广西环境检测实验室土壤重金属检测能力验证

引用本文

黄小佳, 许园园, 卢秋, 邓敏军. 广西环境检测实验室土壤重金属检测能力验证[J]. 广西科学院学报, 2016, 32(4): 294-298.

HUANG Xiaojia, XU Yuanyuan, LU Qiu, DENG Minjun. Guangxi Environmental Laboratorial Proficiency Testing for Heavy Metals in Soil[J]. Journal of Guangxi Academy of Sciences, 2016, 32(4): 294-298 .

广西环境检测实验室土壤重金属检测能力验证

黄小佳 , 许园园 , 卢秋 , 邓敏军

广西壮族自治区环境监测中心站，广西南宁 530028

收稿日期: 2016-04-15; 网络优先数字出版时间: 2016-08-26

* 环保公益性行业科研专项项目(201309050)和自治区特聘专家岗位项目(10-108-27H)资助

作者简介: 黄小佳(1981-)，男，工程师，主要从事环境监测研究工作

** 通信作者: 许园园(1985-)，女，工程师，主要从事环境监测与质量控制研究, E-mail:81690246@qq.com

摘要: 【目的】了解广西环境检测实验室检测土壤中重金属砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)的能力。【方法】采用分割水平对样品进行检测, 并利用四分位稳健统计方法对广西33个实验室的检测能力进行评价。【结果】 32家实验室完成汞、铅、镉、砷4个项目的检测，1家实验室完成铅、镉2个项目的检测。砷的检测满意率81.3%，铅的检测满意率75.8%，镉的检测满意率66.7%，汞的检测满意率71.9%。32家完成4个检测项目的实验室中有18家检测结果满意，满意率56.25%。【结论】广西环境检测检测实验室具备较好的土壤重金属检测能力。

关键词: 能力验证重金属检测能力

Guangxi Environmental Laboratorial Proficiency Testing for Heavy Metals in Soil

HUANG Xiaojia , XU Yuanyuan , LU Qiu , DENG Minjun

Guangxi Zhuang Autonomous Region Environmental Monitoring Center, Nanning, Guangxi, 530028, China

Abstract: 【Objective】 To understand Guangxi environmental laboratorial capabilities of testing heavy metals such as Arsenic, Lead, Cadmium and Mercury. 【Methods】 With split level sample design and robust statistics, 33 laboratories' testing capabilities were evaluated. 【Results】 32 laboratories had completed the testing for Mercury, Lead, Cadmium and Arsenic, and 1 laoratory had completed the testing for Lead and Cadmium.The satisfaction rates of heavy metals testing were:81.3% for Arsenic, 75.8% for Lead, 66.7% for Cadmium and 71.9% for Mercury.18 of 32 laboratories which completed 4 testing items were evaluated as satisfaction, and the satisfaction rate was 56.25%. 【Conclusion】 Guangxi environmental testing laboratories had decent capabilities of testing heavy metals.

Key words: proficiency test heavy metals detection capability

0 引言

【研究意义】随着我国工业的迅速发展，土壤重金属污染日益严重^[1-3]。土壤中的重金属不能被降解，易通过食物链在植物、动物、人体内累积，对生态系统和人体健康有严重威胁^[4-5]。因此，如何准确分析土壤重金属含量，为管理者和决策者提供参考依据，已成为环境监测机构的首要任务。【前人研究进展】环境检测实验室能力验证的目的是为了确定其是否具备检测能力，确保实验室维持较高的检测水平，是判断和监控实验室检测能力的重要手段^[6-8]，如生活饮用水中铁、锰检测能力验证^[9]、饮料中铜检测能力验证^[10]、药品中水分检测能力验证^[11]等。【本研究切入点】广西环境检测实验室对土壤中重金属砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)的检测的能力验证未见有过报道。【拟解决的关键问题】了解广西环境检测实验室对土壤中As、Pb、Cd、Hg的检测能力，采用分割水平样品设计和四分位稳健统计对广西33个实验室的检测能力进行评价。

1 材料与方法 1.1 实验室选择及样品发放

广西共有35个实验室参加本次能力验证。为了保证能力验证公正客观，也为了保护实验室的权益，对每个实验室均赋予一个代码1~35，统计分析结果均以代码给出。

能力验证采用分割水平样品设计，向每个实验室发放2种检测样品各1瓶。检测样品采用玻璃瓶分装，由国家地质实验测试中心配制，均匀性良好，并从技术上确认各实验室的检测浓样之间不存在显著性差异。

1.2 重金属检测方法选择

目前已发布的土壤重金属检测方法主要有分光光度法、原子吸收分光光度法(AAS)、冷原子吸收法(CV-AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。本次能力验证不限定检测方法，各实验室按照日常检测程序进行检测。

1.3 统计分析及评价方法

能力验证采用分割水平样品检测、四分位稳健统计技术^[12-13]。主要统计参数：实验室结果数量(N)、中位值(M)、标准四分位间距(NIQR)、上四分位值(Q₃)、下四分位值(Q₁)、稳健变异系数(Robust CV)、最小值(Min)、最大值(Max)、极差(Range)、标准化和(S)、标准化差(D)。计算公式：ZB_i=[S_i-中位值(S)]/IQR (S)×0.7413；ZW_i=[S_i-中位值(D)]/[IQR (D)×0.7413]。

利用Z比分数对实验室的能力进行判定，判定的标准分为3种情况：(1) |Z|≤2表示结果满意；(2) 2 < |Z| < 3表示结果有问题(结果可疑)；(3) |Z|≥3表示结果不满意(结果离群值)。

2 能力验证结果

35个报名实验室有33个实验室按时提交结果，其中32家实验室完成汞、铅、镉、砷4个项目，1家实验室完成铅、镉2个项目。从检测结果分布看，整体数据近似于正态分布。

2.1 主要稳健统计参数

表 1结果显示，Pb的a样中位值与配制值一致，其余被测组分的a、b样的中位值与配制值的相对偏差范围为0.4%~1.6%，说明本次能力验证所得中位值与配制值基本一致。

表 1 分析结果中位值与样品配制值的相对偏差 Table 1 Analyzed the relative deviation between the position value and the sample preparation value in test results

表 2结果显示，各样品稳健变异系数介于3.18%~9.88%，可见参加本次比对的实验室数据分散程度小，集中度较高，也表明这些项目检测水平的差距较小，整体分析水平较高。

表 2 主要稳健统计参数 Table 2 The main parameters of robust statistics

检测项目 Test items		结果数 Number	中位值 Med	标准化 IQR Norm IQR	稳健变异系数 Robust CV (%)	最小值 Min	最大值 Max	极差 Range
As	样品a Sample a	32	11.7	0.54	4.59	11.0	13.6	2.60
	样品b Sample b	32	15.4	0.59	3.85	11.9	17.7	5.80
	标准化和 Norm sum	32	19.1	0.79	4.12	16.7	22.1	5.44
	标准化差 Norm difference	32	2.76	0.18	6.65	0.141	3.182	3.041
Pb	样品a Sample a	33	28.0	0.89	3.18	5.22	36.6	31.4
	样品b Sample b	33	39.0	1.93	4.94	5.03	43.8	38.8
	标准化和 Norm sum	33	48.2	1.52	3.15	7.25	53.4	46.1
	标准化差 Norm difference	33	8.06	1.52	18.9	0.134	10.2	10.0
Cd	样品a Sample a	33	0.150	0.015	9.88	0.00	1.25	1.25
	样品b Sample b	33	0.105	0.004	4.24	0.000	0.830	0.830
	标准化和 Norm sum	33	0.182	0.012	6.61	0.000	1.471	1.471
	标准化差 Norm difference	33	0.030	0.009	29.3	0.000	0.297	0.297
Hg	样品a Sample a	32	0.057 2	0.003 8	6.58	0.018 0	0.692	0.674
	样品b Sample b	32	0.073 5	0.005 5	7.46	0.020 0	0.573	0.553
	标准化和 Norm sum	32	0.092 1	0.003 8	4.17	0.027 0	0.894	0.868
	标准化差 Norm difference	32	0.012 0	0.003 3	27.4	0.000 6	0.084 1	0.083 6

表 2 主要稳健统计参数 Table 2 The main parameters of robust statistics

2.2 实验室总体能力

表 3结果显示，32个完成4个检测项目的实验室中有18个实验室检测结果满意，满意率56.2%，表明广西环境检测实验室具备较强的土壤检测能力。

表 3 实验室的总体能力状况统计 Table 3 Participating laboratories general statistical survey

从表 4可以看出：(1) 4个项目实验室间Z比分数(ZB)满意率为66.7%~90.6%，实验室内Z比分数(ZW)满意率为84.4%~90.9%。(2) 4个项目实验室间Z比分数(ZB)满意率排序为As > Pb > Hg > Cd，实验室内Z比分数(ZW)满意率排序为Pb > As > Cd > Hg。表明，各参加能力验证的实验室检测As、Pb的能力较强，检测Hg的能力一般，检测Cd的能力较差，有待提高。

表 4 各项目检测结果汇总 Table 4 Summary of test results for each item

2.3 检测方法分析

从表 5结果可以看出，参加能力验证的实验室所用检测方法主要有原子吸收分光光度法(AAS)、化学法、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、冷原子吸收法(CV-AAS)等。其中采用AAS检测Pb和Cd的实验室均为29家，占比87.9%；采用AFS法检测As和Hg的实验室分别为29家和27家，占比分别为90.6%和84.4%。可以看出，AAS法检测Pb和Cd，AFS法检测As和Hg等经典检测方法仍然被绝大多数实验室采用，且检测结果满意率较高。其中有6家实验室用CV-AAS法检测Hg，满意率为100%，可见，用CV-AAS法检测Hg能够满足日常工作的要求。

表 5 检测方法统计 Table 5 Statistical test methods

3 结论

砷的能力验证结果表明，原子荧光法为广西实验室采用最多的检测方法，且准确度和精密度较高^[14]。化学法虽然操作过程较为复杂，但能保证数据的准确度和精密度，也是一种经典方法。铅和镉的能力验证结果表明，原子吸收法在广西实验室占主导地位，ICP-MS法尽管在检测过程准确度和精密度较高^[15-16]，但该方法对实验人员素质要求也高，因此，需提高实验室人员检测水平。同时，镉的结果满意率在四个项目中最低，在今后的工作中，需进一步提高仪器设备、人员素质。汞的能力验证结果表明，原子荧光法作为经典方法依然被大部分实验室使用，而冷原子吸收法^[17-18]测定准确度较高，且仪器操作相对比ICP-MS相对简单，已被越来越多实验室使用。

总之，本次能力验证较全面的展现了广西环境检测实验室土壤重金属的检测能力，大部分实验室已具备较好的土壤重金属检测能力。

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广西科学院学报 2016, Vol. 32 Issue (4): 294-298	PDF