水質分析工藝及其質量控制途徑探索

陸璐（新疆維吾爾自治區水文局　新疆　烏魯木齊　830000）

水質分析工藝及其質量控制途徑探索

陸璐
（新疆維吾爾自治區水文局新疆烏魯木齊830000）

水質分析的質量控制工作，是實驗室進行水質檢測的基礎性工作，同樣也是獲取準確數據的重要措施。本文結合工作實際，從水質分析工藝的類別及選擇出發，并著重就水質分析工藝中的質量控制措施與途徑進行了探索與研究。

水質分析；質量控制；途徑

當前，我國水資源浪費及水資源短缺現象仍非常嚴重，水質安全問題也日益受到全社會的廣泛關注，它直接關系到人們的身體健康、社會的安定以及國民經濟的發展。近年來，為滿足各城鎮、鄉村用水水質的安全需要，水質分析工藝也得到了迅速發展與廣泛的應用。然而，水質分析是一個非常復雜的工藝過程，包括了水樣采集、保存、運輸、預處理，以及分析方法的選擇、操作、數據記錄、數據處理、綜合評價等多個環節，為了保證分析數據結果能夠準確反映水質的現狀，必須采取有效的質量控制措施，以盡量減少和避免水質分析過程中誤差的出現，進而有力確保水質分析結果的準確與可靠。

1　水質分析工藝的類別及質量控制的目的

1.1水質分析工藝的類別與選擇

水質分析工藝根據工藝原理以及檢測對象的不同，主要可分為化學分析法與儀器分析法兩類。

（1）化學分析法

化學分析法是以水質的化學反應為基礎的分析方法，其特點是分析方法的操作簡便、成本較低、分析結果較為精密準確，較為適用于檢驗水質中較高含量的成分。化學分析法又主要分為重量分析法和滴定分析法（酸堿滴定法、配位滴定法、沉淀滴定法等）兩類。

（2）儀器分析法

儀器分析法是根據水質中被測物質的物理性質或化學性質進行分析的方法，它通常需要配備較高精密度的儀器，因此分析結果通常具備很高的靈敏度與較低的檢出限，但是儀器的價格較高，日常維護檢修也較為嚴格。儀器分析法主要適用于檢驗水質中的微量成分，主要可分為色譜分析法、電化學分析法、光學分析法、流動注射分析法等幾類。

在以上兩種水質分析工藝的選擇時，需要綜合考慮到以下多種因素：一是應考慮到分析工藝的靈敏性，需要詳細了解水質被測成分的濃度、含量范圍；二是應考慮到分析工藝的精密度和準確度；三是應綜合考慮到分析工藝的操作難易度、抗干擾能力、操作處理速度、儀器費用等各個方面。通過結合多種因素進行考慮與選擇，最終得出最適宜的分析工藝。

1.2水質分析工藝質量控制的目的

（1）水質分析工藝的質量控制，是以統計學原理與假設為依據，以認識和估計實驗過程中所存在的誤差，便于及時發現誤差的來源，并采取有效的糾正措施，從而將誤差減小到允許的限值范圍以內，以獲取準確、可靠的測試結果。

（2）水質分析工藝的質量控制過程，重點是通過對控制水質樣品檢驗結果的偏差值，來評價分析工藝的準確度；并通過對控制水質樣品重復測定之間的偏差值，來評價分析工藝的精密度。

圖1　均值質量控制圖示意圖

2　水質分析工藝的質量控制措施與途徑

2.1質量控制圖的繪制與應用

質量控制圖是一種保障水質分析工藝質量的有效措施，它能及時發現水質分析工藝中誤差的異常變化，并通過數據的有效性檢驗，以采取必要的糾正措施，從而避免分析結果出現質量惡化或者質量失控問題。

（1）質量控制圖的繪制

質量控制圖是一種繪制有控制限與警告限的統計圖，它主要由中心線、上下警告限、上下控制限以及上下輔助線等幾部分所組成。其中，中心線可作為分析結果的預期值，上下警告限區域內可作為分析結果的目標值，上下控制限區域內可作為分析結果的受控制區域，即水質測定值的可接受范圍。

在進行質量控制圖繪制時，應將水質分析數據結果假設為正態分布，并以實驗次數為橫坐標，實驗結果為縱坐標，并根據計算均值與標準差決定分析工藝的警告限與控制限，將20批次的數據根據順序在相應的位置上構建出質量控制圖。要求在繪制完成以后，還應當在圖上標明分析工藝方法、控制指標、測定項目、溶液濃度、繪制日期等內容。

（2）質量控制圖的應用

質量控制圖可作為水質分析結果的質量評價與質量控制的工具，應用最為廣泛的是均值質量控制圖，它要求對質量控制樣品與測試物質采用相同的工藝進行20次以上的分析，并且每次平行分析兩份，如下圖1所示。

在具體應用時，可根據水質分析項目的分析頻率以及分析人員的技術水平，每相隔一段時間，選取兩份平行的控制樣品與測試樣品同時檢驗，然后將測定結果依次標注在質量控制圖中。如果測定結果在控制限或者警告限以內，則說明水質分析結果控制在一定置信水平以內；如果測定結果超出控制限或警告限，則應停止分析工作，并及時采取相應的措施以糾正誤差。

2.2校準曲線的質量控制

校準曲線是用于描述被測物質濃度與檢驗儀器相應信號之間的定量線性關系的曲線，它主要包括了工作曲線與標準曲線兩類。在大部分水質分析工藝方法中，如分光光度法、色譜分析法、電化學分析法等，都需要通過與校準曲線進行比較，以計算被測物質的含量。而由于校準曲線在繪制與應用過程中，容易存在較大的隨機誤差，并會以系統誤差的方式出現在分析結果當中。因此，必須加強對校準曲線的質量控制，這也是保證水質分析結果質量的重要途徑之一。校準曲線繪制與應用時的質量控制要點，主要包括了以下幾個方面：

（1）對于標準水質的測定，應先做空白實驗，然后再繪制校準曲線。一般的繪制方法是，在測量范圍內，所配制的標準溶液的濃度值應較為均勻的分布在測量范圍內，要求已知濃度點應≥6個（含空白濃度），然后再根據儀器響應信號與溶液濃度值進行繪制。在繪制時還應當考慮到容器與量器的影響，要求所采用容器與量器均應當檢驗合格，并與校準曲線之間相配套。

（2）校準曲線的繪制，應當與批樣水質測定工作同步進行。在對曲線誤差進行校正以后，校準曲線可采用二乘法對水質分析結果進行回歸處理。要求校準曲線相關系數的絕對值不得＜0.999，否則應當分析工藝的實驗方法、操作過程、儀器使用等因素上查找原因，在糾正以后方可重新繪制。

（3）應用校準曲線進行水質測定時，應當盡量采用曲線的直線部分作為水質分析的最佳測定范圍，不得將測定范圍任意外延。在理想狀況下，測定過程中檢驗儀器的響應信號是不漂移的，為保證響應信號的準確與穩定，在實驗前就應當做好檢驗儀器的校準工作。

2.3空白實驗的質量控制

空白實驗即采用蒸餾水替代試樣水質的測定實驗，從水質分析值中去除空白值，即可得出水質分析值的校正值。通過空白值，可以用于估計來自純水、試劑中的雜質，也可得出每個分析步驟中所帶來的沾污等。因此，必須加強空白實驗的質量控制，以保證水質分析結果的質量。其質量控制措施，主要有以下幾方面：

（1）影響空白實驗的主要因素包括了器皿的潔凈程度、試劑配制質量、實驗用水質量、試劑純度、計量儀器性能以及分析人員操作水平等等。為此，必須采取嚴格的控制措施，以盡量降低器皿、溶劑、試劑、儀器等因素對空白實驗的干擾作用，并通過培訓和技術指導等方式，以盡可能提高水質分析人員的操作水平與技能水平，從而使得空白值的測定能始終處于很小的波動范圍。

（2）由于空白實驗中空白值的重復性與大小，將直接影響到水質分析結果的準確度以及檢出限。當發現空白值高于水質分析工藝的檢出限時，必須暫停分析操作，直到將污染源消除之后方可繼續進行。

2.4檢出限的質量控制

檢出限即是指在某水質分析工藝所給定的置信水平范圍以內（通常為≤95%），從水質樣品中測定出被測物質的最小濃度值。檢出限的大小，主要受到檢驗儀器的穩定性、靈敏性，以及空白實驗中空白值波動的影響。以光學分析法為例，檢出限DL可用下列方程式表達：

（1）

在上式（1）中，DL為檢出限的估算值；K為光學分析法根據一定置信水平所確定的系統，當置信水平范圍約為90%時，K=3；xb是指空白實驗多次測定所得到的標準偏差值；S則是指該光學分析法的靈敏度，即該水質分析工藝方法對單位濃度，或者單位量被測物質所產生響應量的變化程度。在水質分析工藝的實施過程中，當檢出限的估算值小于或者等于該分析工藝的規定值時，則判定該工藝方法的應用為合格；如果檢出限的估算值大于工藝的規定值時，則應檢查原因并糾正錯誤，直至檢出限合格為止。

2.5精密度檢驗

精密度是指采用某水質分析工藝方法時，在受控狀態下重復測定某一水質樣品時測定值之間的一致性和相似性程度。一般情況下，在水質分析中可采用高（5% ～10%）、中（15%）、低（20%）三種濃度的標準溶液，然后用相同的分析工藝方法進行多次水平測定，并將各種溶液分散在一段較長時間內進行分析，計算其相對標準偏差值，從而正確評價與檢驗該分析工藝方法的精密度。當所得到的標準偏差值越小時，該水質分析工藝方法的精密度也越好。

2.6準確度檢驗

準確度是反映該水質分析工藝方法的隨機誤差以及系統誤差的綜合性指標。通常情況下，可以用測量標準參考物質的方法，或者將不同濃度的標準物質添加到被測水質樣品中作回收率測定的方法，用于正確評價與檢驗該水質分析工藝方法的準確度。

以加標回收率的測定方法為例，它能有效反映出水質分析結果的準確度。在回收率的分析過程中，加標的主要原則是：一是添加物質的形態應當與被測物的形態相同；二是添加物質的濃度應當合理，添加量應當控制在校準曲線的低濃度范圍以內；三是添加物質后，水質樣品的體積應無明顯變化，否則在計算回收率時應當加以考慮這一因素。

3　總結

本文從水質分析工藝的類別及選擇出發，并著重就水質分析工藝中的質量控制措施與途徑進行了探索與研究。水質分析是一個非常復雜而且系統的工藝過程，為了能保證分析數據結果能夠準確反映水質的現狀，必須采取質量控制圖繪制、校準曲線繪制、空白實驗質量控制、精密度檢驗、準確度檢驗等各種切實有效的質量控制途徑與措施，從而盡可能的減少水質分析中的誤差，確保分析結果的準確與可靠。陜西水利

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（責任編輯：李蕊）

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