化学检测实验室认可中涉及的检测方法、样品及结果报告

孙培琴，陈延青，杜兵，常海，安子怡，姜辉

(1.中国合格评定国家认可中心,北京 100062;2.国家环境分析测试中心,北京 100029;3.西安近代化学研究所,西安 710065;4.国家地质实验测试中心,北京 100037;5.山东省青岛生态环境监测中心,青岛 266003)

CNAS-CL01-A002:2020《检测和校准实验室能力认可准则在化学检测领域的应用说明》(简称A002:2020)于2021年1月1日实施,2021年7月1日以后,所有受理、评审业务均应按新版文件执行。在过渡期内,由于化学检测的多样性和相对不确定性,实验室在按照CNAS-CL01-A002:2018《检测和校准实验室能力认可准则》及其化学应用说明老版文件A002:2018的要求进行实际运行时,容易忽略A002:2020中的一些关键点,如检测方法、样品、结果报告等,因此有必要针对这些需要特别关注的内容进行说明和示例。

1 检测方法

1.1 检测方法的选择及校准曲线的绘制

实验室应关注检测方法中提供的限制说明、浓度范围和样品基体,应确保选择的检测方法在限值附近给出可靠的结果。限值是指判定检测对象中某检测参数的规定超过或不得超过的特定数值。限值附近的数值准确性会直接影响结果合格与否的判定,如果其数值不可靠,就有可能造成误判。例如地表水环境质量标准[1]中铅的限值按照地表水级别进行划分,Ⅰ类和Ⅱ类地表水含铅量不大于0.01 mg·L－1、Ⅲ类和Ⅳ类地表水含铅量不大于0.05 mg·L－1、Ⅴ类地表水含铅量不大于0.1 mg·L－1。GB 7475－1987《水质 铜、铅、锌、镉的测定 原子吸收分光光度法》[2]第一部分直接法中铅的可测定质量浓度范围为0.2～10 mg·L－1,而Ⅰ～Ⅴ类地表水的限值均小于直接法测铅的最低质量浓度0.2 mg·L－1,因此,直接法不能被用于地表水中铅含量的测定;第二部分螯合萃取法中铅的可测定质量浓度范围为10～200μg·L－1,其最低可测定质量浓度和Ⅰ类、Ⅱ类地表水铅的限值一致,可在提供不确定度的情况下选用,Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类地表水铅限量均高于螯合萃取法的最低可测定质量浓度,可选用螯合萃取法对铅含量进行测定,而当测定值高于方法的最高可测定质量浓度时,应将样品稀释后再进行测定。

实验室应建立和使用与检测方法要求相匹配的校准曲线,按标准中要求的校准点个数绘制校准曲线。如果标准中没有要求,通常情况下,实验室至少配制5个浓度水平的标准样品(除空白外)建立校准曲线。在配制校准溶液时,曲线最低和最高浓度点应与检测方法要求的一致,如生活饮用水标准[3]要求立呋喃丹校准曲线的最低浓度点的质量浓度不应高于2.0μg·L－1。

为保证校准曲线的稳定,无论标准方法是否明确规定,均应定期使用中间浓度水平的标准样品核查曲线,同时建立检查结果可否接受的判定标准。例如水质氨氮测定标准[4]要求,每分析10个氨氮水质样品需用一个校准曲线的中间浓度水平标准溶液(如果线性范围是0.04～1.00 mg·L－1,则可用0.50 mg·L－1的标准溶液)进行核查,其测定结果的相对偏差应不大于5%,否则应重新绘制校准曲线。

1.2 检测方法的验证

首次采用标准方法时,所进行的技术能力验证内容应尽可能全面。方法要验证的是实验室是否有能力按标准方法开展实验室活动和出具准确可靠的检测结果,因此实验室进行技术验证时应覆盖检测全过程,包括前处理、取样(适用时)等。同时还要考虑到适用的浓度范围、样品基体、检出限、测定下限、正确度(根据GB/T 27417－2017《合格评定化学分析方法确认和验证指南》[5],正确度通常用偏倚来表示,而偏倚通常用回收试验评估)。整个过程都要保留验证记录。

一般情况下,对标准方法的验证应该是对整个标准的全面验证,如果标准中的某些过程(如样品前处理)与其他标准方法的一样,且在进行其他方法验证时已经做过,那么该方法可只针对差异部分进行验证。

另外,只有当目标物含量足够小,如痕量分析和超痕量分析时,才有必要评价检出限和测定下限。例如食品中铅测定的标准[6]规定:当称样量为0.5 g(或0.5 mL),定容体积为10 mL 时,方法的检出限为0.02 mg·kg－1(或0.02 mg·L－1),测定下限为0.04 mg·kg－1(或0.04 mg·L－1)。

1.3 检测方法的确认

任何对标准方法的修改,如超出适用的浓度范围或基体范围、采用分析性能更佳的替代技术等,都应进行确认。有的实验室主观认为使用更先进的检测技术一定是更可靠的,可以不经客观确认就能直接使用,这种观点显然是错误的。一般来说,对标准方法的改进是科学技术进步的表现,即采用更好、更方便、更准确或更高效的方法代替原有检测方法,但是该改进方法由于各种原因还未形成标准,且实验室使用这种改进方法的行为是一种常态行为,而不是临时行为,因此,为了证明该方法能够满足预期用途或应用领域的要求,需要对非标准方法进行方法确认后才能使用。例如通常认为电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)比电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)的检测灵敏度更高,但是如果检测标准规定的方法是ICP-AES,实验室想要采用ICPMS 替代ICP-AES 进行分析,应该进行方法的确认。

值得注意的是,有的实验室将标准方法的改进与方法的偏离混淆,认为标准方法的改进是方法偏离。方法偏离只是一种非常态的临时行为,只是由于客观原因使某种检测条件无法达到,但经技术判断可以继续检测的情况下才发生的行为,过后还要恢复正常,因此可以在事先形成了文件、获得了授权并被客户接受的情况下方可按标准方法使用。

可通过对有证标准物质(CRMs)的测定值与证书认定值的比较来评价方法的正确度。有证标准物质中分析物的浓度水平应在方法的适用范围内,例如可规定所使用的有证标准物质中目标物的含量应为高(校准曲线浓度范围上限90%附近)、中(校准曲线浓度范围中间点附近)、低(测定下限附近)等3种浓度水平。正确度控制指标要求有证标准物质/标准样品的测定值应在其认定值的测量不确定范围内。所选用的有证标准物质浓度水平(特性值)、基体、形态、认定值可接受的不确定度等的特性应该与客户需求及判定标准相匹配[7]。

如果满足要求的有证标准物质不可获得,可进行加标回收试验,如环境检测标准[7]要求在进行方法正确度和精密度试验时,使用的实际样品(或实际样品中的标准样品)中目标物的含量应尽可能与实际用途包含或适用的生态环境质量标准、生态环境风险管控标准、污染物排放标准限值要求的含量相一致。

在进行方法确认时,如无合适基体的有证标准物质,还可选择与具有可比性的标准方法或公认的检测方法进行比对。例如在采用气相色谱-质谱法检测涂料中的挥发性有机物时,如果没有适用的国家标准/行业标准,可以按照适用范围,选择国际检测方法(如ISO 11890 系列标准[8])进行对比研究。

2 样品

2.1 抽样的约定

为规避对不均匀样品进行取样或抽样所带来的检测结果代表性差的风险,实验室应在需要时,与客户在合同中明确约定与后续检测相关的抽样(含取样、采样)方案,包括抽样位置、时间、方法、样本量等信息。以蜂窝式催化剂为例,新生产的长条催化剂元件可按照火电厂烟气脱硝催化剂检测技术规范[9]取样,因为此样品为均匀样品,能够代表整条样品的性能。但是,在电厂使用一段时间后,长条催化剂元件就变成了不均匀样品,其各部位化学组成、磨损强度、抗压强度都有可能发生不同程度的变化,当客户送来整条样品时,需要与客户约定取样部位,并在样品上注明或以图的方式附在合同书中。当检测实验室到电厂燃煤烟道气中的标准模块中取样时,由于标准模块中条与条之间,条的部位与部位之间的性能都是不均匀的,检测结果只能代表取样部位,不能代表整条,也不能代表整个标准模块的样品性能,因此也必须与客户约定取样部位。

2.2 抽样的代表性

实验室在接到样品后,如果需要将样品分开用于检测不同特性时,从中抽取的检测样品,应能代表原始样品。必要时,实验室应制定抽取检测样品的程序(或方案),以确保该样品的代表性。我国检测机构通常认为这一活动是样品的处置,不属于抽样。但在ISO/IEC 17025:2017《检测和校准实验室能力认可准则》修订后,这一概念得到更正,该标准将实验室从送检样品中抽取检测需要样品[例如从送检(或抽取)的3包糖果中取部分样品进行检测]列入了7.3抽样条款中进行控制。在对A002:2020进行对应修订时,也将原5.8检测和校准物品(样品)的处置c)条款内容移至7.3抽样条款中。

即使样品看起来均匀,实验室也不应假定其是均匀的。例如检测油脂样品的过氧化值和酸价时,冷藏后的油脂会凝固,要先将其从低于30℃恢复至室温,再摇匀取样。根据检测特性的不同,部分检测项目的保存方式也不同,必要时应将样品单独采集储存,如动植物油类、石油类、硫化物、挥发酚、氰化物、余氯等,其中动植物油类、石油类等应全部用于分析,以避免样品的不均匀对结果造成影响[10]。

2.3 样品管理的记录

对于有检测时效性要求的样品,应记录抽样时间,并在规定时限内开展检测工作。需控制样品运输温度等环境条件时,应记录并按相关要求进行控制。在A002:2020中的7.3.3及7.4.1.1条款均涉及了检测时效性的内容,7.3.3条款侧重对抽样时间的记录,以便明确最晚检测时限,7.4.1.1条款侧重对最长保留时间的识别和规定。

随着时间推移,有些样品的某些参数会发生变化,因而采样方法[10]中会给出样品保存时间。例如在检测总酸度、色度时,污水的保存时间为12 d;在检测挥发酚、急性毒性等时,污水的保存时间为24 d;在检测石油类和动植物油类时,污水的的保存时间为7 d;在检测悬浮物时,污水的保存时间为14 d;在检测化学需要量(COD,保存剂为硫酸,p H不大于2)时,污水的保存时间为常温条件下2 d,在－20 ℃条件下30 d。如果检测方法中有提到保存方法和保存时间,应以检测方法为准。

2.4 样品的处置

实验室在接收样品时应根据适用情况,检查和记录样品的状态,包括但不限于:标识、样品体积或数量、外观及包装、是否添加保存剂等,比如检测水质样品的COD 值时,需将样品保存在玻璃瓶中,体积不少于100 mL,同时要加保存剂硫酸至pH 小于2。

样品应按相关规定以可行方式妥善储存,不互容的化学品偶然混合发生反应会威胁到实验室安全,因此应注意不互容样品的储存和处理。化学品的储存量与密集程度可能直接影响检测结果,也可能给实验室带来安全风险,因此样品储存所需的设施、环境条件和设备应与实验室所承担的工作量相匹配。化学检测实验室中易变质、易燃易爆、有毒有害样品比较常见,例如危险废物样品、农药、催化剂、稳定剂、杀虫剂、有机锡化合物等,如果实验室涉及这些样品,则应该根据其特性设置储存条件并对其进行监控,同时记录样品的储存条件。

3 结果报告

3.1 检出限或测定下限的报告

当检出结果低于方法检出限或测定下限,实验室可能会在报告中报告具体数值,也可能报告“未检出”,无论何种情况,均应在检测报告中提供方法检出限或测定下限。

特殊情况下,为满足特定客户要求,有的实验室会规定报告结果的限定值,即报告限,报告限通常不小于测定下限[11]。例如,GB 4806.7－2016《食品安全国家标准 食品接触用塑料材料及制品》中[12]规定食品接触用塑料材料及制品中的总迁移量不大于10 mg·dm－2,实验室在与客户协商后,可将其报告限设定为3 mg·dm－2。小于3 mg·dm－2时报告“未检出”,不小于3 mg·dm－2(如5 mg·dm－2)时报告具体的测定值。

3.2 质控结果的报告

当需要解释检测结果时,或客户有要求时,或检测方法要求时,实验室应报告质控结果。如空气中的二口恶英测定方法[13]要求“记录气相色谱-质谱联用仪的例行检查、调试和校准记录;标准物质的生产商和溯源;检出限及其确认;空白实验结果及确认;回收率结果及确认;分析操作的原始记录(全过程)等与质量管理有关的信息,必要时提交质量管理报告。”

质控结果不完全满足检测方法要求且无法重新测试时,应在报告中以适当方式进行标注和说明。如含挥发性有机化合物、氰化物等的水质样品保存时间较短,不具备重新采样测试的条件,当质控结果不完全满足检测方法要求,而客户坚持要求报告测试结果时,则应在报告中进行显著标注和说明。

3.3 抽样的报告

必要时,报告中应注明与后续检测相关的抽样(含取样、采样)信息。包括但不限于以下情况:①客户有要求时;②需要解释结果时;③检测方法要求时;④风险识别结果需采取相应措施时。检测结果与样品密切相关,不同抽样部位等因素有导致结论判定相反的风险。如2.1节所述的“蜂窝式催化剂”的样品,其取样位置需要在报告中注明。

3.4 测量不确定度的报告

实验室应在体系文件中明确规定测量不确定度的评估和报告要求。实验室应关注以下4方面的内容:①评估应参考行业内公认的标准/规范文件,例如CNAS-GL006:2019《化学分析中不确定度评估指南》等;②科学合理评估不确定度,不能漏掉主要的不确定度分量;③应明确何时报告测量不确定度,如当客户有要求时,或者实验室参加外部比对、标准物质/样品定值等活动时等;④针对如何报告测量不确定制定报告规则。

3.5 技术记录

发现检测结果超出限值,重新进行采样来获得合格结果的这种情况比较常见。对检测结果在限值附近的样品进行留样复测,一般是可以接受的。但每一次检测过程都要记录,弃用检测数据的原因也必须记录。

4 结语

化学检测实验室应在方法选择时确保检测方法能在限值附近给出可靠的结果,建立、使用并核查与方法相匹配的校准曲线;方法的验证应全面,关注痕量分析;方法的确认关注正确度和精密度的获得,区分标准方法的改进和偏离。抽样时应关注样品的代表性对检测结果的影响,并与客户进行约定;样品应关注接收时的检查,按照检测时效性检测,以妥善的方式储存并记录储存条件。报告结果时关注检出限或测定下限、质控结果、抽样、测量不确定度的报告和记录数据弃用的原因。