對土壤中六價鉻檢測能力驗證計劃報告的研讀和探討

馮毅明，袁敏婷

(佛山市南海生態環境監測站，廣東 佛山 528200)

引言

土壤作為環境的重要組成部分，是人類賴以生存的自然環境和生產生活的重要資源。土壤中六價鉻毒性高，容易遷移造成地下水污染，是建設用地土壤污染風險篩選及管控的45項必測項目之一，這在客觀上要求我國相關實驗室應具備檢測土壤中六價鉻的能力。IERM T22-30《土壤中六價鉻檢測》[1]能力驗證計劃結果的總結報告，是由生態環境部環境發展中心環境標準樣品研究所（以下簡稱“標樣所”）依據ISO/IEC17043的要求運作能力驗證計劃，由標樣所技術負責人審核并批準發布的。本次能力驗證計劃旨在了解該領域相關實驗室的檢測能力，幫助實驗室發現土壤中六價鉻檢測中可能存在的問題，為實驗室提供外部質量保證，從而提高檢測數據的有效性、可比性。南海生態環境監測站實驗室參加了此能力驗證計劃，共71家實驗室中位值為6.34 mg/kg，該站結果為6.02 mg/kg，標準化IQR為1.083，實驗室間z比分數為-0.30，評價結果為滿意。

1 本次計劃的情況

1.1 統計分析指標

依據《能力驗證結果的統計處理和能力評價指南》（CNAS GL002：2018），本次計劃對參加實驗室報告的檢測結果采用穩健統計方法處理。通過主要統計分析指標：結果數、標準化IQR、中位值、穩健z 比分數、指定值的不確定度、穩健CV、最小值、最大值、極差來說明。以標準化IQR作為本次能力驗證計劃的評定標準差。中位值作為指定值，粗大誤差的結果（大于指定值±10×標準化IQR）將被處理并在數據集中剔除。這九個統計量如表1所示。

表1 主要統計分析指標

1.2 計劃概況及樣品特性量值保證

本次能力驗證計劃共制備了兩個批次的樣品：a樣和b樣，其中b樣為檢測樣品，a樣為干擾樣品。檢測樣品為陜西省某地區土壤樣品，由標樣所制備，采用30 mL 塑料瓶分裝，依據CNAS-GL003：2018《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》的規定，在分發前完成樣品的均勻性檢驗，采用隨機抽樣的方法從所制備的兩批檢測樣品中各抽取10瓶樣品檢驗，每個樣品平行測定2次。總均值為5.16 mg/kg，相對標準偏差RSD(%)為4.50，樣品瓶間不均勻性標準偏差Ss≤0.3σ（此處能力評定標準差σ為標準化IQR），說明樣品的均勻性能夠滿足本次能力驗證計劃的要求；在實驗室結果回收之后，隨機抽取3瓶樣品，每個樣品平行測定2次，完成樣品的穩定性檢驗。總均值為5.16 mg/kg，相對標準偏差RSD(%)為0.08，檢測樣品的穩定性標準偏差：（此處能力評定標準差σ為標準化IQR），說明本次能力驗證所制備的檢測樣品能夠確保在能力驗證計劃實施周期內樣品特性量值保持穩定，滿足本次計劃的要求。

1.3 統計分析檢測結果

本次計劃共71家實驗室在規定的時間內提交了檢測結果。參與的實驗室均采用堿溶液提取-火焰原子吸收分光光度法。所有提交結果的實驗室均按要求對土壤中六價鉻按日常檢測程序重復測定2次，測定結果均以干重表示，單位為mg/kg，保留3位有效數字。71個實驗室的檢測結果評價匯總表如表2所示，結果表明：結果數（N）為71，滿意結果數為64，滿意率為90.1%；有問題結果數為5，有問題率為7.0%；不滿意結果數為3，不滿意率為2.8% 。主要穩健統計量匯總表見表3。

表2 參加的71個實驗室的檢測結果評價匯總表 單位：mg/kg

表3 主要穩健統計量匯總表

2 研讀探討

這次能力驗證計劃中位值為6.34，標準不確定度為0.163，符合不確定度范圍內的結果只有8個；結果滿意值∣z∣≤2 的范圍比較寬，表明結果值分散性程度較大。雖然相關實驗室已經具備土壤樣品六價鉻的檢測能力，但仍要進一步提高該項目測定的準確性。這次能力驗證的特性量值即總均值是5.16 mg/kg，結果由標樣所測定，旨在保證測試試樣的均勻性和穩定性，與71個實驗室分析出來的中位值6.34 mg/kg 也存在一定差異。因為土壤中六價鉻是一個程序定義量，需要由多家實驗室協作定值。土壤六價鉻國家標準物質正是提高實驗室該項目分析準確性的重要保證：在遵循最小取樣量5.0 g的前提下，提取方法嚴格執行HJ 1082-2019[2]標準，測量方法釆用了原子吸收光譜法（AAS）、電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）和電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）來實現定值。定值單位包括上海市環境監測中心等十家知名單位，其中上海市環境監測中心，正是HJ 1082-2019[2]標準的起草單位。目前堿溶液提取－火焰原子吸收分光光度法測定土壤和沉積物中六價鉻的研究在我國取得了階段性的成果，也因為方法成本低、儀器普及率高的特點獲得了檢測實驗室的廣泛應用。但在實際應用中也出現了一些問題，如前處理流程長、檢出限高；樣品中鹽分容易造成燃燒頭堵塞，導致靈敏度進一步降低；對低濃度樣品的檢測存在一定的局限性，不便于大批量樣品的檢測等。針對以上情況，對其他分析方法的研究仍在不斷開展[3]。

3 試樣制備上的細化

HJ 1082-2019[2]標準堿溶液提取過程：準確稱取5.0 g（精確至0.01 g）樣品置于250 mL的燒杯中，加入50.0 mL堿性提取溶液，再加入400 mg 氯化鎂和 0.5 mL磷酸氫二鉀-磷酸二氫鉀緩沖溶液。放入攪拌子，用聚乙烯薄膜封口，置于攪拌加熱裝置上。常溫下攪拌樣品5 min 后，開啟加熱裝置，加熱攪拌至90～95 ℃，保持 60 min。取下燒杯，冷卻至室溫。用0.45 μm濾膜抽濾，將濾液置于250 mL的燒杯中，使硝酸調節溶液的pH值至7.5±0.5。將此溶液轉移至100 mL的容量瓶中，用水定容至標線，搖勻，待測。監測站使用兩臺磁力攪拌水浴鍋（金壇市精達儀器制造有限公司）作為攪拌加熱裝置，每臺帶有4個獨立加熱及攪拌控制的水浴鍋，一次能處理8份試樣，滿足日常分析量。用已計量檢定的標準水銀溫度計校準水浴鍋溫度，控制溫度在92.5 ℃，并保持恒溫。因為試樣置于250 mL燒杯中，經測試，選用長度4 cm規格的攪拌子要比2.5 cm的攪拌更加充分。燒杯使用夾具固定，避免燒杯在水浴中抖動位移，能同時保證攪拌子不亂晃動，攪拌子轉速控制在試液不飛濺且轉速盡量快的程度，經測試轉速在600～700 r／min。用聚乙烯薄膜封蓋燒杯時，加橡皮筋固定，密封性更好，能減少燒杯內的熱量傳遞損失，但為防止加熱后燒杯內氣體膨脹過大，令聚乙烯薄膜鼓起，可用針在聚乙烯薄膜上戳一小孔。使用6臺HPVF便攜式真空抽濾裝置（廣州市厚普儀器有限公司）同時抽濾，以提升效率。上述是我站在試樣的制備上與標準方法的對比和細化，可供參考。經多次分析實踐，通過改進細節，能使分析結果更接近真值。

4 結語

通過研讀IERM T22-30《土壤中六價鉻檢測》能力驗證計劃報告[1]，檢驗了該監測站實驗室在該領域的檢測能力，幫助實驗室發現土壤中六價鉻檢測中存在的問題，為日后進一步提高檢測數據的準確性、有效性、可比性打下基礎，也為我站實驗室順利擴項，提供了外部質量保證。土壤中六價鉻是一個程序定義量，其試樣制備步驟最為關鍵。我們通過不斷地分析實踐，準確測定土壤六價鉻國家標準物質以優化試樣制備步驟，摸索提高效率的方式方法。期待各大實驗室在土壤六價鉻國家標準物質準確測定的基礎上，建立檢出限更低、效率更高，更適合大批量、低含量樣品的檢測方法。