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解讀HJ168:搞清方法驗(yàn)證關(guān)鍵指標(biāo)

更新時(shí)間:2025-11-17      點(diǎn)擊次數(shù):61

在環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)的制訂與驗(yàn)證中,《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》(HJ168-2020)明確了一系列關(guān)鍵指標(biāo),這些指標(biāo)是判斷方法是否科學(xué)、可靠、適用的核心依據(jù)。方法驗(yàn)證是標(biāo)準(zhǔn)落地前的 “關(guān)鍵考核環(huán)節(jié)”,直接影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可信度。

本文聚焦方法驗(yàn)證中的核心指標(biāo) ——檢出限、測(cè)定下限、精密度、正確度、不確定度、精密度、正確度等指標(biāo),結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)原文展開(kāi)詳細(xì)解讀。

 

01
先搞懂基礎(chǔ):這些指標(biāo)為啥重要?
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HJ168-2020是環(huán)境監(jiān)測(cè)方法的 “設(shè)計(jì)手冊(cè)”,所有用于水質(zhì)、大氣、土壤等監(jiān)測(cè)的分析方法(如氣相色譜法、分光光度法),都必須通過(guò)這些指標(biāo)的 “考核” 才能成為標(biāo)準(zhǔn)方法。簡(jiǎn)單說(shuō):


• 檢出限:決定方法 “能不能看見(jiàn)” 污染物(定性);


• 測(cè)定下限:決定方法 “能不能準(zhǔn)確量出” 污染物(定量);


• 精密度:決定方法測(cè)出來(lái)的結(jié)果 “穩(wěn)不穩(wěn)定”(重復(fù)性);


• 正確度:決定方法測(cè)出來(lái)的結(jié)果 “偏不偏離真相”(準(zhǔn)確性);


• 不確定度:決定方法測(cè)出來(lái)的結(jié)果 “可信范圍有多大”(結(jié)果分散性量化)


這些指標(biāo)共同構(gòu)成了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的 “可靠性防線”。

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02
檢出限:“能看見(jiàn)” 的最低門檻
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  • 定義

用特定分析方法在給定的置信度內(nèi)可從樣品中定性檢出待測(cè)物質(zhì)的最低濃度或最小量。

通俗理解:檢出限就像顯微鏡的“最小放大倍數(shù)”—— 只有污染物濃度達(dá)到這個(gè)“倍數(shù)”,你才能確定“哦,這里有污染物”;如果低于這個(gè)濃度,就只能說(shuō)“沒(méi)看見(jiàn)”,沒(méi)法確定有沒(méi)有


 定性屬性只判斷“有/無(wú)”,不保證“量準(zhǔn)”;

• 置信度要求默認(rèn)99%置信度(即“有99%的把握不是誤判”);

• 與儀器檢出限的區(qū)別方法檢出限包含樣品前處理(如萃取、濃縮)的損失,比儀器檢出限(僅儀器本身)更高,更貼近實(shí)際監(jiān)測(cè)場(chǎng)景。

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  • 確定方法和計(jì)算公式

1)空白試驗(yàn)中檢測(cè)出目標(biāo)物

按照樣品分析的全部步驟,重復(fù)n(n≥7)次空白試驗(yàn)(以各類便攜式、集成式儀器為基礎(chǔ)建立的方法標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)儀器的性能盡可能增加重復(fù)測(cè)定次數(shù)),將各測(cè)定結(jié)果換算為樣 品中的濃度或含量,計(jì)算n次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差。用多次測(cè)定的波動(dòng)范圍(標(biāo)準(zhǔn)偏差),乘以統(tǒng)計(jì)系數(shù)(t值),確保 99%置信度下能檢出

MDL=t(n1,0.99)×S

t(n1,0.99)自由度為n−1(n為平行測(cè)定次數(shù))、置信度 99% 的單側(cè) t 分布值(查表 A.1,如n=7時(shí),t=3.143)

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Sn次平行測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差(反映數(shù)據(jù)波動(dòng))


2)空白試驗(yàn)中未檢測(cè)出目標(biāo)物

按照樣品分析的全部步驟,對(duì)濃度值或含量為估計(jì)方法檢出限值3~5倍的樣品進(jìn)行n(n≥7)次平行測(cè)定。計(jì)算n次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差,按上述公式計(jì)算方法檢出限。MDL值計(jì)算出來(lái)后,應(yīng)判斷其合理性。

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  • 意義

用于判斷“樣品中是否含有目標(biāo)物”(如某污染物標(biāo)準(zhǔn)限值為0.05 mg/L,若方法 MDL=0.03 mg/L,則能檢出接近限值的污染物;若MDL=0.1mg/L,則無(wú)法檢出限值附近的污染物,方法不適用。)

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03
測(cè)定下限:“能測(cè)準(zhǔn)” 的最低起點(diǎn)
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  • 定義

在限定誤差能滿足預(yù)定要求的前提下,用特定分析方法能夠準(zhǔn)確定量測(cè)定待測(cè)物質(zhì)的最低濃度或最小量。

與檢出限的核心區(qū)別

指標(biāo)

精度

誤差要求

應(yīng)用場(chǎng)景

檢出限

定性

無(wú)嚴(yán)格誤差要求

篩查、應(yīng)急監(jiān)測(cè)(如判斷是否超標(biāo))

測(cè)定下限

定量

誤差≤20%(通常)

常規(guī)監(jiān)測(cè)(如報(bào)具體濃度值)

  • 計(jì)算公式

通用規(guī)則:測(cè)定下限=4×檢出限

(因4倍MDL時(shí),相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差通常≤20%,滿足定量誤差要求)


  • 意義

決定方法“能不能用于常規(guī)監(jiān)測(cè)”:若某污染物排放標(biāo)準(zhǔn)限值為0.1 mg/L,而方法測(cè)定下限=0.12mg/L,則無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定限值附近的濃度,方法不適用。


一圖總結(jié)

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04
精密度:“多次測(cè)” 的一致性
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  • 定義

在規(guī)定條件下,獨(dú)立測(cè)試結(jié)果間的一致程度

通俗理解:精密度就像做蛋糕:如果同一個(gè)人用同一套配方,每次做出來(lái)的口感、重量都差不多,說(shuō)明“精密度好”;如果這次甜、下次淡,這次重 200g、下次重 150g,就是“精密度差”。

 定量表征相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD

• 重復(fù)性同一實(shí)驗(yàn)室、同一操作者、相同儀器、相同條件,僅時(shí)間不同

• 再現(xiàn)性不同實(shí)驗(yàn)室、不同操作者、相同儀器、相同條件,實(shí)驗(yàn)室、人員不同(如全國(guó)驗(yàn)證)

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  • 確定方法和計(jì)算公式

1)確定方法

• 濃度選擇:高(校準(zhǔn)曲線上限 90%)、中(曲線中點(diǎn))、低(測(cè)定下限附近)3 個(gè)濃度;

• 測(cè)定要求:每個(gè)濃度平行測(cè) 6 次,全流程操作(含前處理);

• 數(shù)據(jù)匯總:計(jì)算各實(shí)驗(yàn)室的 RSD,以及實(shí)驗(yàn)室間的 RSD、重復(fù)性限r(nóng)、再現(xiàn)性限R。

若使用統(tǒng)一樣品,需計(jì)算 “實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差”“重復(fù)性限(r)”“再現(xiàn)性限(R)”(重復(fù)性限指同一實(shí)驗(yàn)室兩次結(jié)果差值≤r 的概率為 95%,再現(xiàn)性限同理);

若使用非統(tǒng)一樣品,需給出各實(shí)驗(yàn)室的 RSD 范圍。

2)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(重復(fù)性的核心指標(biāo))

對(duì)某一水平濃度的樣品在第i個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行n次平行測(cè)定,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差按如下公式進(jìn)行計(jì)算。

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xi:某實(shí)驗(yàn)室對(duì)某濃度樣品的n次平行測(cè)定均值;

Si:該實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

3)實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

對(duì)某一水平濃度的樣品在l個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測(cè)定,實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差按如下公式進(jìn)行計(jì)算。

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x:l個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)某一濃度水平樣品測(cè)試的平均值;

S’:實(shí)驗(yàn)室間標(biāo)準(zhǔn)偏差。


4)重復(fù)性限(r)與再現(xiàn)性限(R):“允許的最大差值”

對(duì)某一水平濃度的樣品進(jìn)行l(wèi) 個(gè)實(shí)驗(yàn)室的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),每個(gè)實(shí)驗(yàn)室平行測(cè)定n 次,按如下公式進(jìn)行重復(fù)性限r(nóng) 和再現(xiàn)性限R 的計(jì)算:

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05
正確度:
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  • 定義

多次重復(fù)測(cè)量所測(cè)得的量值的平均值與一個(gè)參考量值的一致程度。

很多人會(huì)混淆 “正確度” 和 “準(zhǔn)確度”,HJ 168 明確了兩者的關(guān)系:

• 準(zhǔn)確度測(cè)得值與真值的一致程度。(準(zhǔn)確度由正確度和精密度兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行表征。既看均值偏倚,也看數(shù)據(jù)分散。)

• 正確度:只看均值與參考值的偏差,不看數(shù)據(jù)分散。


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用 “打靶” 比喻更直觀:

• 正確度高:子彈都打在靶心附近(均值準(zhǔn));

• 精密度高:子彈都打在同一區(qū)域(分散小);

• 準(zhǔn)確度高:子彈既集中(精密度高)又靠近靶心(正確度高)。



  • 計(jì)算公式

正確度用“相對(duì)誤差”(對(duì)標(biāo)樣)“加標(biāo)回收率”(對(duì)實(shí)際樣品)衡量,這是最常用的兩個(gè)指標(biāo)。

有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定:各驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室采用高、中、低3個(gè)不同濃度或含量(與精密度驗(yàn)證相同)的統(tǒng)一樣品,按全程序每個(gè)樣品至少平行測(cè)定6次,分別計(jì)算各濃度或含量樣品的相對(duì)誤差。

• 相對(duì)誤差:

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實(shí)際樣品的測(cè)定:各驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室應(yīng)對(duì)適用范圍內(nèi)每個(gè)樣品類型的1~3個(gè)濃度或含量的樣品中分別加入一定量的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)定(樣品有檢出時(shí),加標(biāo)濃度應(yīng)為樣品濃度的0.5~3倍;樣品未檢出時(shí), 加標(biāo)濃度應(yīng)盡可能包含適用的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)、污染物排放標(biāo)準(zhǔn)限值的濃度),按全程序每個(gè)加標(biāo)樣品至少平行測(cè)定6次,分別計(jì)算各類型樣品中各濃度或含量樣品的加標(biāo)回收率。

• 加標(biāo)回收率:


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  • xi:實(shí)際樣品的本底濃度均值(未加標(biāo));

  • yi:加標(biāo)后樣品的濃度均值;

  • μ:加標(biāo)量(要求:加標(biāo)后濃度≤校準(zhǔn)曲線上限,且加標(biāo)量為原濃度的 0.5~3 倍)

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通常回收率在 80%~120% 之間。

 

 

 

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