环境水质监测实验室质量控制剖析

1、环境水质监测实验室质量控制剖析 1、定义 对监测全过程进行技术上、管理上的全面监督，以保证监 测数据的准确可靠。 2、内容 监测全过程： 监测计划的制定；目的；监测项目；采样网络；采样频率； 采样时段；样品的运输和保存；分析的方法；实验室条件 （仪器设备、器皿的选择和校准、试剂溶剂和基准物质的选 用、清洁度）；人员培训；数据处理和结果表达以及编写有 关的文件指南和手册等。 第一节 质量保证的意义和内容 环境水质监测实验室质量控制剖析 3、为什么要进行质量保证？意义 环境监测对象成分复杂，且随即多变，时间空间 量级上分布广泛，不易准确测量，特别是在区域性、国 际间大规模的环境调查中，常需要在同一

2、时间内，由许 多实验室同时参加，同步测定（例：测长江，黄浦江的 水质），这就需要各个实验室从采样到结果所提供的数 据有规定的准确性和可比性，以及作出正确的结论。如 果没有一个科学的环境监测质量保证程序，由于人员的 技术水平，仪器设备，地域等差异，难免出现调查资料 互相矛盾，数据不能利用的现象，造成大量人力，物力 和财力的浪费。 环境水质监测实验室质量控制剖析 4、质量保证和质量控制 质量保证是对监测全过程进行技术，管理上的监 督，保证测试结果的准确性。控制质量，保证数据的可 靠可比性。提高分析的质量还得靠操作技术。 质量控制是质量保证的一部分，它主要是对实验 室的质量、管理进行监督，包括 实验

3、室内部质量控制自我质量控制的常规程序， 反映分析质量稳定性，包括空白试验、校准曲线核查、 仪器设备定期标定、平行样分析、加标样分析、密码样 品分析、质量控制图。 实验室外部质量控制（实验室之间）由常规监测 以外的中心监测站或其他有经验人来执行。常用方法： 分析标准样品。 环境水质监测实验室质量控制剖析 一、地表水监测断面的设置 1. 监测断面的设置原则 应在水质、水量发生变化及水体不同用途的功能区 处设置监测断面 （1）大量废水排入河流的居民区、工业区上下游； （2）湖泊、水库的主要出入口； （3）饮用水源区、水资源区域等功能区； （4）入海河流的河口处、较大支流汇合口上游和 汇合后与干流混合

4、处； （5）国际河流出入国际线的出入口处； （6）尽可能与水文测量断面重合。 第二节 水质监测采样质量保证 环境水质监测实验室质量控制剖析 2. 监测断面和采样点的设置 为评价完整江河水系的水质，需要设置背景断面、 对照断面、控制断面和削减断面；对于某一河段，只 需设置对照、控制和削减（或过境）三种断面。 (1)背景断面：设在基本上未受人类活动影响的河 段，用于评价一完整水系污染程度。 (2)对照断面：为了解流入监测河段前的水体水质 状况而设置。一个河段一般只设一个对照断面。 (3)控制断面：控制断面的数目应根据城市的工业 布局和排污口分布情况而定，设在排污区（口）下游， 污水与河水基本混匀处

5、。 (4)削减断面：是指河流受纳废水和污水后，经稀 释扩散和自净作用，使污染物浓度显著降低的断面， 通常设在城市或工业区最后一个排污口下游1500m以 外的河段上。 环境水质监测实验室质量控制剖析 对照断面对照断面 控制断面控制断面 削减断面削减断面 500m1500m 控制断面控制断面 河流监测断面设置河流监测断面设置 环境水质监测实验室质量控制剖析 A A B B C C D D E E F F G G A-A对照断面对照断面 G-G削减断面削减断面 B-B、C-C、D-D、F-F控控 制断面制断面污染源污染源 排污口排污口水流方向水流方向 自来水取水口自来水取水口 环境水质监测实验室质量

6、控制剖析 二、地表水采样时间和采样频率的确定 （1）饮用水源地全年采样监测12次。 （2）对于较大水系干流和中、小河流，全年采样监 测次数不少于6次。采样时间为丰水期、枯水期和平水 期，每期采样两次。 （3）流经城市或工业区，污染较重的河流，游览水 域，全年采样监测不少于12次。采样时间为每月一次 或视具体情况选定。底质每年枯水期采样监测一次。 （4）潮汐河流全年在丰、枯、平水期采样监测，每期 采样两天，分别在大潮期和小潮期进行，每次应采集 当天涨、退潮水样分别测定。 （5）背景断面每年采样监测一次，在污染可能较重的 季节进行。 环境水质监测实验室质量控制剖析 三、废水和污水采样点的设置 1.

7、 工业废水 （1）在车间或车间处理设施的废水排放口设置采样 点监测一类污染物；在工厂废水总排放口布设采样点， 监测二类污染物。 （2）已有废水处理设施的工厂，在处理设施的总排 放口布设采样点。如需了解废水处理效果，还要在处 理设施进口设采样点。 环境水质监测实验室质量控制剖析 2.城市污水 (1)城市污水管网的采样点设在：非居民生活排水 支管接入城市污水干管的检查井；城市污水干管的不同 位置；污水进入水体的排放口等。 (2)城市污水处理厂：在污水进口和处理后的总排 口布设采样点。如需监测各污水处理单元效率，应在各 处理设施单元的进、出口分别设采样点。另外，还需设 污泥采样点。 环境水质监测实验

8、室质量控制剖析 四、废水和污水采样时间和采样频率 工业废水和城市污水的排放量和污染物浓度随工 厂生产及居民生活情况常发生变化，采样时间和频率 应根据实际情况确定。 环境水质监测实验室质量控制剖析 水样的类型 （一）瞬时水样 瞬时水样是指在某一时间和地点从水体中随机采集 的分散水样。 （二）混合水样 混合水样是指在同一采样点于不同时间所采集的瞬 时水样的混合水样，有时称“时间混合水样”，以与其 他混合水样相区别。 （三）综合水样 把不同采样点同时采集的各个瞬时水样混合后所得 到的样品称综合水样。 环境水质监测实验室质量控制剖析 采集水样注意事项 (1)单独采样:SS、pH、DO、BOD5、油类、

9、硫化物、 余氯、放射性、微生物等项目； 充满容器:DO、BOD5和有机污染物等项目； 现场测定:pH、电导率、DO 同步测量:水文参数和气象参数。 (2)采样时必须认真填写采样登记表； 每个水样瓶都应贴上标签（填写采样点编号、采样 日期和时间、测定项目等）； 要塞紧瓶塞，必要时还要密封。 环境水质监测实验室质量控制剖析 五、水样的保存 1.水样保存的必要性 水样离开母体发生一系列变化 物理作用:挥发、吸附、沉淀 化学作用:氧化还原、氯化、吸收CO2、SO2 生物作用:细菌等微生物的活动，使待测组分发生变化。 环境水质监测实验室质量控制剖析 2.水样保存的方法: 1）冷藏或冷冻法 冷藏或冷冻的作

10、用是抑制微生物活动，减缓物理挥 发和化学反应速度。 2）加入化学试剂保存法 （a）加入生物抑制剂 HgCl2可抑制生物的氧化还原作 用；对测定酚的水样，用H3PO4调至pH为4时，加入 适量CuSO4，即可抑制苯酚菌的分解活动。 环境水质监测实验室质量控制剖析 (b) 调节pH值 测定金属离子的水样常用HNO3酸化 至pH为12，既可防止重金属离子水解沉淀，又可避免 金属被器壁吸附；测定氰化物或挥发性酚的水样加入 NaOH调至pH为12时， 使之生成稳定的酚盐等。 (c) 加入氧化剂或还原剂 测定汞的水样需加入 HNO3(至pH1)和K2Cr2O7(0.05%)，使汞保持高价态； 测定硫化物的

11、水样，加入抗坏血酸，可以防止被氧化； 测定溶解氧的水样则需加入少量硫酸锰和碘化钾固定溶 解氧（还原）等。 环境水质监测实验室质量控制剖析 第三节 监测实验室基础 合格的实验室和合格的分析操作人员是监测质量 达到规定水平的关键。监测实验室基础包括仪器（含 玻璃仪器）、试剂、试验用水及实验室环境（清洁度 和安全） 一、试验用水 水是最常用的溶剂，配制标准溶液及试剂，洗 涤玻璃仪器等均需大量使用，不同要求使用不同质 量的水，我国纯水分析表 环境水质监测实验室质量控制剖析 表 纯水分级表 级 别 电阻率 (25) /(Mcm) 制水设备用途 特16 混合床离子交换柱。 0.45m滤膜。亚沸蒸馏器 配制

12、标准水样 11016 混合床离子交换柱。石英蒸 馏器 配制分析超痕量ppb级物质用 的试液 2210 双级复合床或混合床离子交 换柱 配制分析痕量(ppb ppm)级 物质用的试液 30.52单级复合床离子交换柱 配制分析ppm级以上含量物质 用的试液 40.5金属或玻璃蒸馏器 配制测定有机物如(COD、 BOD5)等用的试液 第三节 监测实验室基础 环境水质监测实验室质量控制剖析 蒸馏水质量因蒸馏器的材料与结构而异 （一）蒸馏器： 1.金属蒸馏器 内壁为纯铜、黄铜、青铜，也有镀纯锡的，蒸馏水含微 量金属杂质，Cu 2 10200ppm ，电阻率 99.9%,仅含痕量金属杂质，不含玻璃溶出物，

13、电阻率 23，适用于配制对痕量非金属进行分析的试液 4.亚沸蒸馏器 石英制成的自动补液蒸馏装置，沸点以下缓慢蒸发，几乎不 含金属杂质（超痕量），适用于配制除可溶性气体和挥发性物质 以外的各种物质的痕量分析用试剂。作为最终的纯水装置与其它 纯水装置（如离子交换纯水器等）联用，所得纯水的电阻率高达 16以上，但一接触空气，5分钟内即迅速降至 2 第三节 监测实验室基础 环境水质监测实验室质量控制剖析 （二）去离子水 用阴、阳离子交换树脂以一定形式组合进行水处理，含金 属杂质极少，适用于配制痕量金属分析用的试液，但因为含树 脂浸出物和树脂崩解微粒，不适用于配置有机分析试液。 用自来水作为原水，不能直

14、接进离子交换树脂器，因为余 氯能破坏树脂使之很难再生，因此必须先曝气，自然曝气：夏 季 1 天，冬季 3 天 。急用可煮沸，搅拌，充气，冷却后使用。 用河水、湖水、塘水作为原水，应先沉淀、过滤 井水 含大量矿物质，硬度很高（Ca、Mg）应先蒸馏、 电渗析去除无机盐，延长树脂使用周期 第三节 监测实验室基础 环境水质监测实验室质量控制剖析 （三）特殊要求的纯水 1.无氯水 加还原剂（亚硫酸钠等）将余氯还原为Cl，玻璃蒸馏器 进行蒸馏 2.无氨水 加H2SO4 使pH Q0.01 则可疑值为离群值，应舍去 若Q0.05 Q Q0.01 则可疑值为偏离值 n值范围可疑数据为最小值X1时可疑数据为最大

15、值Xn时 37 810 1113 1425 12n 13 XX XX Q 1 1 XX XX Q n nn 3 2 XX XX Q n nn 11 13 XX XX Q n 2 2 XX XX Q n nn 1n 12 XX XX Q 2 1 XX XX Q n nn 11n 12 XX XX Q 第五节第五节 监测数据的统计处理和结果表达监测数据的统计处理和结果表达 环境水质监测实验室质量控制剖析 表9.6 狄克逊检验临界值（Qa）表 环境水质监测实验室质量控制剖析 (2)格鲁勃斯(Grubbs)检验法 是用于检验多组测定值均值的一致性和剔除多组测量值 中的离群均值,也可用于检验一组测量值一

16、致性和剔除一组测量 值中的离群值 方法: a.均值数据按顺序排列 b.计算总均值 和标准偏差 li xxxx , 21 x x s l i i x xx l s 1 2 1 1 l i i x l x 1 1 l i i x xx l l s 1 2 1 第五节第五节 监测数据的统计处理和结果表达监测数据的统计处理和结果表达 环境水质监测实验室质量控制剖析 c.可疑值为最大值（ ）时， d.根据测定值组数和给定的显著性水平 ，从表查临界 值 T e.若T T0.05 则可疑均值为正常均值 若T0.05 T0.01 则剔除 maxx x s xx T max 第五节第五节 监测数据的统计处理和结

17、果表达监测数据的统计处理和结果表达 环境水质监测实验室质量控制剖析 表9.7 格鲁勃斯检验临界值（Ta）表 环境水质监测实验室质量控制剖析 x sx 3.监测结果的表述 （1）算术均数 代表集中趋势 （2）用算术均数和标准偏差表示测定的精密度 代表集中趋势表示离散程度 S大，则 x 代表性小 (3)用（ ，Cv）表示结果sx %100 x s Cv 第五节第五节 监测数据的统计处理和结果表达监测数据的统计处理和结果表达 环境水质监测实验室质量控制剖析 一、名词解释 1.准确度：测定结果与公认的或假定的真值之间相符程度。 评价准确度方法 用某一种方法分析标准物质 加标回收法： 在样品中加入标准物

18、质，测定回收率 回收率= 加标试样测定值 - 试样测定值 加标量 *100% 加标量与待测物质浓度水平接近 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 环境水质监测实验室质量控制剖析 2、精密度：测定数据之间的符合程度 室内精密度： 是平行性和重复 性之和 平行性：同一分析方法对同一样品进 行双份或多份平行测定结果之间的符 合程度（同一分析人员、分析仪器、 分析时间） 重复性：分析人员、分析仪器、分析 时间三因素中至少有一项不相同时， 用同一种分析方法对同一样品进行2次 或2次以上测定结果之间的符合程度 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 环境水质监测实验室质量控制剖析 室间精密度 分

19、析标准溶液 再现性：不同实验室（三因素不同），用同一方法对同一样品 进行多次测定结果之间的符合程度 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 3、灵敏度 分析方法的灵敏度是指该方法对单位浓度或单位量的待测物质 的变化所引起的响应量变化的程度，它可以用仪器的响应量或其 他指示量与对应的待测物质的浓度或量之比来描述，因此常用标 准曲线的斜率来度量灵敏度。灵敏度因实验条件而变。 环境水质监测实验室质量控制剖析 4.空白试验 用蒸馏水代替试样 对试验用水要求： 空白试验值应低于方法的检出值 空白试验值偏高时，应全面检查空白试验用水、试剂空白， 量器和容器是否沾污、仪器性能及环境状况等 第六节第六节

20、实验室质量保证实验室质量保证 环境水质监测实验室质量控制剖析 5、校准曲线 校准曲线是用于描述待测物质的浓度或量与相应的测量仪器 的响应量或其他指示量之间定量关系的曲线。校准曲线包括工 作曲线（绘制校准曲线的标准溶液的分析步骤与样品分析步骤 完全相同）和标准曲线（绘制校准曲线的标准溶液的分析步骤 与样品分析步骤相比有所省略，如省略样品的前处理)。 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 环境水质监测实验室质量控制剖析 7、测定限 测定限分测定下限和测定上限。测定下限是指在测定误差 能满足预定要求的前提下，用特定方法能够准确地定量测定待 测物质的最小浓度或量；测定上限是指在测定定误差能满足预

21、 定要求的前提下，用特定方法能够准确地定量测定待测物质的 最大浓度或量。 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 6、检测限 某一分析方法在给定的可靠程度内可以从样品中检测出的 待测物质的最小浓度或最小量。所谓检测是指定性检测，即断 定样品中确定存在浓度高于空白值的待测物质。 环境水质监测实验室质量控制剖析 二、实验室内质量控制 实验室内部质量控制是实验室人员对分析质量进行自我控制 的过程。 控制方法： 比较实验（不同方法） 对照实验 （对标样进行平行分析） 加标、密码样品等（偶尔做的样品） 质控图是目前世界上最常用最有效的方法（经常做的样品） 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证

22、环境水质监测实验室质量控制剖析 （一）质量控制图的绘制及使用 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 环境水质监测实验室质量控制剖析 （一）质量控制图的绘制及使用 1 、均数控制图 起到监测的仲裁作用，是监测常规分析过程中可能出现的误 差，控制分析数据在一定的精密度范围内，保证常规分析数据 质量的有效方法。 具体做法： 配制控制水样：所有仪器经过校正、检查；所用试剂经过严 格检查；按目标配制标样，浓度在平时的均值范围内。稳定 性（在一定的保质期内） 每天测一次（平行样2个）不允许一天测两次（可以几天测 一次）连续20次以上，求 X ，S(标准偏差)，把测定数值作 图。 第六节第六节 实验室

23、质量保证实验室质量保证 环境水质监测实验室质量控制剖析 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 n x x i 2 ii i xx x 1 2 2 n n x x s i i 环境水质监测实验室质量控制剖析 均数控制图（精密级控制图）均数控制图（精密级控制图） 上控制限（上控制限（UCL） 上警告限（上警告限（UWL） 上辅助线（上辅助线（UAL） 中心线（中心线（CL） 下警告限（下警告限（LWL） 95%受控 受控 68% 下辅助线（下辅助线（LAL） x x+2s x+s x+3s x-s x-2s “失控失控”倾向倾向 下控制限（下控制限（LCL）x-3s 失控失控 抽样顺序抽样顺

24、序 5 10 15 20 测定值测定值 环境水质监测实验室质量控制剖析 落在 范围内的点数应约占总数的68%（至少13个 点），若少于50%，则分布不合适，此图不可靠，若连续7点 位于中心线同一侧，表示数据失控，此图不适用。 使用控制图： 每天分析样品时随机插入控制样，插入量10-15% 分析、检查控制样的结果，同时点入控制图，按控制样的结 果来判断未知样的分析质量是否处于控制状态。 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 sx 环境水质监测实验室质量控制剖析 如何检验分析过程是否处于控制状态？ （1）如此点在上、下警告限之间区域内，则测定过程处于控制状 态，环境样品分析结果有效； （2）

25、如果此点超出上、下警告限，但仍在上、下控制限之间的区 域内，提示分析质量开始变劣，可能存在“失控”倾向，应进 行初步检查，并采取相应的校正措施； （3）若此点落在上、下控制限之外，表示测定过程“失控”，应 立即检查原因，予以纠正。环境样品应重新测定； （4）如遇到7点连续上升或下降时（虽然数值在控制范围之内）， 表示测定有失去控制倾向，应立即查明原因，予以纠正； 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 环境水质监测实验室质量控制剖析 （5）即使过程处于控制状态，尚可根据相邻几次测定值的分布趋 势，对分析质量可能发生的问题进行初步判断。 当控制样品测定次数累积更多以后，这些结果可以和原始结

26、果一起重新计算总均值，标准偏差，再校正原来的控制图。 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 环境水质监测实验室质量控制剖析 例某一铜的控制水样，累计测定20个平行样，试作均数控制 图。 图9-10 均数控制图 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 环境水质监测实验室质量控制剖析 xb xb+2sb xb+sb xb+3sb 5 10 15 20 上控制限（UCL） 上警告限（UWL） 上辅助线（UAL） 控制基础 0 空白试验值控制图空白试验值控制图 2、空白试验控制图 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 空白值越小越好，所以空白试验控制图中没有下控制限和 下警告限，当实测

27、的空白试验值低于控制基线但逐步下降时， 说明实验水平有所提高。可酌情分次以较小的空白试验值取代 较大的空 白试验值， 重新计算 和绘图。 环境水质监测实验室质量控制剖析 例用二乙基二硫代基甲酸银Ag-DDC法测定砷时，测得空 白试验值，作精密度控制图。 图9-11 空白试验控制图 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 环境水质监测实验室质量控制剖析 准确度控制图准确度控制图 上控制限（UCL） 上警告限（UWL） 上辅助线（UAL） 中心线（CL） 下警告限（LWL） 下辅助线（LAL） P+3Sp 下控制限（LCL） 5 10 15 20 P+Sp P+2Sp P P-2Sp P-Sp P-3Sp 回收率% 加标回收率标准偏差Sp 加标量不大于3倍待测物质含量，加标后的测定值不得超出方法的 测定上限。 样品数 环境水质监测实验室质量控制剖析 例用双硫腙法测定水中痕量汞，加标量为0.4mg/（100mL），测 得加标回收率，作准确度控制图。 图9-12 准确度控制图 第六节第六节 实验室质量保证实验室质量保证 环境水质监测实验室质量控制剖析 3.多样控制图 图9-15 多样控制图 配制一组浓度不同，但 相差不大的控制样品，测定 时标准偏差视作为常数，绘 制控制图时，每次随机取某 一浓度控制样品进行测定。 在对不同浓度控制样品进行 至少20次测定以后，计算它 们的