三、分析測試過程的質量控制

質量控制是為保證實驗室中得到的數據的準確度和精密度落在已知的置信概率下所采取的措施。分析測試過程質量控制的目的是把分析誤差控制在允許限度內,保證測定結果有與要求相應的精密度和準確度。為此,在分析測試過程中,可以采取下面這些措施來控制分析測試結果的質量。

1.空白試驗

由試劑和器皿帶進雜質所造成的系統誤差,一般可作空白試驗來扣除。

（1）空白對測定結果的影響　空白試驗值的大小及其分散程度,對分析結果的精密度和分析方法的檢測限都有很大的影響?？瞻自囼炛档臄抵岛椭貜托钥梢苑从骋粋€實驗室水平,如實驗室用水和化學試劑的純度、玻璃容器的潔凈度、分析儀器的精度和儀器的狀況、實驗室的環境污染情況以及檢驗人員的水平和經驗等。在痕量或超痕量分析工作中必須全過程（取樣、樣品傳遞、貯存、處理及測定）控制樣品不被玷污,全過程的玷污產生的誤差通過空白測定來校正。

（2）空白試驗和檢測限　空白試驗是以溶劑（一般是水）代替實際樣品,按測定實際樣品相同的方法和步驟對其進行分析測定。每天測定兩個空白樣品,共測5～6天,計算測定結果的標準偏差（s_B）,由此計算出測定方法的檢測限（L）。如果檢測限高于標準分析方法中的規定值,說明由試劑、蒸餾水及實驗器皿等引起的系統誤差較大,應采取措施降低空白值,直至檢測限合格為止。

檢測限（limit of determination）是指對某一特定的分析方法,在給定的置信水平內,可以從樣品中定量檢測出待測物質的最小濃度或最小量。檢測限由空白試驗的多次測量結果的標準偏差計算得到,計算公式如下。

L=　　（1-19）

式中　S——測定方法的靈敏度,亦即工作曲線的斜率,其實際意義為待測物質單位濃度或量所產生的分析信號值；

　　　s_B——空白實驗多次測量結果的標準偏差,它反映了測量方法或儀器噪聲水平的高低；

　　　K——根據一定置信水平確定的系數。

由式（1-19）可以知道,測定方法的檢測限與儀器的信噪比（信號與噪聲之比）有關,信噪比越高,檢測限越低。

對于系數K,IUPAC （國際純粹與應用化學聯合會）建議：光譜分析法取K=3,相應的置信度為90%。直接電位法通過作圖法求得檢測限；氣相色譜法以產生2倍噪聲信號時的待測物質濃度或量為檢測限,即取K=2。

（3）空白值的控制　對于痕量和超痕量組分的測定,高和不穩定的空白試驗值,對測定結果影響很大。可靠的方法是把空白值降至可以忽略不計的程度。控制空白值可從以下方面入手。

① 控制環境對樣品的污染。普通實驗室空氣中的塵埃含有多種元素,對被測的含量組分有明顯的玷污。必要時應采取局部或整個實驗室的防塵與空氣凈化措施,如使用超凈室。

② 提純化學試劑,降低試劑空白值。對于痕量和超痕量組分的測定應采用高純試劑、高純水可以降低試劑導致的空白值。

③ 防止器皿對樣品的污染。材質不當或不潔凈的器皿會玷污樣品。痕量分析應采用高純惰性材料制成的器皿 , 如聚四氟乙烯、透明石英制成的器皿。

2.校準曲線（calibration curve）

（1）校準曲線的繪制　校準曲線是用于描述待測物質的濃度或量與測量儀器的響應量或其他指標量之間定量關系的曲線。校準曲線包括工作曲線（working curve）和標準曲線（standard curve）。繪制校準曲線時,一般可配制4～6個不同濃度的待測物質標準溶液,采用與樣品分析完全相同的分析步驟操作,最后以標準溶液中待測物質的濃度或量為橫坐標,以測量信號值為縱坐標繪制的曲線為工作曲線。若標準溶液的分析步驟與樣品分析步驟不完全相同,得到的校準曲線為標準曲線。校準曲線一般可以直接測定,但如果樣品前處理較復雜導致被測組分損失,并不可忽略時,則應和樣品同樣處理后再測定。

為使分析結果的誤差限定在要求的范圍內,樣品含量的測定范圍應限制在校準曲線的線性范圍內,而且最好是取適量的樣品使被測樣品的含量落在校準曲線的中部,這樣測定的誤差最小。校準曲線的線性范圍一般為校準曲線的最高含量值與檢測下限值之間。校準曲線不可延長使用,因為校準曲線的斜率常因溫度、試劑批號、儀器等條件的變化而改變。在測定未知樣品的同時繪制校準曲線是最佳的。否則,應在測定樣品的同時,同時測定線性范圍內中等含量標準溶液和空白溶液各兩份,取均值相減后,與已繪制的校準曲線上相同點進行核對。兩者的相對差值不得大于 5%～10%,否則應重新繪制校準曲線。

（2）校準曲線的線性　線性檢驗相關系數體現校準曲線兩個變量的線性關系,決定校準曲線的質量和樣品測定結果的準確度。

對于以4～6個濃度單位所獲得的測量信號值繪制的校準曲線,一般要求其相關系數r≥0.9990,否則應查找原因加以糾正,重新繪制校準曲線。

影響校準曲線線性關系的因素有：

① 分析方法本身的精密度；

② 儀器設備的精密度（ 包括量取標準溶液所用量器的準確度）；

③ 溶劑揮發造成濃度的變化；

④ 檢驗人員的操作水平等。

（3）校準曲線的回歸　用作圖的方法繪制的校準曲線存在較大的誤差,并容易受到操作者的主觀因素的影響。因此,對于線性關系不好的校準曲線,應在消除可糾正因素的影響后,對標準溶液的測量信號值及其濃度數據進行回歸分析,建立回歸方程（regression equation）y=a+bx,再繪制校準曲線。

（4）截距檢驗　截距檢驗是檢驗校準曲線的準確度。將截距a與0作t檢驗,當取95%置信概率時,經檢驗無顯著性差異時,可將a視為0,方程簡化為y=bx。當a與0有顯著性差異時,表示回歸方程代表的校準曲線的準確度不高,應查找原因予以糾正后重新繪制校準曲線,線性和截距檢驗合格后投入使用。

（5）斜率檢驗　斜率的大小可以反映方法的靈敏度。方法的靈敏度是隨實驗條件的變化而改變的。實驗條件相同時,隨機誤差導致斜率變化的允許范圍因分析方法的精度不同而異。如一般情況下,分子吸收分光光度法允許斜率的相對差值為5%,原子吸收分光光度法允許的斜率相對差值為10%。

3.平行試驗

進行平行樣測定是對測定進行最低限度的精密度檢查。平行雙樣（也稱雙聯樣）的測定,有助于減小隨機誤差,有助于估計測定的精密度。

一般標準方法規定,檢驗人員對同一樣品同時分取兩份（稱量取樣時,稱樣量盡可能相近）進行平行樣品的測定,平行雙樣測定的結果應小于方法規定的允許差（重復性限r）,也即兩個平行測定結果之差的絕對值不應大于標準方法所規定室內相對標準差的2.8倍。若兩結果之差大于重復性限r,必須再做2次測試。若要進行4次平行測定（如標定標準滴定溶液）,則4個結果的極差 （X_max-X_min）等于或小于n=4的臨界極差C_rR₉₅（4）,則取4個結果的平均值作為最終結果,若極差大于臨界極差C_rR₉₅（4）,則取4個結果的中位數作為最終結果。如果測試費用較高,可再做 1 次測試,同上判斷。

兩個實驗室間測定的結果之差的絕對值應小于再現性限R,也即應小于室間相對標準差的2.8倍。

例如測定試樣中某一含量為12mg/L 的雜質組分,實驗室內相對標準偏差為3.1%,實驗室間相對標準偏差為4.2%, 則室內平行測定絕對差值應小于1.0mg/L,兩個實驗室測定值之差應小于 1.4mg/L。

對于標定標準滴定溶液濃度時的規定參見GB/T 601—2002《化學試劑標準滴定溶液的制備》。

測定結果極差不能滿足標準方法規定,需重新測定。必要時應審查方法和（或）測試的精密度。

4.測定回收率

若要獲得高準確度的測量結果,不可忽視樣品處理產生的誤差。在取樣和樣品處理過程中,被測組分發生分解、揮發或分離、富集不完全導致產生負的系統誤差,檢驗過程中使用的器皿、化學試劑和環境可能導致正的系統誤差,而且也不可避免地引入隨機誤差。所以對樣品處理過程應加以重視。在樣品處理過程中最佳的回收率是100%。實驗室中通?？梢杂孟旅娴姆椒y定回收率。

在測試樣品時,同時另取一份試樣,加入適量的標樣,根據標樣含量的已知值和實際測定值,可以計算出加標回收率。加標量不能太大,一般為試樣含量的0.5～2倍,且加標后的總含量不應超過測定的上限；加入的標樣濃度應較高,加入標樣的體積應較小,一般不要超過原試樣體積的1%, 否則試樣的基體背景將會改變。加標回收率在一定程度上可以反映測定結果的準確度。不過,加標回收法測出的回收率有時不一定能反映樣品的實際回收率,因為加入的標準是一種簡單的離子或化合物,樣品中被測組分的存在形態往往比較復雜,而且受其他組分的影響。

采用與被測樣品組成相似的標準物質（要求標準物質的基體盡可能與樣品基體相同）,用與樣品測定相同的方法（包括樣品處理步驟）測定標準物質,測定值與標準物質的保證值之比即為回收率。

回收率與樣品類型、處理方法、被測組分及含量水平有關,在有關的質量保證手冊中,對例行分析回收率控制指標做了原則性的規定,如果分析方法中未規定范圍值時,可以將加標回收率目標值規定為 95%～105%,也可參照表1-5。

5.檢出限（detection limit）

測定方法的檢出限是在一定置信概率（通常取置信度為99.7%）下,能產生一個確保在試樣中存在被測組分的分析信號所需要的該組分的最小含量（或濃度）。此最小含量產生的信號在一定置信概率下能與空白值或儀器噪聲區分開。

國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）對分析方法的檢出限的規定是：在與實際樣品測定相同條件下,對不加入被測組分的溶劑進行重復測定,測定次數一般為20次,算出測定值的平均值和標準偏差s_B。在一定置信概率下。被檢出的最小測量值為

x_L=+3s_B　?。?-20）

x_L=時,即3s_B對應的被測組分的含量Q_L或濃度c_L就是方法的檢出限,即

Q_L（或c_L）==　?。?-21）

式中　b——方法的靈敏度（即低濃度區校正曲線的斜率,它表示被測組分含量或濃度改變一個單位時分析信號的變化量）。

檢出限是表征分析方法檢測能力的一個參數,評價分析方法的一個指標。

6.對照試驗

對照試驗是用已知結果的試樣與被測試樣一起進行試驗,在進行樣品分析的同時,分析含量相近的有證標準物質,在確認兩者沒有基體效應或基體效應可忽略時,通過標準物質的實際測定值是否符合證書給定值的不確定度要求,可以確定試樣分析結果的準確度是否可以接受。

對照試驗也可用其他可靠的分析方法進行對照試驗,也可由不同人員、不同實驗進行對照試驗。對照試驗可以檢查所用試劑是否失效或反應條件等控制是否正確,它是檢驗分析過程系統誤差的有效方法。