【doc】环境监测质量控制方法——质控图的应用

【doc】环境监测质量控制方法——质控图的应用 环境监测质量控制方法——质控图的应用 中国环境监测 EnvironmentalMonitoringjnChina 15No2 Apt.1999 环境监测质量控制方法——质控图的应用 杨丽华(广东省广州市环境监测站,广卅【510030) ?__——__一 3已 摘要质t控制囤是简便而有我的统计技术,用实倒来环境监洲质控囤在监洲 实验室的应用,是监洲实验室中 易宴施的室内和室问质控方法. 关键词环境监刹质t控制图实验室 Envirenm~MonitoringQualitye0ntroIMeChed.theApplicationofQualityControlChart YangL"口(GuangzhouEnvironmentalMonitoringStation,Guangzhou510030) AbstractQualitycontrolchartisasimpleandeffectivestatistiealtechnique.thispaperexplmn theapplicationofenvlronmen talmonitoringqualitycontro~chmtinmonitormglalx~ratorywithsoFiiesample.Itissuggest edthatqualitycommlchall~isfea bleintralaboratmlalandtefI&b0ra协 rqualitycontrolmethedinmonitorirhglaboratory Key_?rdsEnvironmentalmonitoringQualitycontrolchartLalxa'atory 质量控制图"0是实施质量控制的有效方 法.它是由美国休哈特(W.A.Shewhart)在 1924年首先提出来的.是一种简便而有效的统 计技术之一,它可证实测量系统是否处于统计控 制或鉴别脱离控制的原因,是建立数据置信限的 基础.在40年代开始用于实验室的质量控制. 由于质量控制图简便,直观和有效.近2O年来 在测试实验室质量控制方面获得了广泛的应 用,是我们常规监测中有效的质控方法. 1环境监测质量控制圉的绘制及判断 1.1质控图原理 一 组遵从正态分布的数据.其总体均值为 u'总体差为根据概率论知识,约有 68%的数据落在?ld范围内,有95%的数据 落在?2o范围内,有99.7%的数据落在?3o 范围内.即落在?2o以外的数据只有5%,是一 个小概率事件.在质量控制图中,以相距中心线 的正负三倍标准差(?3o)作为合理的控制界 限,以?2o作为警戒限.在有限次测定中.将 平均值作为的无偏估量值,测定标准差s 作为a的无偏估量值.如果所考察体系的特性量 值有95%落在警戒限内或99.7%落在控制限内, 表明该体系处于统计控制状态.反之,则可能处 于统计失控状态. 1.2环境监测质控图的建立方法 质控图的种类有单值,平均值.标准差,平 均值.极差控制图及其记数控制图和选控控制图 等,每种控制图根据其特点有相应的系数来建立 控制限和警戒限.环境监测实验室可选用单值, 平均值.标准差(;s)和平均值一极差(三一R)等 控制图,当样本数少于1O时,可使用三.R质控 图,当样本数大于1O时.可使用;质控图, 使用z质控图时样本数不得少于2O.根据公式 计算出质控图的中心线CL(ControlLine),上 控制限UCL(UpperControlLine),下控制限 LCL(LowerControlLine),上警戒限uwL (UpperWarningLine)和下警戒限LWL(Lower WarningLine),绘出质控图,中心线以实线表 示.控制限和警戒限以虚线表示,纵坐标为测定 值,横坐标为样本数量.根据所绘制的质控图, 确定测定系数是否处于统计控制状态. 质控图在使用的过程中.随着质控样本的测 定次数的增多,平均值的变化可能不大,但标准 偏差s逐渐向靠扰,因此,要定期修正质控图 的控制限和警戒限,重新绘制新的质控图. 1.3应用质控图的判断方法 在分析质控图上样本点的排列不出现异常情 况.就可以认为过程处于统计控制状态.如果出 现了异常,就认为过程处于统计失控状态.从统 计的观点来看.凡是小概率事件都可以判为异 常.即质控图中出现以下现象时可判为异常(统 计失控状态): 1)中线的某个方向出现的数据点明显的多 于另一个方向时.说明测量系统存在问: 2)有2/3的数据点落在警戒限之外,则测 量系统存在问题: 3)有7个数据点连续出现在中线一侧时,t? lJ r , 靴蝴毕卷睥 ,/ 中国环境监测第15卷第2期1999年4月 或有7个数据点呈连续上升或下降趋势的,说明 测量系统存在问题.根据概率论,连续出现在中 线一侧有7个点的可能仅为0.77%,7个数据点 呈连续上升或下降的可能仅为1.53%; 4)所有的样本点均分布在中线附近i?16 范围内.说明测量系统存在问题.根据概率论, 分布在此范围的概率为68.26%. 5)样本点常超出警戒线而接近控制线,说 明测量系统存在问题.由正态分布可知,样本点 出现在警戒线(2口)以外的概率为4.56%,出 现在控制线(3o)以外的概率为0.27%. 2环境监测质控圉的应用 2.1评价监测实验室测试工作质量 我们可以根据质控图来检查分析测试过程是 否存在系统误差,如用挂膜法测定空气中的s 时,根据实验室的测定结果,制作挂膜法测定 sO2的膜空白质控图(图1),在不同时间测定 的膜空白值见表l: 麓定坎敬 囝1挂裹法9空白质控圉 衰1膜空白测定值 由前述的质控图建立方法,根据计算公式 建立单值质控图: CL=三=1/20(】+---.) =0.050 UcL=.z-+3=0.050+3*0.0022 =0.057 【WL=3,-+2=0.0504-2*0.0022 =0.054 建立的空白质控图如上,空白实验值质控图 中没有下控制限和下警戒限,因为空白实验值越 小越好.但在图中仍应保留低于中心线的空间位 置.由质控图可知,所有的测点均在控制限范围 内,说明实验室用挂膜法测定sO2的分析过程 处于统计控制状态,测量质量符合要求. 随着测定次数的增多,空白值逐渐下降,则 表明测量水平有所提高,这样就要对质控图的中 心线,控制限,警戒限进行修正,重新计算各统 计量并绘制质控图. 2.2网络监测站监测数据一致性评价 通常我们每年对广州市环境监测网络进行一 次污染源年检抽查,如对23个网络监测站的年 检抽查,其中有8个网络站的质控样为pH= 7.60,7个网络站的质控样为pH=3.73.8个网 络站的质控样为pH=9.64.为了保证测定结果 的可靠性,综合评价各个监测站的监测质量和水 平,可以用质量控制图进行评定.以8个网络监 测站实验室对pH=7.60的质控样测定结果为 例,要求对质控样的测定按照每个质控样作两个 空白和三个平行样的原则.作为年检抽查的主持 者,我们对其测定结果作出平均值.极差质控图. 以考察各个网络站的监测质量.8个网络监测站 的测定结果见表2. 衰2各实验室测定平均值爰摄差 实验室12345678 7587.637.627.597.657.577.607.66 R.0050.080.060.080.o20.030.000.02 首先计算出总平均值x与极差R的平均值: . z-=1/8(;++…+.z-日)=7.61 =1/8(R】+十…+R日)=0.043 1窨砸 777 印?鲫 777 诒钵 777 舛 777 "弛 777 1窨n 777 舛的诒 777 妇砷 777 z 扬丽华:环境监澍质量控制方法——质控图的应用4l 再根据R质控图的计算公式按照各自的 系数计算;.R质控图的中心线,警戒限和控制 限如下(系数A,由查表可得): 2.2.1;质控图 CL==7.61 U,.=+2/aA2R =7.61+2/a*1.023*o.043 = 7.64 LWL=一2/3A2R =7.61—2/a*1.023*o.043=7.58 UCL=+A2R = 7.61+1.023*0.043=7.65 LCL=一-42/~ =7.61.1.023*0.043=7.57 2.2.2R质控图 3结论 质控图是用来连续反映分析工作质量的.制 作质控图时分析测试数据不能以一次测定多个数 据的方式完成,应按一定时间间隔,以日积月累 为宣,并定期修正中心线,控制限和警戒限. 4参考文献 1邓勃.分析澍试数据的统计处理方法.北京:清华大 学出版社.1994:265—288 2蒋子刚等.分析测试中的数理统计与质量保证.上 海:华东化工学院出版社,1991:344--368 3中国环境监澍总站等.环境水质监澍质量保证手册 北京:化学工业出版社,1994;329--336 1998.11-24收稿 CL=R=0.043作者简开杨丽华:1964年生.1984年武汉大学 UwL:豆+2/a(D一1)哀=0.043+2/3化学系毕业,1989年湖南师范大学化学系研究生 毕业. (2.575—1)*0.043发表论文效篇. =0.088 UCL=D=2.575*0.043=0.1n 根据上述计算结果,绘制R质控图(图 2).当样本的平行测定份数较少(小于6时), 其极差下限无需控制,使用;R质控图时,只 要两部分图中有任一点超出控制限(不包括R 图的下控制限).都表示分析工作处于失控状态. 由质控图可知,实验室8的测定结果已失控,5, 6号实验室有失控的危险,其他实验室测定的平 均值均在控制限以内,但2,4号实验室的精度 较差. 0.12 0OB 0.04 0 季N2 f\/ 246B 围2I.R质控围 X射线荧光光谱法测定底质中重金属 林玉斌车建义时军波 (1山东省济南市环境科学研究所.济南250014) (2山东省分析测试中亡) ?工作条件:x射线管工作电压50kV.电 流50mA.?元素测量条件如下表: ?As,cr,cu,Ph,Zn五元素测得结果与 分光光度法对照除个别数据外基本相符;n=10 时相对标准偏差分别为0.009,0.008,0.012, 0.004,0.014%,满足测量要求.