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环境监测质量保证
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第一节第一节 质量保证的意义和内容质量保证的意义和内容
第二节第二节 实验室认可和计量认证实验室认可和计量认证//审查认可概述审查认可概述
第三节第三节 监测实验室基础监测实验室基础
第四节第四节 监测数据的统计处理和结果表述监测数据的统计处理和结果表述
第五节第五节 实验室质量保证实验室质量保证
第六节第六节 标准分析方法和分析方法标准化标准分析方法和分析方法标准化
第七节第七节 环境标准物质环境标准物质
第八节第八节 环境监测管理环境监测管理
第九节第九节 质量保证检查单和环境质量图质量保证检查单和环境质量图
第零节第零节 导言导言
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质量——ISO TC/176文件:“反映实体
满足明确和隐含需要的能力的特性总和”。
质量—— ISO 9000 2000文件:“一组固有
可区分的特征满足明示的、通常隐含的或
必须履行的需求或期望的程度”。
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• 随处可见“质量管理”,但却又有各种理解和说法,大多
数质量管理与企业的生产活动相联系;
• Juran博士的定义为“所谓质量管理,乃是制定与贯彻质量
标准的综合体系”。
• ISO 8402文件:“确定质量方针、目标和职责,并在质量
体系中通过诸如质量策划、质量控制、质量保证和质量改
进,使其实施的全部管理职能的所有活动”。
• ISO 9000:2000文件:“在质量方面指挥和控制组织的协
调的活动”。
质量管理——
• 新的ISO规定较全面地指出质量管理不仅包括:
质量控制(quality control,QC),质量保证(quality
assurance,QA),质量改进(quality improvement,QI),
还应包括制定方针,树立目标和进行策划。
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质量管理的历史
• 从上世纪50年代起,管理学者提出一系列实验室质量管
理的方法、措施和概念。首先是Levy和Jennings二人将
工厂生产中所使用控制产品质量的方法,即“在一定量
产品中抽一个检查是否符合产品质量规格,如合格则可
以认为该批量产品是合格的,反之则是不合格产品”而
应用于实验室。
• 1958 Freier和Rausch将当时最通行的作法,即在每20个
检测标本后加一个质控品,以此质控品检验是否合格作
为20个标本检测报告能否发送的标准或依据,这些方法
应用到每日的常规工作,现在我们习惯将这类质控方法
称室内质量控制(IQC)。
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质量管理的历史
全面质量管理(total quality management TQM)
ISO 8402 1994给TQM的定义为:“一个组织以质量为中
心,以全员参与为基础,目的在于通过顾客满意和本组织
所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径”。
①“全员”指该组织结构中的所有部门和所有层次的人员。
②最高管理者强有力和持续的领导以及该组织内所有成员
的教育和培训是这种管理途径取得成功所必不可少的。
③在全面质量管理中,质量这个概念和全部管理目标的实
现有关。
④“社会受益”意味着在需要时,满足“社会要求”。
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质量管理五个层次
阶 段 所 执 行 活 动
全面质量
管理
以质量为中心通过让顾客满意达到长期成功的
管理途径
质量管理 包括以下阶段也包括经济方面“质量成本”
质量体系 为达到质量目的全面和协调的工作
质量保证
提供信任表明一个组织能满足质量要求的有计
划和系统活动
质量控制 满足质量要求和符合规章的作业技术
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(一)质量控制(Quality Control,简称QC)
质量控制——
ISO 8402:1994文件:“为达到质量要求所采取
的作业技术和活动。”
ISO 9000:2000文件:“质量管理的一部分,致
力于满足质量要求。”
质量控制包括以下活动:
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1.通过室间质控评价检测系统是否稳定;
2.对新的分析进行对比实验;
3.室间质量评价,通过使用未知样本将不同实
验室的结果与同组其它实验室结果和参考实
验室结果进行对比;
4.仪器维护、校准和功能检查:
5.技术文件、标准的应用。
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(二)质量保证(Quality Assurance,简称QA)
质量保证——
ISO 8402-1994(GB/:T6583-1994)文件:“为了提供足够的信
任表明实体能够满足质量要求,而在质量体系中实施并根
据需要进行证实的全部有计划和有系统的活动”。
ISO 9000:2000文件:“质量管理一部分,致力于提供质量
要求会得到满足的信任。”
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(三)质量体系(Quality System,简称QS)
质量体系是将必要的质量活动结合在一起,以符
合实验室认可的要求。
ISO 9000:2000新标准中除了包括质量控制、质
量保证以及质量改进的内容外,还引入一些新
的质量管理理念如质量方针(quality policy)
,质量目标(quality objective),质量策划
(quality planning)等。
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(四)质量管理(Quality Management,简称QM)
质量管理主要增加了侧重于质量的经济因素。用
于管理“质量费用”的技术对一个单位追求质
量改进、增加收入、减少支出非常重要。它可
以通过监测质量费用这个手段保证实验室在减
少费用支出的同时提高检验质量。
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(五)全面质量管理(Total Quality Management, TQM)
ISO 8402 1994的定义为:“一个组织以质量为中心,以全员
参与为基础,目的在于通过顾客满意和本组织所有成员及
社会受益而达到长期成功的管理途径”。
强调对实验室质量不仅仅限于检验结果本身,从管理内容来
讲要包括影响分析结果的全过程和全方面。也就是说不能
只考虑检测过程,还应包括检测前(分析前)过程和检测后
(分析后)过程。
质量管理不只是质量管理人员(质控员、质量负责人、质控技
师)或质量管理部门的事,而是实验室全体工作人员的事。
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(六)质量评估与改进(Quality Assessment and Improvement,QA&I)
质量评估与改进,实际上是将质量保证和全面质量管理这两
个概念结合在一起,突出强调质量不只是测量的结果,而
是一个不断改善的系统过程。
质量评估与改进强调组织中的领导作用,领导者必须设定组
织工作的目标,明确组织内部结构,积极参与和支持质量
保证工作,不是简单的交给组织中某一部门去负责。
实验室质量管理发展史清楚说明实验室质量管理很难一蹴而就,
而应该逐级前进。有了QC和QA的工作基础,我们才能建立一
个好的质量体系,才有可能追求全面质量管理这个质量要求
的最高层次。
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样品采集、制备与保存
代表性:要使分析试样具有代表性。
指在具有代表性的时间、地点,并按规定的采
样要求采集有效样品。
所采集的样品必须能反映实际情况,分析结果
才有效。
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1. 样品的采集
一、采样的意义及要求
二、采样的数量和方法
三、采样的注意事项
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一、采样的意义及要求
• 定义:采样是指从整批被检食品中抽取一部分有代表性的样品,供分
析化验用。采样是环境检测的首项工作。
• 意义:采样的正确与否,是检验工作成败的关键。
• 如果采样方法不正确,试样不具有代表性,则无论操作如何细心、结
果如何精密,分析都将毫无意义,甚至可能导致得出错误的结论。
要求:
1. 采样时,必须注意样品的代表性和均匀性,以确保所采样样品能代表整
个供试材料的平均组成。
2. 采样时,要认真填写采样记录,写明样品的生产日期、批号、采样条件、
方法、数量、包装情况等。外地调入的样品还应结合运货单、商检机关
和卫生部门的化验单、厂方化验单等,了解起运日期、来源地点、数量、
品质及包装情况。同时注意其运输及保管条件,并填写检验目的、项目
及采样人。
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二、采样的数量和方法
(一)样品的分类
(二)采样的数量
(三)采样的方法
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样品
检样
从整批待测的
各个部分所采
取的少量样品
原始样品
把质量相同的
许多份检样综
合在一起
平均样品
原始样品经过处理
再抽取其中一部分
供分析检验用
采样数量能反映和满足检
验项目对试样量的需要;
采样的数量一式三份供检
验、复检和备查用,每份
不少于0. 5 kg。
采样的一般方法;
具体样品的抽取方法
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采样的一般方法
• 随机抽样,又可分为:
–简单随机抽样:所有单位样品都以相同的可能性被抽到
–系统随机抽样:实行简单随机抽样有困难或对样品随时间和空间的变化规
律已经了解时,可采取每隔一定时间或空间间隔进行抽样
–分层随机抽样:按样品的某些特征把整批样品划分为若干小批,这种小批
叫做层。同一层内的产品质量应尽可能均匀一致,各层间特征界限应明显。
在各层内分别随机抽取一定数量的单位产品,然后合在一起即构成所需采
取的原始样品
–分段随机抽样:当整批样品由许多群组成,而每群又由若干组构成时,可
用前三种方法中的任何一种方法,以群作为单位抽取一定数量的群,再从
抽出的群中,按随机抽样方法抽取一定数量的组,再从每组中抽取一定数
量的单位产品组成原始样品
• 上述方法并无严格界线,采样时可结合起来使用,在保证代表性的前提
下,还应注意抽样方式的可行性和抽样技术的先进性。
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三、采样的注意事项
① 采样工具应该清洁,不应将任何有害物质带人样品中。
② 样品在检测前,不得受到污染、发生变化。
③ 样品抽取后,应迅速送检测室进行分析。
④ 在感官性质上差别很大的样品不允许混在一起,要分开包装,并
注明其性质。
⑤ 盛样容器可根据要求选用硬质玻璃或聚乙烯制品,容器上要贴上
标签,并做好标记。
具体样品的抽取方法
采样时,应根据具体情况和要求,按照相关的技
术标准或操作规程所规定的方法进行。
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2 常规分析试样的制备
样品的制备是指对所采取的样品进行分取、粉碎、混匀等过程。
由于用一般方法取得的样品数量较多、颗粒过大且组成不均匀,因
此必须对采集的样品加以适当的制备,以保证其能代表全部样品的
情况并满足分析对样品的要求。
制备时,根据待测样品的性质和检验项目的要求,可以采取不同的方
法进行,如摇动、搅拌、研磨、粉碎、捣碎、匀浆等。
1. 液体、浆体或悬浮液体一般将样品充分摇匀或搅拌均匀即可。常用的
搅拌工具有玻璃棒、搅拌器等。
2. 互不相溶的液体如油和水的混合物,可分离后再分别取样测定。
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标准筛的筛号与孔径大小
每平方英寸含有孔的数目
3. 固体样品可视情况采用切细、捣碎、粉碎、反复研磨等方法将样品研
细并混合均匀,必要时过筛以使其粒度符合测定要求,粒度的大小
用试样通过的标准筛的筛号或筛孔直径表示,标准筛的筛号及筛孔
直径的关系:
制备过程中,应注意防止易挥发性成分的逸散和避免样品组成及理化性质发生变化
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3 样品的保存
• 及时分析,妥善保存
• 制备好的平均样品应装在洁净、密封的容器内(最好用玻璃瓶,切忌
使用带橡皮垫的容器),必要时贮存于避光处。
• 容易腐败变质的样品可选择以下方法保存:
– 冷藏 短期保存温度一般以0~5 0C为宜。
–干藏 可根据样品的种类和要求采用风干、烘干、升华千燥等方法。其中
升华干燥又称为冷冻干燥,它是在低温及高真空度的情况下对样品进行干
燥(温度:-30~-100C,压强:10~40Pa)。
– 罐藏 不能即时处理的鲜样,在允许的情况下可制成罐头贮藏。例如,将
一定量的试样切碎后,放人乙醇(φ=96%)中煮沸30min(最终乙醇浓度
应在78%~82%的范围内),冷却后密封,可保存一年以上。
• 一般样品在检验结束后应保留一个月以备需要时复查,保留期从检验
报告单签发之日起开始计算;易变质样品不予保留。保留样品加封存
入适当的地方,并尽可能保持原状。
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样品预处理
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• 样品前处理是一个既耗时又极易引进误差的步骤,样品
处理的好坏直接影响分析的最终结果,因此,为了提高
分析测定效率,改善和优化分析样品制备方法和技术是
一个重要问题。
• 据统计,一个完整的分析过程(从采样到报告结果)中,
样品前处理(富集分离)所消耗的时间和人力、物力、
财力占75%左右。
• 溶剂萃取技术;蒸馏及精馏技术;固相萃取技术;气体
萃取技术;超临界流体萃取技术; 微波萃取技术;衍生
化技术……
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固相萃取技术(Solid Phase
Extraction)
概念:
是一种液相色谱分
离,利用固体吸附
剂将液体样品中的
目标化合物与干扰
化合物分离,达到
分离和富集目标化
合物的目的。
慢
中等
快
淋洗液
慢
中等
快
与柱层析技术、HPLC基本一致
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固相萃取的模式及原理固相萃取的模式及原理
反相固相萃取
正相固相萃取
离子交换固相萃取
① 阴离子交换
② 阳离子交换
流动相:极性(水溶液)或中等极性
固定相:非极性。
分离对象:中等到非极性物质。
流动相:非极性、中等极性
固定相:极性。
分析物质:极性、中等极性、非极性
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固相萃取的装置及操作程序固相萃取的装置及操作程序
筛板
筛板
筛板
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活化吸附剂 进 样 洗 涤 洗 脱
湿润——吸附(减压、加压、离心)——除杂质——收集目标物
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SPESPE分离机制与溶剂的选择分离机制与溶剂的选择
分离机制 典型的弱溶剂
(保留条件)
典型的强溶剂
(洗脱条件)
反相SPE 缓冲液或低浓度的甲醇或乙
腈
乙腈、甲醇或溶剂与水的混合
物
正相SPE 正己烷、甲苯等 二氯甲烷、甲醇等
阳离子交换SPE 低离子强度缓冲液
(<
高离子强度缓冲液(>
低反离子强度 高反离子强度
阴性离子交换SPE 低离子强度缓冲液
(<
高离子强度缓冲液
(>
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HPLCHPLC与与SPESPE的比较的比较
HPLC SPE
硬件(柱子) 不锈钢柱 塑料柱
颗粒度(um) 5 40
颗粒形状 球型(均匀) 球型(不均匀)
塔板数 20~25,000 <100
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11、柱子的比较、柱子的比较
柱接头
螺帽
柱管 过滤片
型号:C18
柱管 筛板
固定相 尖端
?
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N = L/H
22、塔板数的比较、塔板数的比较
%E8%89%B2%E8%B0%B1%E5%88%86%E7%A6%BB%E7%9A%84%E8%BF%87%E7%A8%8B%E5%8E%9F%E7%90%
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固相微萃取固相微萃取 SPMESPME
不将待测物质全部分离出来,通过在样品与固相涂层间的平衡来达到分离。
方法:玻璃纤维浸入样品中→残留农药→扩散→吸附→平衡→取出玻璃纤
维→洗脱→分析。
① 操作简单,② 可自动化,③ 可变因素多,④ 灵敏度高:检出限可达10-12水平。
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关键:石英纤维上涂吸附剂
原则:目标化合物是非极性
时选择非极性涂层;目标化
合物是极性时选择极性涂层。
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使用方法使用方法
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气体萃取(顶空技术)气体萃取(顶空技术)
取样品基质(液体和固体)上方的气相部
分进行色谱分析。
用途:痕量高挥发性物质的分析测定,气
体是挥发性物质的最理想的溶剂。
静态顶空:在一个密闭的容器中,样
品与样品上方气体(1/2)达到平衡。
动态顶空: “连续气体萃取”方法,
不必两相达到平衡。经捕集浓缩后进
行测定。
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静态顶空过程静态顶空过程
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动态顶空过程动态顶空过程
捕集阱中捕集浓缩。
“烘烤”:载气的
流动方向与热解吸
时的流动方向相反。
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第一节 质量保证的意义和内容
• 定义
– 对监测全过程进行技术上、管理上的全面监督,以保
证监测数据的准确可靠。
• 内容
– 监测全过程:监测计划的制定,采样网络,采样频率、
采样时段,样品的运输和保存,分析的方法,实验室
条件,人员培训,数据处理和结果表达以及编写有关
的文件指南和手册等。
• 意义
– 保证数据准确性和可比性,以便作出正确的结论。
• 质量控制
– 是质量保证的一部分,主要是对实验室的质量、管理进
行监督,包括实验室内部质量控制和外部质量控制。
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第二节 实验室认可和计量认证/审查认可概述
一、中国实验室国家认可制度
二、计量认证/审查认可
• 计量认证
• 审查认可
• 计量认证与审查认可的发展及改革调整
为了规范质检机构和依照其他法律法规设立的专业检验
机构的工作行为,提高检验工作质量,原国家计量局借
鉴国外对检验机构(检测实验室)管理的经验,在1985
年颁布《中华人民共和国计量法》时,规定了对检验机
构的考核要求。1987年发布的《计量法实施细则》中将
对检验机构的考核称为“计量认证”。
为了有效地对检验机构的工作范围、工作能力、工作质
量进行监控和界定,规范检验市场秩序,提出对检验机
构进行审查认可的要求,国家技术监督局在1990年发布
《标准化法实施条例》中以法规的形式明确了对设立检
验机构的规划、审查条款(《标准化法实施条例》第29条
),并将规划、审查工作称为“审查认可(验收)”。
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计量认证是通过计量立法,对凡是为社会出具公证数据
的检验机构(实验室)进行强制考核的一种手段,也可以说计
量认证是具有中国特点的政府对实验室的强制认可.
审查认可(验收)是政府质量管理部门对依法设置或授权
承担产品质量检验任务的质检机构设立条件、界定任务范围、
检验能力考核、最终授权(验收)的强制性管理手段。这种授
权(验收)前的评审,当然也完全可以建立在计量认证/审查
认可评审或实验室认可评审的基础上。这样就可以减少对实
验室的重复评审,将计量认证和审查认可(验收)评审内容统
一是必然趋势。
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我国环境监测机构计量认证的评审内容与考核要求
◇组织和管理
◇质量体系、审核和评审
◇人员
◇设施和环境
◇仪器设备和标准样品
◇量值溯源和校准
◇检验方法
◇检验样品的处置
◇记录
◇证书和报告
◇检验的分包
◇外部支持服务和供应
◇抱怨
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纯水分级表
第三节 监测实验室基础
级
别
电阻率(25℃)
/(MΩ·cm)
制水设备 用途
特 >16
混合床离子交换柱。μm滤膜。亚
沸蒸馏器
配制标准水样
1 10~16 混合床离子交换柱。石英蒸馏器 配制分析超痕量μg/L级物质用的试液
2 2~10 双级复合床或混合床离子交换柱
配制分析痕量(μg/L ~mg/L)级物质用的试
液
3 ~2 单级复合床离子交换柱 配制分析mg/L级以上含量物质用的试液
4 < 金属或玻璃蒸馏器 配制测定有机物如(COD、BOD5)等用的试液
一、实验用水
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金属蒸馏器,玻
璃蒸馏器,石英蒸馏
器,亚沸蒸馏器。
亚沸蒸馏器示意图
(一)蒸馏水
石英亚沸蒸馏是利用热辐射原理,保持液相温度低于沸
点温度蒸发冷凝而制取高纯水和高纯试剂。而一般的石
英蒸馏器,因沸腾蒸馏,气中夹带水珠,气液分离不完
全,致使水质不高;全玻璃蒸馏器,更因玻璃本身所含
的污染,水质更差;离子交换水,又因有机物质的溶解
带入有机物的干扰。石英亚沸蒸馏水器既避免了玻璃杂
质的污染,又因液相温度低于沸点。不致因沸腾而在蒸
气中夹带水珠。既气液分离完全。因此水质极高,经无
焰原子吸收法分析无重金属检出。
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(二)去离子水
是用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂以一定形式组合进行水处理。水中含金属杂质极少,
适于配制痕量金属分析用的试液,但不适于配制有机分析试液。
•无氯水
•无氨水
•无二氧化碳水
•无铅(重金属)水
•无砷水
•无酚水
•不含有机物的蒸馏水
(三)特殊要求的纯水
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二、试剂与试液
• 根据实际需要
• 妥善保存
• 注意保存时间
• 按规定注明配制日期及配制人员
• 试剂的规格:一级、二级、三级
• 纯度:“9”
化学试剂的规格
级别 名 称 代号 标志颜色
某些国家通用等
级和符号
俄罗斯的等级和符号
一级品 保证试剂、优级纯 G·R 绿色 G·R 分析纯Ч·Д·А
二级品 分析试剂、分析纯 A·R 红色 A·R 化学纯x·ч
三级品 化学纯 C·P 蓝色 C·P 纯Ч
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三、实验室的环境条件
空气清洁度的分类
清洁度分类 工作面上最大污染颗粒数 / (颗粒·m-2) 颗粒直径 /μm
100
100 ≥
0 ≥
10 000
10 000 ≥
65 ≥
100 000
100 000 ≥
700 ≥
• 没有超净实验室条件的可采用相应措施。例如,样品的预处理、
蒸干、消化等操作最好在专门的毒气柜内进行,并与一般实验室、
仪器室分开。几种分析同时进行时应注意防止交叉污染。
• 实验的环境清洁也可采用一些简易装置来达到目的。
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简易超蒸发装置示意图
◇对监测分析人员的要求 :持证上岗
◇对监测质量保证人员的要求
◇实验室安全制度
◇药品使用管理制度
◇仪器使用管理制度
◇样品管理制度
四、实验室的管
理及岗位责任制
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一、概念
1 真值:
理论真值;约定真值;标准器(包括标准物质)的相对真值
误差:
偏差:
2、误差分类
系统误差(包括方法误差、仪器误差、试剂误差、人员误差、环境误差)
特点:具单向性(大小、正负一定 )、可消除(原因固定)
重复测定重复出现
偶然误差
特点:不具单向性(大小、正负不定)、 不可消除(原因不定)但
可减小(测定次数↑)、 分布服从统计学规律(正态分布)
过失误差
第四节 监测数据的统计处理和结果表述
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3、减少误差的方法
减少系统误差: 校准仪器→减少仪器误差
空白试验→减少试剂误差
对照试验/回收试验→通过用标准物质进行测定,校正方法误差
减少偶然误差:增加测定次数
减少过失误差:认真细致工作,提高操作水平
空白值
除了不加样品外,按照样品分析的操作手续和条件进行实验得到的分析结果。
全面地反映了分析实验室和分析人员的水平。
当样品中待测物质与空白值处于同一数量级时,空白值的大小及其波动性对
样品中待测物质分析的准确度影响很大,直接关系到报出测定下限的可信程度。
以引入杂质为主的空白值,其大小与波动无直接关系;以污染为主的空白值,
其大小与波动的关系密切。
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4、误差的表示方法:
准确度与误差
1.准确度:指测量结果与真值的接近程度
2.误差
(1)绝对误差:测量值与真实值之差 E=x-μ
(2)相对误差:绝对误差占真实值的百分比
注:注:11)测高含量组分,)测高含量组分,RERE可小;测低含量组分,可小;测低含量组分,RERE可大可大
2 2)仪器分析法)仪器分析法————测低含量组分,测低含量组分,RERE大大
化学分析法化学分析法————测高含量组分,测高含量组分,RERE小小
注:μ未知,E已知,可用χ代替μ
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• 精密度与偏差
1.精密度:平行测量的各测量值间相互接近程度
2.偏差:
(1)绝对偏差 :单次测量值与平均值之差
(2)相对偏差:绝对偏差占平均值的百分比
(3)平均偏差:各测量值绝对偏差的算术平均值
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(4)相对平均偏差:平均偏差占平均值的百分比
(5)标准偏差:
μ已知 μ未知
(6)相对标准偏差(变异系数,CV)
准确度与精密度的关系
1. 准确度高,要求精密度一定高。但精密度好,准确度不一定高
2. 准确度反映了测量结果的正确性,精密度反映测量结果的重现性
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二、灵敏度与检出限
灵敏度: 单位浓度或单位量待测物质变化所产生的响应量的
变化程度 (响应大小)。灵敏度因实验条件而变。
A = kc + a
检出限: 在给定的置信度内可从样品中检出待测物质的最
小浓度或最小量 ,高于空白值。
仪器检出限:产生的信号比仪器信噪比大3倍待测物质的浓
度,不同仪器检出限定义有所差别。
方法检出限:指当用一完整的方法,在99%置信度内,产生
的信号不同于空白中被测物质的浓度。
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测定限: 测定限为定量范围的两端 分别为测定上限与
测定下限,随精密度要求不同而不同。
测定下限:在测定误差达到要求的前提下,能准确地
定量测定待测物质的最小浓度或量,称为该方法的测
定下限。
测定上限:在测定误差能满足预定要求的前提下,用
特定方法能够准确地定量测量待测物质的最大浓度或
量,称为该方法的测定上限。
最佳测定范围
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三、数据的处理
1、有效数字
包括两个部分:可靠数字和可疑数字(有效数字位数)
有效数字的修约规则有效数字的修约规则
1.四舍六入五考虑
2.只能对数字进行一次性修约
有效数字的运算法则
1.加减法:以小数点后位数最少的数为准(即以绝对误差最大的数为准)
2.乘除法:以有效数字位数最少的数为准(即以相对误差最大的数为准)
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1. 法
依据:偏差 >3 的概率< % 故可舍去
3 4
有限次测量,用 S 代 ,用 代 ,故为
处理方法:
(1)求出除异常值外的其余数据的 和
(2)求 > 舍弃
< 保留
特点:简便但不够准确
2、可疑数据的取舍
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2. Q检验法
处理方法:
(1)小 大排列:x1 x2 … x n-1 xn
(2)计算舍弃商 Q计=
(3)查相应 n, P下的Q表值
(4)Q计 > Q表 异常值舍弃 否则保留
Q计 Q表 最好再作一次测定
特点:较 法麻烦但较准确(因为设置了P)
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3. 格鲁布斯(Grubbs)法
(1)小 大排列:x1 x2 … x n-1 xn
(2)计算 和s
(3)计算T计=
(4)查相应 n, 下的T表值
(5)T计>T表 异常值舍弃 否则保留
特点:引入正态分布中的两个样本参数 和s ,准确性较好。
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(4)Dixon(迪克逊)检验法
D检验法是对Q检验法的改进,这种方法
目前广泛使用。该法与Q检验法不同的是按不
同的测定次数范围,采用不同的计算公式。
1、仅有一个可疑数据(最大值或最小值)时,可用D法和G
法。与D法比较,G法不但能处理一个可疑数据,还能适
用于2个或多个的情况。
2、最大值和最小值皆为可疑时,应按G法先后检验X1和Xn
是否舍去。如果经检验去除X1后,再检验Xn时,测定次
数作为少一次来处理,且此时选取99%置信水平。
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3、监测结果的数值表示方法
(1)算术平均值
(2)几何平均值
(3)中位值
(4)平均值的置信区间
置信度(置信水平):某一 t 值时,测量值出现在范围内的概率
显著性水平:落在此范围之外的概率
显著性水平= 1- 置信水平 m = ± t表S = ± t表
S
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正态分布图
偏态分布图
正态分布
正态分布总体的样本落在下列区间内的概率
区间 落在区间内的概率 / %
μ+σ
μ+σ
μ+σ
μ+σ
μ+σ
μ+σ
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1、测量结果的统计检验
(一)样本均数与总体总数差别的显著性检验
(二)两种测定方法的显著性检验
其它常见的几个问题
显著性检验:
运用统计的方法来判断数据间的差异是否属于显著性差异(即是否存在
系统误差),从而正确评价测量结果的可靠性。
t检验(平均值与标准值比较)——该分析方法是否有系统误差
检验两种方法是否有显著性差异F-t检验法
F检验法——检验两方法的精密度是否有显著性差异
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2、直线相关和回归
(一)相关和直线回归方程
(二)相关系数及其显著性检验
正相关的两种图形 负相关的两种图形
说明变量间的依存变化关系用回归;
说明变量间的相关变化关系用相关。
儿子身高与父亲身高的关系
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3、方差分析 (一)方差分析中的统计名词
(二)方差分析的基本思想
(三)方差分析的方法步骤
(四)应用方差分析的条件
4、模糊聚类分析
(一)模糊综合评价的基本知识
(二)模糊综合评价
(三)模糊聚类分析
(四)模糊矩阵的截矩阵
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第五节 实验室质量保证
一、名词解释
校准曲线: 校准曲线是描述待测物质浓度或量与相应的测量
仪器响应或其他指示量之间的定量关系曲线。括标准曲线和
工作曲线。
标准曲线: 用标准溶液系列直接测量,没有经过样品的预
处理过程,这对于基体复杂的样品往往造成较大误差。
工作曲线: 所使用的标准溶液经过了与样品相同的消解、
净化、测量等全过程。
绘制准确的校准曲线,直接影响到样品分析结果的准确与
否。此外,校准曲线也确定了方法的测定范围。
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加标回收率:
(l) 加标物的形态应该和待测物的形态相同。
(2) 加标量应和样品中所含待测物的测量精密度控制在相同的
范围内,通常作如下规定:
① 加标量应与待测物含量相等或相近,注意样品容积的影响;
②当待测物含量接近方法检出限时,加标量应在校准曲线低浓度范围;
③ 在任何情况下加标量均不得大于待测物含量的3倍;
④ 加标后的测定值不应超出方法的测量上限的90%;
(3) 由于加标样和样品的分析条件完全相同,其中干扰物质和
不正确操作等因素所导致的效果相等。当以其测定结果的差
计算回收率时,常不能准确反映样品测定结果的实际差错。
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干扰试验
(1)针对实际样品中可能存在的共存物,检验其是
否对测定有干扰,并了解共存物的最大允许浓度。
(2)干扰可能导致正或负的系统误差,与待测物浓度
和共存物浓度大小有关。
(3)干扰试验应选择两个(或多个)待测物浓度值和
不同水平的共存物浓度的溶液进行试验测定。
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平行双样
进行平行双样测定有助于减小随机误差,有助于估计同批测定的精密度。
测定结果按下列要求检查是否合格。
( 1 )平行双样测定结果的相对偏差不应大于标准方法或统一方法所列
相对标准偏差的 倍。
( 2 )对未列相对标准偏差的方法,当样品的均匀性和稳定性较好,亦
可参阅下表的规定。
标准参考物的使用
( 1 )量值传递
( 2 )仪器标定
( 3 )对照分析
( 4 )质量考核
方法对照
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平行性:同一实验室,分析人员、分析设备和
分析时间都相同,用同一分析方法对
同一样品进行双份或多份平行样测定,
所得结果之间的符合程度。
重复性:同一实验室,分析人员、分析设备和
分析时间中的任一项不相同,用同一
分析方法对同一样品进行两次或两次
以上独立测定结果之间的符合程度。
再现性:用相同的分析方法,对同一样品在不
同条件(实验室、分析人员、设备,
时间)下获得的单个结果之间的接近
程度。
室内精密度
用绝对偏差
和相对偏差
表示
室间精密度
用相对平均
偏差表示
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可比性:
• 用不同分析方法测定同一样品时,所得出结果的吻合程度。
• 使用不同标准分析方法测定标准样品得出的数据应具有良好
的可比性。
• 要求各实验室之间对同一样品的分析结果应相互可比。
• 要求每个实验室对同一样品的分析结果应达到相关项目之间
的数据可比。
• 相同项目在没有特殊情况时,历年同期的数据也是可比的。
• 在此基础上,还应通过标准物质的量值传递与溯源,以实现
国际间、行业间的数据一致、可比,以及大的环境区域之间、
不同时间之间分析数据的可比。
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分析结果的准确性、精密性在实验室内分析测试。
分析结果代表性、完整性则突出在现场调查、设计布点
和采样保存等过程。
可比性则是全过程的综合反映。
分析数据只有达到代表性、准确度、精密度、可比性和
完整性,才是正确可靠的,也才能在使用中具有权威性和法
律性。“错误的数据比没有数据更可怕,因为它会导致一系
列错误的结论。”
完整性:
强调工作总体规划的切实完成。即保证按预期计划取得系
统和连续的有效样品,无缺漏地获得这些样品的分析
结果及有关信息。
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二、实验室内质量控制
实验室内部质量控制是实验室人员对分析质
量进行自我控制的过程。
控制方法:
比较实验、对照实验、加标、质控图
(一)质量控制图的绘制及使用
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上控制限(UCL)
上警告限(UWL)
上辅助线(UAL)
中心线(CL)
下辅助线(LAL)
下警告限(LWL)
下控制限(LCL)
质量控制图的基本组成
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[例]某一铜的控制水样,累计测定20个平行
样,结果作均数控制图。
1.均数控制图
均数控制图
依据横纵坐标代表的含义不同可以空白实验、准确度实验等多种均数控制图
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2.均数-极差控制图
均数-级差控制图
3.多样控制图
多样控制图
(二)其他质量控制方法
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三、实验室间质量控制
目的:检查各实验室是否存在系统误差,找
出原因,提高监测水平。
◇实验室质量考核
◇实验室误差测验
分析标准样品或统一样品;测定加标样品;测定
空白平行,核查检测下限;测定标准系列,检查
相关系数和计算回归方程,进行截距检验等。通
过质量考核,最后由负责单位综合实验室的数据
进行统计处理后作出评价并予以公布。各实验室
可以从中发现存在问题并及时纠正。
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一、标准分析方法
标准分析方法又称分析方法标准,是技术标准中的一种,
它是一项文件,是权威机构对某项分析所作的统一规定的技
术准则和各方面共同遵守的技术依据,它必须满足以下条件:
(1)按照规定的程序编制。
(2)按照规定的格式编写。
(3)方法的成熟性得到公认。通过协作试验,确定了方法
的误差范围。
(4)由权威机构审批和发布。
第六节 标准分析方法和分析方法标准化
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二、分析方法标准化
标准是标准化活动的结果,标准化工作是一项
具有高度政策性、经济性、技术性、严密性和连续
性的工作,开展这项工作必须建立严密的组织机构。
由于这些机构所从事工作的特殊性,要求它们的职
能和权限必须受到标准化条例的约束。
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我国标准化工作的组织管理系统图 国外标准化组织
机构
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三、监测实验室间的协作试验
进行协作试验预先要制订一个合理的试验方案。
并应注意下列因素:
1.实验室的选择
2.分析方法
3.分析人员
4.实验设备
5.样品的类型和含量
6.分析时间和测定次数
7.协作试验中质量控制
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第七节 环境标准物质
一、环境标准物质及其分类
(一)环境计量
(二)基体和基体效应
(三)环境标准物质
1.国际标准化组织的分类
2.我国的标准物质分类
3.环境标准物质在环境监测中的应用
4.环境监测对标准物质的选择
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国际标准化组织( ISO )对标准物( Reference Material, RM )所
下定义:这种物质具有一种或数种已被确定的性质,这些性质可以用作校
准仪器或验证测量方法。标准气体可以是纯的,也可以是混合的气体、液
体、固体,甚至是简单的人造物体。
我国的标准物质以 BW 为代号,分为国家一级标准物质,和二级标准
物质,国家一级标准物质应具备以下条件:
①绝对测量法或两种以上不同原理的准确、可靠的测量方法进行定值。此
外,亦可在多个实验室中分别使用准确可靠的方法进行协作定值。
②定值的准确度应具有国内最高水平。
③应具有国家统一编号的标准物质证书。
④稳定时间应在一年以上。
⑤应保证其均匀度在定值的精密度范围内。
⑥应具有规定的合格的包装形式。
作为标准物质中的一类,环境标准物质除具备上述性质外,还应具备:
( 1 )是由环境样品直接制备或人工模拟环境样品制备的混合物;
( 2 )具有一定的环境基体代表性。
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环境标准物质在环境监测中主要用于:
( 1 )评价分析方法的准确度和精密度,研究和验证标准方法,发展新
的监测方法。
( 2 )校正并标定监测分析仪器,发展新的监测技术。
( 3 )在协作实验中用于评价实验室的管理效能和监测人员的技术水平。
( 4 )把标准物质当作工作标准和监控标准使用。
( 5 )实现数据的可比性和时间上的一致性。
( 6 )作为仲裁依据。
( 7 )以一级标准物质作为真值,控制二级标准物质和质量控制样品的
制备和定值,也可为新类型的标准物质的研制与生产提供保证。
在环境监测中应根据分析方法和被测样品的具体情况运用适当的标
准物质。
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我国标准物质库中水环境分析一级标准物质
成分
名称
成分含量或浓度
/ (mg·L-1)
不确定度
/ %
标准物质
编号
成分名称
成分含量或浓度
/ (mg·L-1)
不确定度
/ %
标准物质
编号
水中镉
2 GBW08607
水中汞
4 GBW08603
4 GBW08608 GBW08609
水中铅
2 GBW08607 1000 1 GBW08617
50 4 GBW08608 水中钴 1000 1 GBW08613
水中铜
1 GBW08607 水中氯根 2 GBW08606
50 4 GBW08608 水中硝酸根 2 GBW08606
水中铬
2 GBW08607 水中硫酸根 1 GBW08606
30 7 GBW08608
水中砷
GBW08605
水中锌
1 GBW08607 1000 1 GBW08611
90 5 GBW08608 水中铁 1000 2 GBW08616
水中镍
2 GBW08607 水中铜 1000 1 GBW08615
60 5 GBW08608 水中银 1000 1 GBW08610
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我国气体标准物质
名 称 编 号 标准浓度 /(μmol·mol-1) 不确定度 / %
标准气体
氮中甲烷
氮中一氧化碳
氮中二氧化碳
氮中二氧化硫
空中甲烷
氮中一氧化氮
氮中氧
氮中二氧化碳
空气中一氧化碳
BW0101
BW0106
BW0111
BW0116
BW0121
BW0122
BW0123
BW0124
BW0125
10~1000
10~1000
10~1000
300~3000
1~100
50~2000
21%
1
5~50
1
1
1
1
1
1
氮中丙烷 研制中
渗透管
二氧化硫
二氧化氮
硫化氢BW0203
氨BW0204
氯BW0205
氟化氢BW0206
BW0201
BW0202
~
~
~
~
渗透率 / (μg·mol-1)
~
(25℃) ~
1%
2%
2%
2%
1
1
2
2
2
臭氧发生器 BW0207 60~800×10-9(V/V) 2
扩散管
苯
正戊烷
BW0801
BW0802
扩散率30016~20 / (μg·min-1)
25018~20 / (μg·min-1)
1
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不确定度
所谓不确定度,可简单理解为测量值不
确定的程度,是对测量误差大小取值的测度。
它合理地说明了测量值的分散程度和真值所
在范围的可靠程度。不确定度亦可理解为,
一定置信概率下误差限的绝对值。测量不确
定度是测量质量的指标,是对测量结果残存
误差的评估。
测量结果:Y=N±ΔN
Y代表待测物理量,N为该物理量的测量值,
ΔN是一个恒正的量,代表测量值N不确定的程度。
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• 测量不确定度是测量质量的定量表征,测量必须有不
确定度说明才是完整和有意义的。根据不确定度存在
原理:任何测量都存在不确定度。
• 按照最新定义:不确定度是测量结果所含有的一个参
数,它用以表征合理赋予被测量的值的分散性。
• 不确定度通常可以分为两大类,即标准不确定度和扩
展(展伸)不确定度,前者是以标准偏差来给出的不
确定度,后者则用来表达测量值的一个合理的分布区
间,又称范围不确定度,它特别适用于涉及到健康、
安全及法规的应用时,此时常需提供一个合理的分布
区间。
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一.标准不确定度
标准不确定度又可分成三类:A类标准不确定度,B类标
准不确定度和合成标准不确定度。
1.
A类标准不确定度指的是用统计方法评定的标准不确定度,
它是建立在观察数据的概率分布的基础上的。常用的
就是标准偏差法。
2.
B类标准不确定度指的是用非统计方法评定的标准不确定度。
如果测量不是在统计控制状态下所进行的重复观察,也
就得不到实验的标准偏差,因此就只能根据非统计方法
所得到的信息来估计出“近似标准偏差”或“等价标准
偏差”。
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应该指出的是,在分析化学中,是较少应用B类标准不确定度的,因为
分析测定通常总是在重复测量的状态下进行的。当然,B类标准不确
定度与A类标准不确定度同样是可信的。
其中仪器误差 的确定:
例如,仪器误差造成的B类不确定度通常用公式估计
A.由仪器的准确度表示
B.由仪器的准确度级别来计算
C.未给出仪器误差时
连续可读仪器
非连续可读仪器
最小分度/2
最小分度
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3.合成标准不确定度
合成标准不确定度指的是:当测量结果的不确定度由若
干标准不确定度分量构成时,按各分量的方差或协方
差算得的标准不确定度。
A类不确定度S:
B类不确定度u:
可以通过统计方法来计算(如偶然误差)
不能用统计方法只能用其他方法估算(如仪器误差)
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A类不确定度分量
B类不确定度分量
合成不确定度
相关内容还有针对不同函数的不确定度合成公式,
扩展不确定度,不确定度的传递等许多内容。
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(四)环境监测的质量控制样品
质量控制样品对每个实验室的质量控制能够起到质量保证的作用,尤
其适用于控制实验室的精密度。质量控制样品可以检查校准曲线、技
术方法、仪器、分析人员等方面的工作。
质量控制样品的每个测量参数都应该有准确已知的浓度;样品可以是
多参数的,能够进行多种项目的分析;样品具有一定的均匀性,稳定
期应在一年以上;应防止样品从贮存容器中蒸发和泄漏。在设计质量
控制样品时应考虑实际样品的浓度范围,如废水排放的高浓度和降水
中的低浓度、方法的检出限、排放许可证或标准中规定的界限等。
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二、标准物质的制备和定值
固体标准物质制备流程示意图
(一)标准物质制备的一般过程
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(二)稳定性和均匀性的研究和检验
均匀是标准物质第一位和最根本的要求,是保证标准物质具有空间一致性的前
提,对固体样品尤其如此。均匀性是一个相对的概念。首先,绝对的均匀是不可能
实现的。若样品的不均匀度远远小于分析中的误差,就可以认为样品是均匀的。
稳定性是标准物质的另一重要性质,是使标准物质具有时间一致性的前提。与
固体标准物质相比,液体和气体物质的均匀性容易实现,但保持稳定则困难得多。
(三)标准物质的分析与定值
在准确分析的基础上,标准物质的定值多采用数理统计的办法。目前,我国
的环境标准物质多按如下的步骤来处理数据:
(1)对一组实验数据,按Grubbs检验法弃去原始数据中的离群值后,求得
该组数据的均值、标准偏差和相对标准偏差;
(2)对某一元素由不同实验室和不同方法各自测量的均值视为一组等精密
度测量值,采用Grubbs检验法弃去离群值后,求得总平均值及标准偏差;
(3)用总平均值表示该元素的定值结果,用标准偏差的2倍(2s)表示测量
的单次不确定度,以2s除以总平均值表示相对不确定度。
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第八节 环境监测管理
一、环境监测管理的内容和原则
– 环境监测管理的具体内容包括监测标准的管理、监
测点位的管理、采样技术的管理、样品运输、保存
管理、监测方法的管理、监测数据的管理、监测质
量管理、监测综合管理和监测网络管理等。监测技
术管理的内容很多,核心内容是环境监测质量保证。
– 原则:实用、经济
二、监测的档案文件管理
为了保证环境监测的质量以及技术的完整性和追溯性,应对监测
全过程的一切文件(包括任务来源、制订计划、布点、采样、分析
……数据处理等)按严格制度予以记录存档。同时对所累积的资料、
数据进行整理,建立数据库。
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环境监测质量保证系统控制要点
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环境监测全过程质控要点
监测过程控制 质控要点
布点系统
1.监测目标系统的控制
2.监测点位点数的优化控制 控制空间代表性及可比性
采样系统
1.采样次数和采样频率优化
2.采集工具方法的统一规范 控制时间代表性及可比性
运输保存系统
1.样品的运输过程控制
2.样品固定保存控制 控制可靠性和代表性
分析测试系统
1.分析方法准确度、精密度、检测范围控制
2.分析人员素质及实验室间质量的控制
控制准确性、精密性、可靠性、
可比性
数据处理系统
1.数据整理、处理及精度检验控制
2.数据分布、分类管理制度的控制
控制可靠性、可比性、完整性、
科学性
综合评价系统
1.信息量的控制 2.成果表达控制
3.结论完整性、透彻性及对策控制
控制真实性、完整性、科学性、
适用性
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一、质量保证检查单
• 检查单是根据监测中各个步骤列出的表格,工作人员在工
作过程中及时填写,连同样品、分析数据一起交给负责汇
集、整理的人员进行处理。
• 质量保证检查单上的条目是根据对数据质量的影响区分的,
每一条目代表下述一种类型的影响:
• 关键因素:它总是影响着采样结果,并且是不可补救的。
• 主要因素:它很可能对采样结果有不利影响,但并不总是
不可补救的。
• 次要因素:它通常对数据没有影响,只是作为一种好的习
惯做法。
第九节 质量保证检查单和环境质量图
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DEQ大容量采样器采样检查单
(滤纸鉴定、制备与分析部分)
调制处理环境的类型 干燥柜 空调室。
1.平衡时间 小时;
2.平衡时间的长短是否一致:是 否 ;
3.是否规定有允许的最短平衡时间:是 否 ,若是,规定时间为 小时;
4.分析天平有无温度、湿度控制:温度:有 无 ;湿度:有 无 ;
5.如果使用空调室,相对湿度 ,温度范围 到 ,温度 ;
6.如果使用干燥柜,为进行可能的更换,多长时间检查一次干燥剂 ;
关键因素:颗粒物的吸水性是不同的,美国环境保护局的研究结果表明,相对湿度为80%时,
其质量可增加15%;相对湿度高于55%时,湿度与质量之间有指数关系。滤纸
应在相对湿度低于50%的环境内平衡。
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DEQ气体鼓泡采样检查单
(样品制备部分)
注:①ACS为美国化学会
1. 制备吸收剂所用全部化学试剂是否均为ACS①试剂纯或更纯的试剂:是 .否 ,所
用蒸馏水是否符合制备吸收剂的要求:是 否 ,若否,请予解释。
主要因素:这些试剂影响所得吸收剂的质量。
2. 制备吸收剂是否采用了美国《联邦记录》上的参考手续:是 否 。若否,请予
解释有何困难。
主要因素:《联邦记录》规定了制备吸收剂时拟采用的手续,因此偏离这些手续时必须
提出充分证据,说明年这种偏离是正当的。
3. 吸收剂年在使用前储存了多久 月?
主要因素:吸收剂一般可稳定6个月,因此储存时间不应超过6个月。
4. 吸收剂制备以后是否检查过pH值:是 否 。若是,其可用范围如何?
质量控制点:当pH值小于3或大于5时,吸收剂是不可用的。它说明制备过程中存在着问
题。
5. 说明吸收瓶是通过什么途径送到工作人员手中的?
主要因素:吸收瓶运输过程中必须防止溢流、破碎或温度过高。
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二、环境质量图
用不同的符号、线条或颜色来表示各种环境要素的质
量或各种环境单元的综合质量的分布特征和变化规律的图
称为环境质量图。
环境质量图既是环境质量研究的成果,又是环境质量
评价结果的表示方法。
好的环境质量图不但可以节省大量的文字说明,而且
具有直观、可以量度和对比等优点,有助于了解环境质量
在空间上的分布原因和在时间上的发展趋向。这对进行环
境规划和制定环境保护措施都有一定的意义。
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1.等值线图 2.点的环境质量表示图
SO2污染的等浓度线表示法 环境监测点的大气污染表示法
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3.区域的环境质量表示法 4.时间变化图
河流水质污染表示法 某水域酚浓度变化曲线
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5.相对频率图 6.累积图
某污染物浓度的相对频率 汞在各种鱼类中的含量
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7.过程线图
水域中某污染物浓度变化图
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8.相关图
C
r6
+ /
(m
g·
L
-1
)
某水域中六价铬与总铬含量之间的关系
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臭氧和二氧化氮消长图
8.相关图
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8.相关图
氧化剂高浓度出现频率与风向、风速之间的关系
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8.相关图
氨
氮
浓
度
/(
m
g·
L
-1
)
某河流氨氮浓度和一年中河水黑臭天数的关系
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9.类型分区法 10.网格表示法
城市功能分区表示法 城市环境质量网格表示法
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某城市悬浮颗粒浓度图
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水库、湖、海区 河流断面
大气采样点地下水采样点 底泥采样点
水生生物采样点土壤采样点 农作物采样点
噪声监测点人体健康调查点 其他监测点
编 图 图 式
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镉 铜 飘尘 降尘
二氧化硫 氮氧化物 氟化物
硫化物 氯化物 氰化物
酚
滴滴涕
六六六 有机磷
石油类
硝基苯类
苯胺类 环境噪声
交通噪声 电磁辐射 放射性
热
工业废气 工业废水 工业废渣
生活废水 生活垃圾 生活燃煤