基于Nordest 準(zhǔn)則利用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部質(zhì)量控制能力驗(yàn)證數(shù)據(jù)評估測量不確定度

楊 柳，趙 昀，許瑞清，武瑞杰

（1.山西省檢驗(yàn)檢測中心，山西太原 030012；2.山西錦爍生物醫(yī)藥科技有限公司，山西晉中 030600）

GUM 法在當(dāng)前檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)開展測量不確定度評估中運(yùn)用最為廣泛，其思路是根據(jù)數(shù)學(xué)模型分析檢測過程中A 類與B 類測量不確定度分量，分別計(jì)算各測量不確定度的分量，再根據(jù)傳播率得出合成與擴(kuò)展不確定度[1]。此種不確定度評估方法對技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)要求較高，要準(zhǔn)確地對不確定度的各個分量進(jìn)行識別，計(jì)算過程較為煩瑣，為實(shí)際操作帶來難度。

北歐測試合作組織提出了Nordest 準(zhǔn)則不確定度評估方法，其在檢驗(yàn)檢測實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有質(zhì)量控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，最大限度地包含了檢測過程中所有的不確定度貢獻(xiàn)，計(jì)算過程較為簡單。從實(shí)驗(yàn)室內(nèi)再現(xiàn)和方法偏倚兩個分量方向評估檢測過程的測量不確定度，其中再現(xiàn)性不確定度分量用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)再現(xiàn)性的標(biāo)準(zhǔn)差表示，對一段時(shí)間內(nèi)的質(zhì)控樣品測試結(jié)果進(jìn)行評估；方法偏倚不確定度分量用方法偏倚的標(biāo)準(zhǔn)差表示，以實(shí)驗(yàn)室過去的能力驗(yàn)證結(jié)果為數(shù)據(jù)來源作出評估。

本研究基于Nordest 準(zhǔn)則，利用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的質(zhì)量控制數(shù)據(jù)與外部的能力驗(yàn)證數(shù)據(jù)，以添加劑硫酸鋁鉀殘留量為例，自上而下進(jìn)行測量不確定度評估。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液（批號：20066，1 000 μg·mL-1），中國計(jì)量科學(xué)研究院；多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（批號：B21120139，100 μg·mL-1），壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司；硝酸（批號：2020092701），成都科隆。

1.2 儀器與設(shè)備

iCAP RQ 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，賽默飛世爾公司；AUW 320 電子天平，日本島津公司；TANK PLUS 微波消解儀，上海新儀微波化學(xué)科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 鋁殘留量測量方法

本文采用GB 5009.268—2016[2]進(jìn)行鋁殘留量測量。12 個月內(nèi)測量粉條質(zhì)控樣品（GBW 10122）30 次，鋁的殘留量標(biāo)準(zhǔn)值為（70.1±2.0） mg·kg-1，k=2，每次測量2 份平行樣，檢測數(shù)據(jù)見表1。實(shí)驗(yàn)室于2013—2021 年參加鋁能力驗(yàn)證9 次，使用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行能力驗(yàn)證數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)見表2。

表1 GBW10122 粉條中鋁成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)內(nèi)部質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)

表2 2013—2021 年參加鋁能力驗(yàn)證數(shù)據(jù)

測量3 批次未知固體樣品，每批次進(jìn)行兩次平行試驗(yàn)，測定樣品中鋁的殘留量。精密度的計(jì)算公式為。其中，x1、x2分別表示第1次、第2次測量結(jié)果，mg·kg-1，—x表示兩次測量結(jié)果的平均值，mg·kg-1。3 批次未知固體樣品鋁的殘留量測量結(jié)果見表3。

表3 3 批次未知固體樣品鋁的殘留量測量結(jié)果

1.3.2 Nordest 準(zhǔn)則介紹Nordest 準(zhǔn)則測量不確定度評估方法基于檢驗(yàn)檢測實(shí)驗(yàn)室內(nèi)、外部的質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)，相對擴(kuò)展不確定度的計(jì)算公式為

式中：Uref為相對擴(kuò)展不確定度；uc,ref為相對合成不確定度；uw為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差不確定度分量；ubias為實(shí)驗(yàn)室和方法的偏倚不確定度分量。

1.3.3 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差不確定度分量uw

uw用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部再現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)，可采用一段時(shí)間內(nèi)對質(zhì)控樣品多次進(jìn)行檢測的數(shù)據(jù)，要求不少于30 次測試數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差不確定度分量uw的計(jì)算公式為

式中：s為一段時(shí)間內(nèi)質(zhì)控樣品測試結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差；n為質(zhì)控樣品測試次數(shù)；m為每次測試質(zhì)控樣品的平行實(shí)驗(yàn)次數(shù)；xi為每次鋁的殘留量測定結(jié)果，mg·kg-1；x—為所有測定結(jié)果的平均值，mg·kg-1。

1.3.4 實(shí)驗(yàn)室和方法的偏倚不確定度分量ubias

實(shí)驗(yàn)室和方法的偏倚不確定度分量ubias的計(jì)算公式為

式中：ubias為實(shí)驗(yàn)室和方法的偏倚不確定度分量；RMsbias與uc,ref分別為n次能力驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室間偏倚的均方根與n次能力驗(yàn)證指定值的不確定度平均值；n為參加能力驗(yàn)證次數(shù)；biasi與clab,i分別為第i次能力驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室間偏倚值與第i次能力驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室檢測值；cref,i與sR,i分別為第i次能力驗(yàn)證指定值與第i次能力驗(yàn)證結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差；nlab,i為第i次能力驗(yàn)證參加實(shí)驗(yàn)室數(shù)。

2 不確定度評定結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部再現(xiàn)性不確定度分量uw

本次試驗(yàn)中n=30，m=2，由公式（2）得實(shí)驗(yàn)室內(nèi)再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差不確定度分量uw=0.94%。

2.2 實(shí)驗(yàn)室和方法的偏倚不確定度分量ubias

本次試驗(yàn)中n為9，由公式（4）得RMsbias=2.53%，公式（6）得uc,ref=0.43%，公式（3）得實(shí)驗(yàn)室和方法的偏倚不確定度分量ubias=2.57%。

2.3 相對擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，近似95%置信概率，由公式（1）得鋁的殘留量相對擴(kuò)展不確定度為

2.4 測量不確定度報(bào)告

鋁的殘留量擴(kuò)展不確定度為U=m×Uref。3 批次未知固體樣品測量不確定度報(bào)告見表4。

表4 3 批次未知固體樣品測量不確定度報(bào)告

3 結(jié)論與討論

3.1 能力驗(yàn)證數(shù)據(jù)分析

2013—2021 年長期范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)室參加能力驗(yàn)證均為滿意結(jié)果；Z值介于±1 和±2 之間的占比分別為66.7%和33.3%，結(jié)果均為滿意；Z值為負(fù)值占比為77.8%，本實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果通常偏低。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)將其分析結(jié)果作為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)加以分析控制，及時(shí)尋找原因并提出預(yù)防措施加以糾正[3]。

3.2 Nordest 準(zhǔn)則評定測量不確定度分析

Nordest 準(zhǔn)則采用自上而下的分析方式評定測量不確定度，與傳統(tǒng)的GUM 法相比計(jì)算簡單[4]，考慮了整個實(shí)驗(yàn)室長期和短期內(nèi)的測量不確定度來源，包括試驗(yàn)過程中所用到的試劑、耗材、設(shè)備、人員等，對實(shí)驗(yàn)室測量結(jié)果進(jìn)行整體評估。其局限性在于其數(shù)據(jù)需要長期積累，通常需要3 年以上的數(shù)據(jù)積累，并且需參加多次能力驗(yàn)證[5]。