全国41家实验室间水中总α、总β放射性测量比对评价与分析

张文芊，吴连生，黄 苗，肖 鹏，*

（1.生态环境部核与辐射安全中心，北京 100082；2.苏州热工研究院有限公司，苏州 215004；3.甘肃省核与辐射安全中心，兰州 730020）

关键字：总α；总β；比对评价；质量控制

水中放射性物质含量是水质质量的关键指标之一。因此，为及时发现水中放射性污染，开展水中总放射性（总α、总β）水平监测尤为重要。环境中的放射性物质主要通过两种方式（吸入和食入）进入人体内部危害身体健康［1］。世界卫生组织（WHO）编制的第四版《饮用水水质准则》以及我国实施的《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）［2］均将总 α、总 β 放射性列为饮用水安全指标之一。另外，在核事故应急监测中，将相关水体总放射性测量作为快速筛选高于一般环境放射性水平环境检测样品的方式，对判断核事故造成的放射性污染程度有指导意义［3］。

进行水样中总α、总β 放射性活度浓度测量时会受到诸多变量的影响，如水样浓缩时产生的损耗［4］、样品盘中样品铺放的均匀性和厚度、样品源的活性区域面积等，另外，测量仪器对结果的影响与仪器的性能的多个方面有关系［5］，例如本底计数的变化、探头的探测效率变化等。

为保证水中总α、总β 测量结果的准确性，促进辐射监测实验室间技术交流，提高监测工作的质量水平，减少因测量方法引入的系统误差，生态环境部核与辐射安全中心联合苏州热工研究院有限公司于2021 年组织开展41 家实验室水中总α、总β 测量比对，本文给出了该次比对的结果，总结了相关经验，并对相关问题进行了分析。

1 材料与方法

1.1 标准物质

本次使用的α 标准物质是241Am 标准溶液，来源于中国计量科学研究院，活度浓度为14.7 Bq/g，扩展不确定度为3.5%（k=2）。

1.2 样品制备与检验

为真实反映日常实验室分析环境样品成分复杂的特性，结合实际，本次比对所提供的水样基质样品为某研究堆周边雨水收集池中蓄水。经测量，制样前其总α 核素活度浓度低于探测限，总β 核素活度浓度满足测量要求。比对样品制备时，在水样基质中加入一定量浓硝酸，控制pH＜2 充分混合，再加入一定量241Am 标准物质混合均匀，从中抽取十份样品做均匀性检验。采用液闪谱仪测量比对水样的均匀性与异常值，比对水样的均匀性［6］与异常值检验结果见表1。从表中可以看到，Grubbs 检验结果为无异常（统计量均小于2.55），均匀性检验结果为样品均匀（统计量均小于3.02）。本批比对样品中放射性核素的分布是均匀、稳定的。制成的比对样品约为每份0.52 kg，每家单位发放2 份样品，样品通过顺丰快递方式送达，比对要求等信息通过E-mail 及邮寄纸质文件两种方式通知各参加单位。

表1 总α 和总β 比对水样均匀性与异常值检验结果Table 1 The test results of uniformity and outliers of the total α and β in water samples

1.3 测量方法

41 家参与实验室均是参照目前现行相关标准：《生活饮用水标准检验方法 放射性指标》（GB/T5750.13-2006）［7］、《水质总α 放射性的测定 厚源法》（HJ 898-2017）［8］、《水质总β放射性的测定 厚源法》（HJ 899-2017）［9］、《水中总β 放射性测定蒸发法》（EJ/T 900）-1994）［10］和《水中总α 放射性浓度的测定厚源法》（EJ/T 1075-1998）［11］中的检验方法进行测量的。

1.4 比对评价方法

根据《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》（CNAS-GL02）［12］，笔者推荐采用分割水平下的稳健Z 比分数法统计评价参加比对实验室的测量结果。本评价方法既可以客观地评价参加实验室测量结果与计划指定值的偏离情况，又可以客观地评价参加实验室在被测量水平下的数据分散情况。

本次比对工作通过每个实验室提供的平行样品结果对数据进行标准化和（S）计算，可以得出所有的S中位值和标准化IQR，即中位值（S）、标准化IQR（S）等。随后计算实验室间Z比分数（ZB），即

式中：

标准IQR：IQR×0.7413，标准化四分位数间距；

IQR：四分位数间距IQR=Q3-Q1；

Q3：高四分位数，指1/4 的结果数据高于该值；

Q1：低四分位数，指1/4 的结果数据低于该值；

S：结果对的标准化和值，S=。

1.5 比对结果判定标准

根据分割水平下的稳健Z 比分数法［11］，评价方法为：｜Z｜≤2 时，表明结果“满意”；2＜│Z│＜3 时，表明结果为异常值，应查找偏差较大的原因；│Z│≥3 时，表明结果“不满意”（结果为离群值）。

2 比对基本信息及比对结果

2.1 基本信息

比对基本信息见表2，表2 中包括参加比对实验室的代码、样品编号，α、β 效率刻度标准物质，标准物质来源及检测依据等基本信息，组织方参考相关信息分析研判实验室结果影响因素等。

表2 比对基本信息（代码加＊ 表示为仅参加总β 比对）Table 2 Basic information of comparison（code plus ＊ means only participating in the total β comparison）

2.2 比对结果

参考能力评定基本方法是将能力验证样品的结果与指定值进行比较，将差值与测量误差允许值进行比较，通过标准化能力评定统计量（经典Z 比分数法、稳健Z 比分数法、相对偏差法、En 值法等）进行分析。综合考虑实验室间比对的一致性目的，本次实验室间比对评价采用中位值作为指定值评价数据的一致性是更为合理的。本次比对活动依据《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》（CNAS-GL02）［11］和《利用实验室间比对进行能力验证的统计方法》（GB/T 28043-2019）［13］的要求，采用分割水平下的稳健Z 比分数法评价水中总放射性（α、β）比对结果。

共向41 家实验室发放了比对样品，其中36家实验室报送了水中总α 的测量结果，表3 给出了所有参加水中总α 比对的实验室的考核结果及评价，采用分割水平下的稳健Z 比分数法分析和评价，本次水中总α 的结果：30 家实验室的结果为满意，5 家实验室的结果为异常值，1 家实验室的结果为离群值。41 家实验室报送了水中总β 的测量结果，表4 给出了所有参加水中总β 比对的实验室的考核结果及评价，采用分割水平下的稳健Z 比分数法分析和评价，本次水中总β 的结果40 家实验室的结果为满意，1 家实验室的结果为异常值。综上，本次比对总α 满意率达83%以上，总β 满意率达97%以上，水中总放射性测量总体检测能力较为满意。

表3 水中总α 的比对结果及评价Table 3 Comparison results and evaluation of the total α in water

表4 水中总β 的比对结果及评价Table 4 Comparison results and evaluation of the totalβin water

3 讨论与建议

在本次比对中，各实验室选择现行常用标准方法进行样品分析，在41 家单位中，29 家选择HJ 标准，3 家选择GB 标准，9 家采用EJ 标准。虽然参考的行业标准不同，但方法均为：样品经蒸发浓缩灼烧后，将其残渣平铺于样品盘中，再放入低本底α、β 测量仪测量，现行的方法本质基本一致，具有可比性。从检测方式与目的方面考虑，以上标准对日常水中总放射性检测工作均具有指导意义，本次水中总放射性测量比对结果较为满意，一定程度上反映了我国现有辐射监测实验室在本项目上的监测能力。

经过本次比对活动还发现：在样品前处理过程中试剂选择、刻度标准物质选择及人员实验操作（如样品盘铺样）等因素均有可能引起结果偏高或偏低，从而导致了某些实验室数据结果不满意。参加比对活动，不仅能够识别参加比对各实验室间的检测能力差别，还能够与相关实验室进行交流，及时总结经验，改进不足。

开展测量比对能够及时发现并纠正测量系统偏差［14］，保证测量结果的准确性并提高检测能力。定期组织实验室监测项目比对活动尤为必要：不仅能够满足各参加实验室每年能力验证的需求以及外部质量控制活动质量保证的需求，还可以为实验室能够向外部持续出具可靠数据和结果提供支持，提高竞争力。主办方也会总结经验，控制变量，尽量统一比对的方法、步骤［15］，若无法做到完全统一，尽可能参照标准方法。同时在结果评价方面也会优化调整，选择更合理的评价方法。