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非标方法确认在环境监测中的应用及实例分析

过春燕 赵菲菲 楼淑芬 王娟 黄仁杰 吴晓飞
  
大丰媒体号
2022年31期
1.生态环境部辐射环境监测技术中心 浙江杭州 310012 2.国家辐射环境监测重点实验室 3.浙江省生态环境科学设计研究院 浙江杭州 310012

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摘要:为满足客户的需求,越来越多的非标准方法被应用于环境监测领域,而方法确认是保证非标方法监测结果准确性的重要因素之一。通过对国内外关于方法确认的技术要求进行研究,结合我国现状,介绍了方法确认的概念、方法、流程和步骤,以环境监测中子剂量当量率监测为实例说明方法确认的具体过程,对目前方法确认存在的问题进行了分析和探讨,并针对性地提出了对策和建议。

关键词:非标方法;方法确认;环境监测;中子剂量当量率;比对

中图分类号: 文献标识码: A

前言:在环境监测的理论研究和实际应用领域,方法确认对提升实验室的质控水平,确保监测数据的有效性具有十分重要的作用。但方法确认的概念源自国外,国内相关准则和标准对方法确认的描述过于笼统,对何时开展方法确认及具体流程、内容、方法缺少详细说明,以致在实验室认可或资质认定扩项(含标准变更)时,很多实验室无法全面理解并正确实施方法确认。为此,本文结合国内外标准规范对方法确认的由来和概念进行阐述,以某国家技术中心开展中子剂量当量率监测为实例说明标准确认的过程,以供国家辐射环境监测网成员单位参考。

1方法的分类和选择

1.1方法的分类

监测方法包括标准方法和非标准方法(含自制方法)。

标准方法:已发布的国际、区域、国家、地方行业标准(包括强制和推荐标准)、规程、规范等,包括抽样方法。

非标方法:由知名技术组织或有关科技文献或期刊中公布的方法、设备制造商规定的方法、实验室制定、企业标准或修改的标准方法[1-2]。

1.2方法的选择

实验室应优先使用国际、区域、国家或行业标准,且确保使用标准为最新有效版本;若没有适用的标准方法,则应按以下顺序选择经确认的非标方法:由知名技术组织或有关科技文献或期刊中公布的方法、设备制造商规定的方法、实验室自制方法。

2方法确认

2.1概念解析

美国分析化学家协会AOAC(Association of Official Analytical Chemists)对任何一种检测方法都有一套完整和严密的评价程序。国际理论与应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry,IUPAC)与ISO、AOAC合作发布了《单一实验室分析方法确认一致性指南》。加拿大标准理事会除采用国家标准化组织(ISO)等权威组织发布的标准外,也采用经确认的其他方法[3]。国内实验室认可(CNAS)及资质认定(CMA)评审准则中与方法确认有关的条款进行归纳分析,见表1。

由表1可见,确认是对规定要求是否满足预期用途的验证,其对象是非标方法。因此,当实验室新开展的监测项目是使用非标方法或其依据的标准方法发生实质性变更时,应进行标准确认。

2.2确认步骤及流程

2.2.1确认时机及内容

实验室应对非标准方法、实验室开发的方法、超出预定范围使用的标准方法或其他修改的标准方法进行确认。确认应尽可能全面,以满足预期用途或应用领域的需要。方法性能特性可包括但不限于:测量范围、准确度、结果的测量不确定度、检出限、定量限、方法的选择性、线性、重复性或复现性、抵御外部影响的稳健度或抵御来自样品或测试物基体干扰的交互灵敏度以及偏倚等。

2.2.2确认方法

确认方法有:(1)使用参考标准或标准物质进行校准或评估偏倚和精密度;(2)对影响结果的因素进行系统性评审;(3)通过改变受控参数(如培养箱温度、加样体积等)来检验方法的稳健度;(4)与其他已确认的方法进行结果比对;(5)实验室间比对;(6)根据对方法原理的理解以及抽样或检测方法的实践经验,评定结果的测量不确定度。

2.2.3确认流程

制定程序,规范非标监测方法的设计开发、资源配置、人员、职责和权限,输入与输出等过程。方法确认工作流程图见图1。

3应用实例

以下从实验室认可和资质认定要求为依据,以中子剂量当量率监测为例,说明方法确认的具体过程和内容。

3.1概述

多年来,关于核设施和其他辐射装置附近的中子剂量当量率测量,缺少与环境监测相关的国家标准或行业标准。2010年,技术中心以《辐射防护仪器 中子周围剂量当量(率)仪》(GB/T14318-2008)为依据,结合辐射环境监测的特点,编制了《中子剂量当量率监测实施细则》(XZ54-2010),该方法为参照GB/T14318-2008制定的非标方法。2020年1月1日,《辐射防护仪器 中子周围剂量当量(率)仪》(GB/T14318-2019)[7]正式实施,替代GB/T 14318-2008。因此,依据CNAS-CL01:2018 7.2.2.1条款、RB/T214-2017 4.5.14条款、RB/T041-2020 6.5b)条款等要求,XZ54-2010依据的标准发生了变更,需进行方法确认。

3.2人员培训及技术能力

技术中心对具有中子剂量率上岗证的人员进行了GB/T 14318-2019的宣贯和继续教育,内容包括理论知识和仪器操作,且培训考核合格。

3.3仪器测量原理及性能指标

3.3.1 仪器测量原理

中子核反应所产生的带电粒子与中子和物质作用反应截面及中子注量率成正比,所以通过测得带电粒子在探测器中产生的脉冲数就可以求出中子注量率。通过中子注量率与剂量当量率的转换因子,即可得到相应的剂量当量率。

3.3.2 仪器性能指标

技术中心选用的中子剂量当量率测量仪器,主机FH40G,探头型号为FHT762,设备编号为JC-11-4-2008,仪器状态正常。仪器测量范围为10nSv·h-1—100mSv·h-1(252Cf)。

3.4设施和环境

仪器使用的环境温度范围为-20℃~+50℃,相对湿度为≤90%,满足标准要求。

3.5 编制作业指导书

GB/T14318-2019修订的主要内容包括:修改了范围,将“能量为16MeV以下”改为“能量在20MeV以下”;增加了报警、本底水平、约见量值、偏差、影响量、F类影响量、S类影响量、有效测量范围的下限、中子注量响应、非线性、参考响应、参考标准等内容。技术人员据此对XZ54-2010进行了修订,主要修改内容为仪器的光子辐射响应和方向性参数,增加了6Li玻璃闪烁体仪器类型,编制完成《中子剂量当量率监测实施细则》(XZ54-2020)。

3.6确认的方法

3.6.1概述

依据GB/T 14318-2019,技术中心在修订实施细则时,对仪器设备的光子辐射响应和方向性要求作了更新,但监测方法、点位布设未发生实质变更。现有的中子剂量当量率测量仪器(FH40G+FHT762)能满足GB/T 14318-2019要求,为开展方法确认,技术中心采取了实验室间比对的方式。

3.6.2实验室间比对

3.6.2.1比对过程

(1)比对地点:浙江省城市放射性废物库A3源坑上方1米处。该源坑共存放24枚241Am-Be中子源,测量环境有稳定的中子辐射场,且环境温湿度满足标准要求。

(2)比对单位:技术中心(A)、浙江省杭州环境监测中心(B)、浙江国辐环保科技有限公司(C)。

(3)比对人员:三家单位持证上岗人员。

(4)比对项目:中子周围剂量当量率

(5)比对仪器:FH40G+FHT762型仪器,且在检定有效期内。

(6)监测点位:如图2所示。

3.6.2.2比对结果

三家单位的监测结果见表2。

采用公式(1)计算相对平均偏差,进行测量准确度分析。

相对平均偏差(%):

由表3可见,三家单位的中子周围剂量当量率监测结果分别为509nSv/h、508nSv/h、546nSv/h,测量结果相对平均偏差为3.2%,比对结果满意。

3.7不确定度评定

3.7.1测量原理

中子剂量当量率由下式获得:

式中:

D-测点中子剂量当量率响应值;

K-仪器测量时所用量程刻度因子;

R-仪器测量时的读数均值。

3.7.2测量重复性(A类)

在测量点位共测10次,读取稳定状态值,共获得10个数据(见表3),求其平均值,计算标准偏差,相对标准不确定度。

3.7.3 刻度因子的标准不确定度(B类)

查仪器检定证书,仪器校准因子的不确定度为(k=1)。因此刻度系数的相对标准不确定度为:

3.7.4 相对标准不确定度

3.7.5 扩展不确定度

3.8存档材料

方法确认的存档材料应包括:

(1)非标方法的作业指导书;

(2)人员上岗考核培训合格证;

(3)仪器检定/校准证书及内部确认报告;

(4)包括适用范围、干扰和消除、方法性能指标等确认报告及原始记录;

(5)实验室间比对报告、实际样品监测报告、原始记录及监测报告、不确定度评定、专家评审意见等。

3.9结论

综上,技术中心依据GB/T14318-2019修订了实施细则,人员培训考核合格,配备的仪器满足监测工作的需求,监测方法、点位布设未发生实质变更,经实验室间比对分析和不确定度评价,可作为辐射环境中子剂量当量率监测方法,并作为实验室认可和资质认定方法变更的申请依据。

4方法确认存在的问题

(1)方法确认与方法验证概念混淆,对适用对象、目的、发起时机不明确。方法验证和方法确认的区别见表4。

2.非标方法依据的标准方法修订时。

(2)确认程序流于形式或过于简单。很多实验室虽制定了非准方法的确认程序,但存在脱离实际、可操作性差等问题,不能满足认证认可的要求。

(3)确认方法不合适,技术支持不够。没有从方法准确度、精密度、灵敏度等全方位考虑是否满足监测方法的需要,缺少对结果的不确定度评定和系统性评价。

(4)方法确认记录不全。未建立方法确认的档案,只有《非标方法确认表》,缺少完整的记录材料、确认报告(含原始记录)、方法特性分析或不确定度评定报告等。

(5)非标方法为修改的标准方法时,未能定期跟踪该标准的制修订情况,及时对该方法进行评审确认。

4对策

(1)了解方法确认的概念和内涵,充分认识方法确认的重要性和必要性,明确开展方法确认的时机。

(2)细化方法确认程序文件。实验室应结合自身情况制定规范的、可操作的程序。

(3)方法确认应有熟悉该方法的技术人员,在充分了解方法的基础上编制或修订实施细则。

(4)保留所有确认记录(确认程序、结果记录、适合预期用途声明等),确保完整有效。

(5)若非标方法为修改的标准方法时,需定期跟踪该标准的制修订情况,及时对方法进行确认,做好标准变更工作。

参考文献:

[1]鲍晓霞.实验室质量控制规范食品理化检测理解与实施[M].北京:中国标准出版社,2009:234-258.

[2]曹剑军,赵文平.浅谈实验室监测方法及其确认[J],机电工程技术,2011,40(7):147-149.

[3]张敏,杨柳,尹大伟,邵晨杰,等.国内外非标准方法确认技术探讨[J],实验室科学,2015,18(4):231-234.

[4]中国合格评定国家认可委员会.检测和校准实验室能力认可准则:CNAS-CL01:2018[S].北京:中国中国合格评定国家认可委员会,2019:6,14[2019-2-20].

[5]中国国家认证认可监督管理委员会.检验检测机构资质认定能力评价 检验检测机构通用要求:RB/T214-2017[S].北京:中国标准出版社,2017:6-7.

[6]国家认证认可监督管理委员会.检验检测机构管理和技术能力评价 生态环境监测要求:RB/T041-2020[S].北京:中国标准出版社,2017:6-7.

[7]国家市场监督管理总局,中国国家标准化管理委员会.辐射防护仪器 中子周围剂量当量(率)仪:GB/T14318-2019[S].北京:中国标准出版社,2019:V.

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