地下水質(zhì)鎳的無(wú)火焰原子吸收分光光度法方法驗(yàn)證結(jié)果分析

畢占嶺，高成苗，孫百華

(山東龍信監(jiān)測(cè)科技有限公司，山東 煙臺(tái) 264000)

引言

鎳是地下水重要的毒理學(xué)指標(biāo)。進(jìn)入人體后，鎳可能對(duì)人體健康產(chǎn)生各種不利影響，例如，肺纖維化、心血管和腎臟疾病等。流行病學(xué)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)都已經(jīng)證明鎳是強(qiáng)致癌物，絕大多數(shù)癌癥的死亡率都與人體中鎳含量呈正相關(guān)關(guān)系。因此，能夠準(zhǔn)確快速測(cè)定地下水中的鎳元素的方法是必需的，這樣可以避免鎳過(guò)多進(jìn)入人體，從而影響人體健康[1]。

《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制定技術(shù)導(dǎo)則 HJ168-2020》[2]和檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)通用要求[3]以及補(bǔ)充要求對(duì)環(huán)境檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的人員操作和分析能力都做出了明確的要求。但是很多實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行新方法的驗(yàn)證時(shí)還是存在很多的問(wèn)題，例如：沒(méi)有正確地理解方法標(biāo)準(zhǔn)，操作過(guò)程不規(guī)范或者分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)不夠精確等。因此開(kāi)展新方法時(shí)需要對(duì)該檢測(cè)方法進(jìn)行驗(yàn)證，確保樣品的采集和測(cè)定，數(shù)據(jù)的分析和異常數(shù)據(jù)的處理均能滿足技術(shù)導(dǎo)則、補(bǔ)充要求和方法標(biāo)準(zhǔn)的要求，保證能夠準(zhǔn)確可行地使用該方法[4]。

《地下水質(zhì)分析方法 第21部分：銅、鉛、鋅、鎘、鎳、鉻、鉬和銀量的測(cè)定 無(wú)火焰原子吸收分光光度法 DZ 0064.21-2021》規(guī)定了無(wú)火焰原子吸收分光光度法測(cè)定地下水中鎳的方法，這種測(cè)定水中痕量鎳元素的方法在調(diào)查、評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)和利用地下水資源時(shí)同樣適用[5]。因此，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，按照方法標(biāo)準(zhǔn)，以無(wú)火焰分光光度法來(lái)對(duì)地下水中鎳的線性范圍、檢出限和測(cè)定下限、精密度、正確度和實(shí)際樣品五個(gè)方面進(jìn)行驗(yàn)證，并進(jìn)行驗(yàn)證結(jié)果的分析，以此來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境要求和實(shí)驗(yàn)人員的技術(shù)能力能否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)方法的要求進(jìn)行驗(yàn)證。

1 無(wú)火焰原子吸收分光光度法的測(cè)定原理

通過(guò)高溫蒸發(fā)霧化含有鎳離子的預(yù)處理水樣，將在石墨管中的鎳離子離解為鎳原子蒸氣，使其進(jìn)入石墨爐霧化器中。從同一元素空心陰極燈發(fā)射的共振譜線中吸收鎳元素的基態(tài)原子，其吸收強(qiáng)度與一定范圍內(nèi)鎳離子濃度成正比，根據(jù)該原理可以測(cè)定鎳元素在水中的濃度[5]。

2 儀器與試劑

2.1 儀器設(shè)備

原子吸收光譜儀，型號(hào)AAS ZEEnit700，德國(guó)耶拿分析儀器股份公司，配有鎳空心陰極燈；容量瓶，100 mL；比色管，50 mL。

以上儀器設(shè)備均在檢定校準(zhǔn)有效期內(nèi)，可以正常使用。

2.2 試劑

一級(jí)水，應(yīng)符合GB/T 6682的規(guī)定；硝酸鎂，優(yōu)級(jí)純；來(lái)自天津博迪化工股份有限公司；硝酸(1.42 g/mL)，優(yōu)級(jí)純，來(lái)自萊陽(yáng)康德化工有限公司；鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液，500 μg/mL，生態(tài)環(huán)境部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所；鎳標(biāo)準(zhǔn)樣品，質(zhì)量濃度分別為0.625±0.029 mg/L，0.157±0.012 mg/L，49.1±2.4 μg/L；以上標(biāo)準(zhǔn)樣品均來(lái)自壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

3 方法驗(yàn)證結(jié)果分析

3.1 線性范圍的驗(yàn)證結(jié)果分析[6]

按照《DZ 0064.21-2021》標(biāo)準(zhǔn)中6.3.1的相關(guān)要求，配制質(zhì)量濃度(包括空白)分別為0、5.00、10.00、20.00、30.00、40.00、50.00μ g/L 的校準(zhǔn)系列，測(cè)定時(shí)按照濃度由低到高的順序進(jìn)行。記錄測(cè)定的吸光度并繪制校準(zhǔn)曲線。

由表1可以分析得出：校準(zhǔn)曲線為y=0.004x+0.015，R2=0.9992，則相關(guān)系數(shù)r=0.9996，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)定的校準(zhǔn)曲線在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0～50.0 μg/L 的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性良好，符合標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)系數(shù)不低于0.999的要求，以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件可以完成對(duì)該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中校準(zhǔn)曲線的測(cè)定。

表1 鎳的質(zhì)量濃度與吸光度

3.2 檢出限和測(cè)定下限的驗(yàn)證結(jié)果分析

以實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一級(jí)水作為空白進(jìn)行測(cè)定，鎳元素的測(cè)定結(jié)果為未檢出。依據(jù)《HJ168-2020》中A.1.1 b中的要求，當(dāng)空白試驗(yàn)中未檢測(cè)出目標(biāo)物即空白樣品中的目標(biāo)物測(cè)定結(jié)果為未檢出時(shí)，可以用標(biāo)準(zhǔn)檢出限3～5倍的質(zhì)量濃度對(duì)該空白樣品進(jìn)行加標(biāo)，然后進(jìn)行多次平行測(cè)定[2]，按照公式(1)計(jì)算該標(biāo)準(zhǔn)的方法檢出限。

MDL=t(n-1，0.99)×S

(1)

式中：MDL為方法檢出限，μg/L；n為樣品的平行測(cè)定次數(shù)；t為自由度為n-1，置信度為99%時(shí)的t分布(單側(cè))；S為n次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，μg/L。

本次實(shí)驗(yàn)的空白樣品加標(biāo)質(zhì)量濃度為 5.00 μg/L，平行測(cè)定次數(shù)為7次，則t(n-1，0.99)等于3.143，測(cè)定的具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 檢出限的測(cè)定結(jié)果

由表2數(shù)據(jù)可知：本實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)得該方法的檢出限為1.06 μg/L。

《HJ168-2020》中規(guī)定對(duì)于按照A.1.1 b測(cè)得的方法檢出限需要對(duì)其合理性進(jìn)行判斷，滿足要求后本次的測(cè)定值即為本實(shí)驗(yàn)室的方法檢出限。要求為空白樣品加標(biāo)質(zhì)量濃度應(yīng)在計(jì)算出的方法檢出限的3～5倍之間[2]。經(jīng)計(jì)算本次加標(biāo)濃度的3～5倍范圍為3.18～5.30 μg/L，空白樣品加標(biāo)的質(zhì)量濃度為 5.00 μg/L，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，方法檢出限為 1.06 μg/L，小于標(biāo)準(zhǔn)《DZ 0064.21-2021》中規(guī)定的檢出限 1.24 μg/L，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

《HJ168-2020》中規(guī)定以檢出限的4倍作為方法的測(cè)定下限，則可知本次方法驗(yàn)證測(cè)定的測(cè)定下限為4.24 μg/L，小于《DZ 0064.21-2021》中規(guī)定的定量限5 μg/L，滿足要求。

3.3 方法精密度、正確度的驗(yàn)證結(jié)果分析

按照標(biāo)準(zhǔn)《DZ 0064.21-2021》中樣品分析的全步驟，分別對(duì)低、中、高三種不同質(zhì)量濃度(6.25、15.7、49.1 μg/L)的有證標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)定，每組樣品均進(jìn)行6次平行測(cè)定，然后對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行計(jì)算并分析[2]。根據(jù)公式(2)計(jì)算本實(shí)驗(yàn)室內(nèi)該方法的精密度，該精密度以相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)表示，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 精密度、準(zhǔn)確度的驗(yàn)證結(jié)果

(2)

《DZ 0064.21-2021》規(guī)定樣品的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證需滿足《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范 第六部分 水樣分析 DZ/T 0130.6-2006》中3.3.3.3 精密度控制的要求[7]，以重復(fù)分析相對(duì)偏差允許限的結(jié)果范圍來(lái)對(duì)精密度的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中重復(fù)分析相對(duì)偏差允許限依據(jù)公式(3)進(jìn)行計(jì)算：

Y=11.0CX-0.28

(3)

式中：Y為重復(fù)分析相對(duì)偏差允許限，%；X為各組分分析結(jié)果的濃度值，mg/L；C為重復(fù)分析相對(duì)偏差允許限系數(shù)，其中附錄A(規(guī)范性附錄)中的表A.1規(guī)定，鎳元素的允許限系數(shù)為 1.0 mg/L[8]。

根據(jù)公式(3)可算得，質(zhì)量濃度分別為6.13、15.4 、49.0 μg/L 的有證標(biāo)準(zhǔn)樣品的重復(fù)分析相對(duì)偏差允許限分別為45.8%、35.4%、25.6%，此次分析所得到的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.68%、1.46%、1.13%，均滿足《DZ/T 0130.6-2006》中的精密度控制要求。

有證標(biāo)準(zhǔn)樣品的定值范圍分別為6.25±0.29，15.7±1.2，49.1±2.4 μg/L，測(cè)定結(jié)果分別為6.13、15.4、49.0 μg/L，均在定值范圍之內(nèi)，滿足正確度的要求。

3.4 實(shí)際樣品的驗(yàn)證結(jié)果分析

按照《地下水質(zhì)分析方法 第2部分：水樣的采集和保存 DZ 0064.2-2021》要求，采集樣品時(shí)使用 1000 mL 硬質(zhì)玻璃瓶(G)或聚乙烯塑料瓶(P)，并使用硝酸進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)固定使水樣的pH值<2，交付實(shí)驗(yàn)室后在7天內(nèi)完成測(cè)定[8]。

按照《DZ 0064.21-2021》中的分析步驟對(duì)采集的地下水實(shí)際樣品進(jìn)行平行測(cè)定6次，測(cè)定結(jié)果均為未檢出。

按照標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行加標(biāo)，加標(biāo)質(zhì)量濃度分別為8.00、20.0、45.0 μg/L，對(duì)加標(biāo)后的樣品進(jìn)行6次平行測(cè)定，然后對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行計(jì)算并分析[2]。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 實(shí)際樣品的驗(yàn)證結(jié)果

根據(jù)公式(3)計(jì)算可知，加標(biāo)質(zhì)量濃度分別為8.00、20.0、45.0 μg/L 的實(shí)際樣品的重復(fù)分析相對(duì)偏差允許限分別為42.5%、32.9%、26.2%，此次分析所得實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為7.58%、2.69%、2.98%，均滿足《DZ/T 0130.6-2006》中的精密度控制要求。

《DZ/T 0130.6-2006》中3.3.2 準(zhǔn)確度控制中規(guī)定了加標(biāo)回收率的判定范圍[8]，見(jiàn)表5。

表5 回收率允許限

此次鎳的實(shí)際樣品加標(biāo)質(zhì)量濃度均在≤10-6的范圍內(nèi)，測(cè)試加標(biāo)回收率分別為102%、92%、92%，均滿足80%～120%的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

依據(jù)《HJ168-2020》中要求進(jìn)行方法驗(yàn)證的項(xiàng)目，按照《DZ 0064.21-2021》中規(guī)定的步驟進(jìn)行方法驗(yàn)證，對(duì)方法驗(yàn)證的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，可以得出以下結(jié)論：

4.1 校準(zhǔn)曲線

校準(zhǔn)系列濃度、吸光度的線性回歸方程的相關(guān)系數(shù)r=0.9996，達(dá)到0.999以上，確定校準(zhǔn)曲線滿足方法要求。

4.2 檢出限和測(cè)定下限

本實(shí)驗(yàn)室內(nèi)該方法的檢出限為 1.06 μg/L，測(cè)定下限為 4.24 μg/L?！禗Z 0064.21-2021》標(biāo)準(zhǔn)中的檢出限為 1.24 μg/L、定量限為 5 μg/L，本實(shí)驗(yàn)室內(nèi)該方法的方法檢出限小于標(biāo)準(zhǔn)檢出限，滿足方法要求。

4.3 精密度和正確度

質(zhì)量濃度分別為6.13、15.4、49.0 μg/L 的有證標(biāo)準(zhǔn)樣品的重復(fù)分析相對(duì)偏差允許限分別為45.8%、35.4%、25.6%，此次分析所得到的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.68%、1.46%、1.13%，均滿足《DZ/T 0130.6-2006》中的精密度控制要求。

對(duì)于有證標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定，也都在定值允許范圍內(nèi)，滿足正確度控制要求。

4.4 實(shí)際樣品

加標(biāo)質(zhì)量濃度為8.00、20.0、45.0 μg/L 的實(shí)際樣品的重復(fù)分析相對(duì)偏差允許限分別為42.5%、32.9%、26.2%，此次分析所得實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為7.58%、2.69%、2.98%，均滿足《DZ/T 0130.6-2006》中的精密度控制要求。

此次鎳的實(shí)際樣品加標(biāo)質(zhì)量濃度均在≤10-6的范圍內(nèi)，測(cè)試加標(biāo)回收率分別為102%、92%、92%，均滿足80%～120%的要求。

綜上，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)線性范圍、檢出限和測(cè)定下限、精密度、正確度、實(shí)際樣品五個(gè)方面特性指標(biāo)均達(dá)到方法要求，能夠開(kāi)展此項(xiàng)檢測(cè)工作。