地下水质镍的无火焰原子吸收分光光度法方法验证结果分析

毕占岭，高成苗，孙百华

(山东龙信监测科技有限公司，山东 烟台 264000)

引言

镍是地下水重要的毒理学指标。进入人体后，镍可能对人体健康产生各种不利影响，例如，肺纤维化、心血管和肾脏疾病等。流行病学和动物实验都已经证明镍是强致癌物，绝大多数癌症的死亡率都与人体中镍含量呈正相关关系。因此，能够准确快速测定地下水中的镍元素的方法是必需的，这样可以避免镍过多进入人体，从而影响人体健康[1]。

《环境监测分析方法标准制定技术导则 HJ168-2020》[2]和检验检测机构通用要求[3]以及补充要求对环境检测实验室的人员操作和分析能力都做出了明确的要求。但是很多实验室在进行新方法的验证时还是存在很多的问题，例如：没有正确地理解方法标准，操作过程不规范或者分析实验结果时不够精确等。因此开展新方法时需要对该检测方法进行验证，确保样品的采集和测定，数据的分析和异常数据的处理均能满足技术导则、补充要求和方法标准的要求，保证能够准确可行地使用该方法[4]。

《地下水质分析方法 第21部分：铜、铅、锌、镉、镍、铬、钼和银量的测定 无火焰原子吸收分光光度法 DZ 0064.21-2021》规定了无火焰原子吸收分光光度法测定地下水中镍的方法，这种测定水中痕量镍元素的方法在调查、评价、监测和利用地下水资源时同样适用[5]。因此，在实验室内，按照方法标准，以无火焰分光光度法来对地下水中镍的线性范围、检出限和测定下限、精密度、正确度和实际样品五个方面进行验证，并进行验证结果的分析，以此来对实验室的环境要求和实验人员的技术能力能否达到标准方法的要求进行验证。

1 无火焰原子吸收分光光度法的测定原理

通过高温蒸发雾化含有镍离子的预处理水样，将在石墨管中的镍离子离解为镍原子蒸气，使其进入石墨炉雾化器中。从同一元素空心阴极灯发射的共振谱线中吸收镍元素的基态原子，其吸收强度与一定范围内镍离子浓度成正比，根据该原理可以测定镍元素在水中的浓度[5]。

2 仪器与试剂

2.1 仪器设备

原子吸收光谱仪，型号AAS ZEEnit700，德国耶拿分析仪器股份公司，配有镍空心阴极灯；容量瓶，100 mL；比色管，50 mL。

以上仪器设备均在检定校准有效期内，可以正常使用。

2.2 试剂

一级水，应符合GB/T 6682的规定；硝酸镁，优级纯；来自天津博迪化工股份有限公司；硝酸(1.42 g/mL)，优级纯，来自莱阳康德化工有限公司；镍标准溶液，500 μg/mL，生态环境部标准样品研究所；镍标准样品，质量浓度分别为0.625±0.029 mg/L，0.157±0.012 mg/L，49.1±2.4 μg/L；以上标准样品均来自坛墨质检科技股份有限公司。

3 方法验证结果分析

3.1 线性范围的验证结果分析[6]

按照《DZ 0064.21-2021》标准中6.3.1的相关要求，配制质量浓度(包括空白)分别为0、5.00、10.00、20.00、30.00、40.00、50.00μ g/L 的校准系列，测定时按照浓度由低到高的顺序进行。记录测定的吸光度并绘制校准曲线。

由表1可以分析得出：校准曲线为y=0.004x+0.015，R2=0.9992，则相关系数r=0.9996，说明实验室内测定的校准曲线在标准规定的0～50.0 μg/L 的质量浓度范围内线性良好，符合标准中相关系数不低于0.999的要求，以实验室现有条件可以完成对该项实验中校准曲线的测定。

表1 镍的质量浓度与吸光度

3.2 检出限和测定下限的验证结果分析

以实验室内一级水作为空白进行测定，镍元素的测定结果为未检出。依据《HJ168-2020》中A.1.1 b中的要求，当空白试验中未检测出目标物即空白样品中的目标物测定结果为未检出时，可以用标准检出限3～5倍的质量浓度对该空白样品进行加标，然后进行多次平行测定[2]，按照公式(1)计算该标准的方法检出限。

MDL=t(n-1，0.99)×S

(1)

式中：MDL为方法检出限，μg/L；n为样品的平行测定次数；t为自由度为n-1，置信度为99%时的t分布(单侧)；S为n次平行测定的标准偏差，μg/L。

本次实验的空白样品加标质量浓度为 5.00 μg/L，平行测定次数为7次，则t(n-1，0.99)等于3.143，测定的具体数据见表2。

表2 检出限的测定结果

由表2数据可知：本实验室内测得该方法的检出限为1.06 μg/L。

《HJ168-2020》中规定对于按照A.1.1 b测得的方法检出限需要对其合理性进行判断，满足要求后本次的测定值即为本实验室的方法检出限。要求为空白样品加标质量浓度应在计算出的方法检出限的3～5倍之间[2]。经计算本次加标浓度的3～5倍范围为3.18～5.30 μg/L，空白样品加标的质量浓度为 5.00 μg/L，满足标准要求。同时，方法检出限为 1.06 μg/L，小于标准《DZ 0064.21-2021》中规定的检出限 1.24 μg/L，满足标准要求。

《HJ168-2020》中规定以检出限的4倍作为方法的测定下限，则可知本次方法验证测定的测定下限为4.24 μg/L，小于《DZ 0064.21-2021》中规定的定量限5 μg/L，满足要求。

3.3 方法精密度、正确度的验证结果分析

按照标准《DZ 0064.21-2021》中样品分析的全步骤，分别对低、中、高三种不同质量浓度(6.25、15.7、49.1 μg/L)的有证标准样品进行测定，每组样品均进行6次平行测定，然后对测定结果进行计算并分析[2]。根据公式(2)计算本实验室内该方法的精密度，该精密度以相对标准偏差来表示，具体数据见表3。

表3 精密度、准确度的验证结果

(2)

《DZ 0064.21-2021》规定样品的质量控制和质量保证需满足《地质矿产实验室测试质量管理规范 第六部分 水样分析 DZ/T 0130.6-2006》中3.3.3.3 精密度控制的要求[7]，以重复分析相对偏差允许限的结果范围来对精密度的结果进行评价。其中重复分析相对偏差允许限依据公式(3)进行计算：

Y=11.0CX-0.28

(3)

式中：Y为重复分析相对偏差允许限，%；X为各组分分析结果的浓度值，mg/L；C为重复分析相对偏差允许限系数，其中附录A(规范性附录)中的表A.1规定，镍元素的允许限系数为 1.0 mg/L[8]。

根据公式(3)可算得，质量浓度分别为6.13、15.4 、49.0 μg/L 的有证标准样品的重复分析相对偏差允许限分别为45.8%、35.4%、25.6%，此次分析所得到的实验室内相对标准偏差分别为2.68%、1.46%、1.13%，均满足《DZ/T 0130.6-2006》中的精密度控制要求。

有证标准样品的定值范围分别为6.25±0.29，15.7±1.2，49.1±2.4 μg/L，测定结果分别为6.13、15.4、49.0 μg/L，均在定值范围之内，满足正确度的要求。

3.4 实际样品的验证结果分析

按照《地下水质分析方法 第2部分：水样的采集和保存 DZ 0064.2-2021》要求，采集样品时使用 1000 mL 硬质玻璃瓶(G)或聚乙烯塑料瓶(P)，并使用硝酸进行现场固定使水样的pH值<2，交付实验室后在7天内完成测定[8]。

按照《DZ 0064.21-2021》中的分析步骤对采集的地下水实际样品进行平行测定6次，测定结果均为未检出。

按照标准要求对实际样品进行加标，加标质量浓度分别为8.00、20.0、45.0 μg/L，对加标后的样品进行6次平行测定，然后对测定结果进行计算并分析[2]。具体数据见表4。

表4 实际样品的验证结果

根据公式(3)计算可知，加标质量浓度分别为8.00、20.0、45.0 μg/L 的实际样品的重复分析相对偏差允许限分别为42.5%、32.9%、26.2%，此次分析所得实验室内相对标准偏差分别为7.58%、2.69%、2.98%，均满足《DZ/T 0130.6-2006》中的精密度控制要求。

《DZ/T 0130.6-2006》中3.3.2 准确度控制中规定了加标回收率的判定范围[8]，见表5。

表5 回收率允许限

此次镍的实际样品加标质量浓度均在≤10-6的范围内，测试加标回收率分别为102%、92%、92%，均满足80%～120%的要求。

4 结语

依据《HJ168-2020》中要求进行方法验证的项目，按照《DZ 0064.21-2021》中规定的步骤进行方法验证，对方法验证的数据结果进行分析，可以得出以下结论：

4.1 校准曲线

校准系列浓度、吸光度的线性回归方程的相关系数r=0.9996，达到0.999以上，确定校准曲线满足方法要求。

4.2 检出限和测定下限

本实验室内该方法的检出限为 1.06 μg/L，测定下限为 4.24 μg/L。《DZ 0064.21-2021》标准中的检出限为 1.24 μg/L、定量限为 5 μg/L，本实验室内该方法的方法检出限小于标准检出限，满足方法要求。

4.3 精密度和正确度

质量浓度分别为6.13、15.4、49.0 μg/L 的有证标准样品的重复分析相对偏差允许限分别为45.8%、35.4%、25.6%，此次分析所得到的实验室内相对标准偏差分别为2.68%、1.46%、1.13%，均满足《DZ/T 0130.6-2006》中的精密度控制要求。

对于有证标准样品的测定，也都在定值允许范围内，满足正确度控制要求。

4.4 实际样品

加标质量浓度为8.00、20.0、45.0 μg/L 的实际样品的重复分析相对偏差允许限分别为42.5%、32.9%、26.2%，此次分析所得实验室内相对标准偏差分别为7.58%、2.69%、2.98%，均满足《DZ/T 0130.6-2006》中的精密度控制要求。

此次镍的实际样品加标质量浓度均在≤10-6的范围内，测试加标回收率分别为102%、92%、92%，均满足80%～120%的要求。

综上，实验室内线性范围、检出限和测定下限、精密度、正确度、实际样品五个方面特性指标均达到方法要求，能够开展此项检测工作。