jié)果影響很大?？煽康姆椒ㄊ前芽瞻字到抵量梢院雎圆挥?jì)的程度。控制空白值可從以下方面入手。①控制環(huán)境對(duì)樣品的污染。普通實(shí)驗(yàn)室空氣中的塵埃含有多種元素，對(duì)被測(cè)的含量組分有明顯的玷污。必要時(shí)應(yīng)采取局部或整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的防塵與空氣凈化措施，如使用超凈室。②提純化學(xué)試劑，降低試劑空白值。對(duì)于痕量和超痕量組分的測(cè)定應(yīng)采用高純?cè)噭?、高純水可以降低試劑?dǎo)致的空白值。③防止器皿對(duì)樣品的污染。材質(zhì)不當(dāng)或不潔凈的器皿會(huì)玷污樣品。痕量分析應(yīng)采用高純惰性材料制成的器皿，如聚四氟乙烯、透明石英制成的器皿。二、校準(zhǔn)曲線1.校準(zhǔn)曲線的繪制校準(zhǔn)曲線是表示目標(biāo)分析物濃度或含量和響應(yīng)信號(hào)之間的關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式或圖形。校準(zhǔn)曲線包括工作曲線和標(biāo)準(zhǔn)曲線。繪制校準(zhǔn)曲線時(shí)，一般可配制4～6個(gè)不同濃度的待測(cè)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用與樣品分析完全相同的分析步驟操作，最后以標(biāo)準(zhǔn)溶液中待測(cè)物質(zhì)的濃度或量為橫坐標(biāo)，以測(cè)量信號(hào)值為縱坐標(biāo)繪制的曲線為工作曲線。若標(biāo)準(zhǔn)溶液的分析步驟與樣品分析步驟不完全相同，得到的校準(zhǔn)曲線為標(biāo)準(zhǔn)曲線。校準(zhǔn)曲線一般可以直接測(cè)定，但如果樣品前處理較復(fù)雜導(dǎo)致被測(cè)組分損失，并不可忽略時(shí)，則應(yīng)和樣品同樣處理后再測(cè)定。為使分析結(jié)果的誤差限定在要求的范圍內(nèi)，樣品含量的測(cè)定范圍應(yīng)限制在校準(zhǔn)曲線的線性范圍內(nèi)，而且最好是取適量的樣品使被測(cè)樣品的含量落在校準(zhǔn)曲線的中部，這樣測(cè)定的誤差最小。校準(zhǔn)曲線的線性范圍一般為校準(zhǔn)曲線的最高含量值與檢測(cè)下限值之間。校準(zhǔn)曲線不可延長(zhǎng)使用，因?yàn)樾?zhǔn)曲線的斜率常因溫度、試劑批號(hào)、儀器等條件的變化而改變。在測(cè)定未知樣品的同時(shí)繪制校準(zhǔn)曲線是最佳的。否則，應(yīng)在測(cè)定樣品的同時(shí)，同時(shí)測(cè)定線性范圍內(nèi)中等含量標(biāo)準(zhǔn)溶液和空白溶液各兩份，取均值相減后，與已繪制的校準(zhǔn)曲線上相同點(diǎn)進(jìn)行核對(duì)。兩者的相對(duì)差值不得大于5％～10%，否則應(yīng)重新繪制校準(zhǔn)曲線。2.校準(zhǔn)曲線的線性線性檢驗(yàn)相關(guān)系數(shù)體現(xiàn)校準(zhǔn)曲線兩個(gè)變量的線性關(guān)系，決定校準(zhǔn)曲線的質(zhì)量和樣品測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。對(duì)于以4～6個(gè)濃度單位所獲得的測(cè)量信號(hào)值繪制的校準(zhǔn)曲線，一般要求其相關(guān)系數(shù)r≥0.997，否則應(yīng)查找原因加以糾正，重新繪制校準(zhǔn)曲線。影響校準(zhǔn)曲線線性關(guān)系的因素有：①分析方法本身的精密度；②儀器設(shè)備的精密度(包括量取標(biāo)準(zhǔn)溶液所用量器的準(zhǔn)確度)；③溶劑揮發(fā)造成濃度的變化；④檢驗(yàn)人員的操作水平等。3.校準(zhǔn)曲線的回歸用作圖的方法繪制的校準(zhǔn)曲線存在較大的誤差，并容易受到操作者的主觀因素的影響。因此，對(duì)于線性關(guān)系不好的校準(zhǔn)曲線，應(yīng)在消除可糾正因素的影響后，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)量信號(hào)值及其濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，建立回歸方程y=a+bx，再繪制校準(zhǔn)曲線。4.截距檢驗(yàn)和斜率檢驗(yàn)截距檢驗(yàn)是檢驗(yàn)校準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確度。將截距a與0作t檢驗(yàn)，當(dāng)取95%置信概率時(shí)，經(jīng)檢驗(yàn)無(wú)顯著性差異時(shí)，可將a視為0，方程簡(jiǎn)化為y=bx。當(dāng)a與0有顯著性差異時(shí)，表示回歸方程代表的校準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確度不高，應(yīng)查找原因予以糾正后重新繪制校準(zhǔn)曲線，線性和截距檢驗(yàn)合格后投入使用。斜率的大小可以反映方法的靈敏度。方法的靈敏度是隨實(shí)驗(yàn)條件的變化而改變的。實(shí)驗(yàn)條件相同時(shí)，隨機(jī)誤差導(dǎo)致斜率變化的允許范圍因分析方法的精度不同而異。如一般情況下，分子吸收分光光度法允許斜率的相對(duì)差值為5％，原子吸收分光光度法允許的斜率相對(duì)差值為10％。三、平行試驗(yàn)進(jìn)行平行樣測(cè)定是對(duì)測(cè)定進(jìn)行最低限度的精密度檢查。平行雙樣(也稱雙聯(lián)樣)的測(cè)定，有助于減小隨機(jī)誤差，有助于估計(jì)測(cè)定的精密度。一般標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定，檢驗(yàn)人員對(duì)同一樣品同時(shí)分取兩份(稱量取樣時(shí)，稱樣量盡可能相近)進(jìn)行平行樣品的測(cè)定，平行雙樣測(cè)定的結(jié)果應(yīng)小于方法規(guī)定的允許差(重復(fù)性限r(nóng))，也即兩個(gè)平行測(cè)定結(jié)果之差的絕對(duì)值不應(yīng)大于標(biāo)準(zhǔn)方法所規(guī)定室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差的2.83。若兩結(jié)果之差大于重復(fù)性限r(nóng)，必須再做2次測(cè)試。如標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液就是進(jìn)行4次平行測(cè)定。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室間測(cè)定的結(jié)果之差的絕對(duì)值應(yīng)小于再現(xiàn)性限R，也即應(yīng)小于室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差的2.83倍。例如測(cè)定試樣中某一含量為12mg/L的雜質(zhì)組分，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為3.1％，實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為4.2％，則室內(nèi)平行測(cè)定絕對(duì)差值應(yīng)小于1.0mg/L，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定值之差應(yīng)小于1.4mg/L。對(duì)于標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度時(shí)的規(guī)定參見(jiàn)GB/T601—2016化學(xué)試劑標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備。測(cè)定結(jié)果極差不能滿足標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定，需重新測(cè)定。必要時(shí)應(yīng)審查方法和(或)測(cè)試的精密度。四、測(cè)定回收率回收率是指檢測(cè)開(kāi)始前向樣品加入一定量的目標(biāo)分析物，或使用原有分析有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，通過(guò)特定的程序檢測(cè)所獲得樣品的目標(biāo)組分含量或濃度，與加入樣品中或存在于樣品中的目標(biāo)分析物含量或濃度的百分比。若要獲得高準(zhǔn)確度的測(cè)量結(jié)果，不可忽視樣品處理產(chǎn)生的誤差。在取樣和樣品處理過(guò)程中，被測(cè)組分發(fā)生分解、揮發(fā)或分離、富集不完全導(dǎo)致產(chǎn)生負(fù)的系統(tǒng)誤差，檢驗(yàn)過(guò)程中使用的器皿、化學(xué)試劑和環(huán)境可能導(dǎo)致正的系統(tǒng)誤差，而且也不可避免地引入隨機(jī)誤差。所以對(duì)樣品處理過(guò)程應(yīng)加以重視。在樣品處理過(guò)程中最佳的回收率是100％。實(shí)驗(yàn)室中通?？梢杂孟旅娴姆椒y(cè)定回收率。在測(cè)試樣品時(shí)，同時(shí)另取一份試樣，加入適量的標(biāo)樣，根據(jù)標(biāo)樣含量的已知值和實(shí)際測(cè)定值，可以計(jì)算出加標(biāo)回收率。加標(biāo)量不能太大，一般為試樣含量的0.5～2倍，且加標(biāo)后的總含量不應(yīng)超過(guò)測(cè)定的上限；加入的標(biāo)樣濃度應(yīng)較高，加入標(biāo)樣的體積應(yīng)較小，一般不要超過(guò)原試樣體積的1％，否則試樣的基體背景將會(huì)改變。加標(biāo)回收率在一定程度上可以反映測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。不過(guò)，加標(biāo)回收法測(cè)出的回收率有時(shí)不一定能反映樣品的實(shí)際回收率，因?yàn)榧尤氲臉?biāo)準(zhǔn)是一種簡(jiǎn)單的離子或化合物，樣品中被測(cè)組分的存在形態(tài)往往比較復(fù)雜，而且受其他組分的影響。采用與被測(cè)樣品組成相似的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(要求標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的基體盡可能與樣品基體相同)，用與樣品測(cè)定相同的方法(包括樣品處理步驟)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的保證值之比即為回收率?；厥章逝c樣品類型、處理方法、被測(cè)組分及含量水平有關(guān)，在有關(guān)的質(zhì)量保證手冊(cè)中，對(duì)例行分析回收率控制指標(biāo)做了原則性的規(guī)定，如果分析方法中未規(guī)定范圍值時(shí)，可以將加標(biāo)回收率目標(biāo)值規(guī)定為95％～105％，也可參照表1-12。表1-12加標(biāo)回收率與含量的關(guān)系被測(cè)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%<10-5>10-5>10-4>10-2加標(biāo)回收率/%60~11080~11090~11095~1