标准曲线质量控制图在纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮的应用

摘 要：收集测定水中氨氮的30条标准曲线，绘制标准曲线斜率、截距和标准样品浓度的X质量控制图，将其应用于日常氨氮检测的质量控制中。结果表明，纳氏试剂分光光度法测定氨氮标准曲线的斜率控制在0.006 69～0.007 65，截距控制在−0.003 76～0.004 41。利用该质量控制图可以有效判断检测过程中水中氨氮的标准曲线是否符合要求、检测过程是否处于受控状态，确保分析结果的准确性。

关键词：质量控制图；水质中氨氮；纳氏试剂分光光度法；标准曲线；实验室质量控制

中图分类号：O652 文献标志码：A 文章编号：1674-7909（2024）8-155-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.08.037

0 引言

质量控制图是实验室质量控制的重要方式之一，其是基于概率统计学的一种图形工具，常见的质量控制图主要有X（平均值-标准偏差）控制图、R（极差）控制图、MR（再现性误差）控制图和EWMA（指数加权移动平均值）控制图等。控制图具有操作简便、效果显著、费用低等特点，可系统监控试验分析过程。收集一定量的试验分析数据绘制出控制图，可有效判断检测过程是否处于受控状态，从而判断检测人员、仪器、试剂、分析方法和环境是否符合分析要求。近年来，控制图应用对象多为标准样品、空白样品和实际样品，以标准曲线为绘制对象的控制图较为少见［1］。

氨氮是水环境质量监测的重要指标，也是污染物总量控制指标之一。氨氮是指以游离氨（即非离子氨NH3）或铵盐（NH4+）形式存在于水体中的含氮化合物［2］，游离氨和铵盐在氨氮中的比例受水体pH值和温度的影响，水体pH值越大、温度越高，游离氨占比越大［3］。氨氮污染来源主要包括生活污水、工业废水、养殖废水及农田排水［4］。氨氮含量过高会降低水中溶解氧的含量，导致水体富营养化，严重时会形成黑臭水体，不仅对水生生物的生存产生影响，还会危害人体健康［5］。因此，对水中氨氮含量的准确分析成为水质监测质量管理的重要环节。

该研究按照《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》（HJ 535—2009）标准绘制标准曲线，收集了不同时间段的30条氨氮标准曲线的相关系数（r）、斜率（b）、截距（a）和标准样品浓度的检测数据，并绘制标准曲线X质量控制图，以此监控分析过程中数据的波动情况，判断分析过程是否处于受控状态，保障实验室氨氮分析结果的准确性、有效性［6］。

1 试验部分

1.1 方法原理

纳氏试剂与水中的氨氮反应生成淡红棕色络合物，在波长420 nm处测量吸光度，该络合物的吸光度与水中氨氮含量成正比［7］。

1.2 主要仪器和试剂

试验用到的主要仪器有可见分光光度计（722G型，上海仪电分析仪器有限公司），电子天平［PWN125DZH型，中国奥豪斯（常州）有限公司］，超纯水系统（Ariumcomfort，德国赛多利斯公司）。

试验用试剂有碘化汞（分析纯，成都市科隆化学品有限公司），碘化钾（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），氢氧化钠（优级纯，西陇科学股份有限公司），酒石酸钾钠（分析纯，西陇科学股份有限公司），水质中氨氮标准溶液（批号为102242，标准值为500 mg/L，k=2，Urel=1%，生态环境部环境发展中心环境标准样品研究所），水质中氨氮标准样品（批号为2005174，标准值为0.444 mg/L，k=2，Urel=0.031，生态环境部环境发展中心环境标准样品研究所）。

2 结果与讨论

2.1 试验数据收集及统计

收集30组氨氮标准曲线的相关系数、斜率、截距及标准样品浓度数据，统计数据的平均值（CL）、标准偏差、上警戒限（UWL）、下警戒限（LWL）、上行动限（UAL）、下行动限（LAL），详见表1。

2.2 标准曲线质量控制图绘制及分析

2.2.1 标准曲线质量控制图绘制

以测定序号为横坐标，分别以斜率、截距和标准样品的浓度为纵坐标，将标准曲线数据、标准样品的浓度与其对应的平均值、警戒上下限（[x±2S]）、行动上下限（[x±3S]）用软件绘制成质量控制图，详见图1至图3。

2.2.2 标准曲线质量控制图分析

通过质量控制图可以判断检测过程是否受控，具体包括以下3种情况（见表2）［8］。

由图1至图3可以看出，除斜率控制图第22个点、截距控制图第19个点在警戒限之外，其余点均在警戒限之内。但这2个点的相邻两个点（即斜率控制图第20、21、23、24号点和截距控制图第17、18、20、21号点）均在中心线与警戒限之间，并且测定的标准样品浓度也在保证值范围内，表明该检测过程处于受控状态，系统没有产生偏离，可以采用这条标准曲线测定样品并报送检测结果。

但在分析标准样品浓度的质量控制图（图3）时发现，虽然检测过程处于受控状态，其上下行动限在0.406～0.480 mg/L，超出了标准样品的保证值范围（0.413～0.475 mg/L）。因此，在日常分析中运用标准样品绘制控制图来判断系统是否失控时，应加入标准样品保证值范围作为判定依据。如果标准样品浓度不在保证值范围内，也可认为检测过程存在系统失控，应查找和分析系统失控的原因。

在绘制质量控制图后，上下警戒限和上下行动限不宜频繁更换，每次检测生成标准曲线后可以将斜率和截距输入质量控制图中，判断此次生成的标准曲线是否可靠。但控制图并非固定不变的，当增加20～25个数据点后可以重新评估中心线、警戒限和行动限的位置。当发现检测数据精密度或者正确度严重偏离时，可重新绘制新的质量控制图［11］。

后续检测如果存在系统失控或者超出统计控制的情况，应当及时采取措施，如加强实验室分析人员培训，更换设备、试剂，检查试验用水是否满足要求，做好试剂验收工作等［12］。分析人员在分析过程中也应及时记录分析条件变化情况，以便快速找出原因，消除系统误差，保障检测过程可控［13］。

3 结论

此研究通过收集水中氨氮的30条标准曲线数据，绘制了标准曲线斜率、截距和标准样品的X质量控制图。对质量控制图的分析表明，采用《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》（HJ 535—2009）测定水中氨氮的过程可控。该质量控制图可以有效监控检测过程及标准曲线的变化情况，能够帮助实验室分析人员及时判断检测结果是否可靠，评价检测过程是否受控，确保分析数据的准确性，为实验室质量管理提供帮助。

参考文献：

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［4］卜培彦，张瑞娜，李溪清，等.去除废水中氨氮的吸附材料研究进展［J］.应用化工，2023，52（12）：3423-3427.

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［7］环境保护部.水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法：HJ 535—2009［S］.北京：中国环境科学出版社，2009.

［8］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.化学分析实验室内部质量控制 利用控制图核查分析系统：GB/T 32464—2015［S］.北京：中国标准出版社，2015.

［9］黄文婷，张亦晨，王鹏越.质量控制图在测定土壤中4种重金属元素的应用［J］.理化检验-化学分册，2023，59（12）：1453-1455.

［10］吴琼琼.质量控制图在实验室质量控制中的应用［J］.大众标准化，2023（16）：132-134.

［11］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.实验室质量控制 利用统计质量保证和控制图技术评价分析系统的性能：GB/T 27407—2010［S］.北京：中国标准出版社，2010.

［12］黄艳娇，何京明，韦东，等.质量控制图在水质氨氮检测过程中的应用［J］.福建分析测试，2022，31（6）：41-44.

［13］张春苗，李彩然.纳氏试剂分光光度法测定氨氮浓度的影响因素［J］.资源节约与环保，2023（10）：29-32.

（栏目编辑：董清芝）

作者简介：刘晖（1991—），男，硕士，助理工程师，研究方向：环境监测。

通信作者：陈芬（1986—），女，硕士，工程师，研究方向：环境监测。