环境检测领域能力验证的统计方法及发展趋势

孙剑

摘 要：环境检测能力验证的统计方法的选择与其结果有着一定的关系，在当前的国际环境检测能力验证工作中，并没有形成统一的验证标准。在环境监测的化学分析当中，能力验证计划多采用餐接着结果的中位值或稳健值作为指定值。文章对环境监测领域能力验证的多种统计方法进行介绍，对其发展趋势进行了分析。

关键字：环境检测；能力验证；统计方法；发展趋势

能力验证是识别实验室间差异、保证外部质量的重要方式。利用实验室间比对的能力验证能够对实验室的测量能力进行检测。通过实验室能力验证对于改进检测能力、提高客户信心具有重要作用。环境检测领域的能力验证是对环境检测实验室检测特定项目的能力进行评价，对实验室常规化学分析中可能存在的问题进行评价，从而提高检测数据的可比性。

1.环境检测领域能力验证的统计方法介绍

环境检测领域能力验证的统计方法主要包括确定指定值；计算能力统计量；评价能力；样品均匀性和稳定性确定。

1.1 确定指定值与不确定度

指定值或不确定度的确定方法主要有参照值、专家实验室的公议值、配方法、有证参照值、参加者的公议值等。首先，以配方法在化学分析中最为常用，所得的指定值的不确定度与质量和体积有关。还方法要求所有误差来源均已被识别，配制的过程应当精确，且各成分之间混合均匀、无化学反应。其次，采用有证标准样品（CRM）的标准值作为指定值也是方法之一，由标准样品证书提供被检测样品的标准度，由环境监测站进行能力验证或比对活动。再次，参照值是采用标准样品当做检测样品，在重复性条件下进行测试，同时检测有证标准样品。此时，参照有证标准样品对检测样品指定值进行校准。用该检测方式所得到的检测样品值能够追溯到有证标准样品。该样品指定值的不确定度合成与有证标准样品的不确定度有一定的关系，能够降低化学检测的成本。

将专家实验室的公议值作为指定值时，其不确定度计算需由专家实验室报告标准不确定度。若专家实验室未报告或未独立确认不确定度，可参照参加者公议值的不确定度计算方法进行。但该计算方式具有一定的局限性，如专家实验室可能存在的未知偏倚、报出不确定度不准确等。

若ISO标准与CNAS有关能力验证的规范中没有对中位值的不确定度相关性进行描述，且采用中位值作为环境监测领域能力验证的指定值时，可参照文献对其不确定度进行计算。若数据量在20以上，对于95%的置信概率，可根据公式A=1.96× /2进行计算。

1.2 能力评定标准差

规定值法、经验预期值法、一般模型法、精密度实验结果法、一轮能力验证计划所得数据法是确定能力评定标准差的主要方法。环境监测领域的能力验证，大多是同步参加计划，通常将一轮能力验证计划所得数据的确定方法作为环境检测领域能力验证的常用方法。当指定值是稳健统计的中位值与稳健平均值时，标准化四分位距和稳健标准偏差就是该方法所对应的能力评定标准差。环境监测站组织开展能力验证计划或能力比对时，标准样品的标准不确定度是最常用的一种能力评定标准差确定方式。

1.3 能力评价

定量检测类的能力验证计划主要通过对性能统计量的计算展开的。该性能统计量的计算包括偏差、百分相对差、秩与秩百分数、Z比分数、En值、z值、Ez值等等，其中以Z比分数法与En值法最为常用。Z值的计算公式如下：Z=（x-X）/ ，其中，x为参加者的检测结果，X为指定值， 为能力评定标准差。采用z比分数法判断实验室结果是否满意的标准：若|z|≤2，结果满意；若2<|z|<3，结果存在问题；若|z|≥3，结果不满意。

结果；xref表示被测物品的参考值；Ulab表示参加者检测结果的不确定度；Uref表示参考值的扩展不确定度。判断标准：若|En|≤1，则结果满意；若|En|>1，则结果不满意。

当能力验证样品制定的不确定度不可忽略时，可采用z值进行计算。这类计算在检测样品的均匀性和稳定性不满足相应判定要求时使用。此时，应适当增加样品量和测定次数，公式如下： = ，其中，Sa表示样品间标准差； 1表示样本不含抑制成分的能力评定标准差。

国际标准并没有对能力验证统计方法的选择做出统一的规定，在选择是时候，应当根据自身的要求以及能力验证的目的，对能力验证的统计学方法进行选择。

2.环境监测领域能力验证的发展趋势

当前，环境检测领域的能力验证项目多是在水中各类常规污染物检测中展开，土壤等其他环境基体的能力验证相对较少，而环境保护工作的拓展将实验室对以上多种能力验证的需求不断增加。环境监测工作会得到不断的发展，而检测工作的发展也会促进能力验证工作的发展。当前，环境检测的发展形势要求管理部门对检测实验室提出更高的要求。为适应这一要求，等级相对较高的环境监测站纷纷组织各类能力验证，并制定了能力比对计划。从能力验证和能力比对计划中考察分析实验室的能力，从而提高环境监测实验室质量管理与监督的有效性。不断增加的能力验证种类和数量，为实验室质量管理提供了强大的支撑作用。

同时，不断增多的能力验证需求使得环境监测领域能力学验证的方法学研究受到更多重视。在建经检测领域的能力验证当中，数据的处理方式以及统计学方法的选用会对实验室的能力评价产生直接的影响。选择适当的统计学处理方法能有主与更好地反映出实验室的实际检测水平，从而兼顾各方面的利益，减少失误和矛盾。近年来，与环境监测能力验证的统计学方法相关的问题研究呈现出上升的趋势，该类研究成果会为今后的能力验证评价工作提供良好的支撑，从而促进环境监测能力验证的发展，未环境监测相关文件的制修订提供合理的基础和依据。

另外，环境监测能力验证缺乏一项国际认可的标准是该能力验证的一项弊端，而朝向国际互认的趋势发展也是必然的。当前，我国的合格评定认可制度已经融入了国际互认体系，且在国际上，我国的合格评定认可制度占据着重要的作用。环境监测的能力验证是国际互认的基础，虽然我国的环境监测能力验证的发展时间较短，但我国的在2001年开始的PTP认可工作为我国的能力验证在国际规则制定和国际互认中赢得了一定的地位，这对于我国PTP计划走出国营造了良好的环境，对PTP自身的发展具有重要的作用。

综上所述，环境监测领域的能力验证统计方法的选择会对结果产生一定的影响，应选择合适的能力验证统计方法进行。

参考文献

[1]谢志宜，罗小玲，郭庆荣等.耕地土壤环境质量监测网最优网格尺度识别研究--以珠三角耕地土壤镉为例[J].生态环境学报，2015，（9）：1519-1525.

[2]刘佰琼，徐敏.埒子口海域表层沉积物重金属空间分布特征及生态风险评价[J].生态与农村环境学报，2014，30（5）：581-587.

[3]钱翌，于洪，王灵等.乌鲁木齐市米东区农田土壤重金属含量的空间分布特征[J].干旱区地理，2013，36（2）：303-310.

[4]王敬，毕晓辉，冯银厂等.乌鲁木齐市重污染期间PM2.5污染特征与来源解析[J].环境科学研究，2014，27（2）：113-119.

[5]徐亮，张秋劲，潘倩等.四川省什邡市2005～2010年生态环境质量动态评价[J].成都信息工程学院学报，2013，28（1）：104-108.