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我国地下水分析质量控制技术研究与监控网络建设——首届中国地质调查成果奖二等奖
2013-08-23
2005年，我国首次全国地下水污染调查评价工作全面展开，旨在系统查明我国地下水水质和污染状况，为地下水污染防治提供科学依据。如何开展地下水有机污染物分析，有效控制地下水分析质量，确保全国地下水污染调查评价样品分析数据的准确可靠是地下水污染调查评价样品测试质量控制技术中亟待解决的关键问题。“我国地下水分析质量控制技术研究与监控网络建设”项目总体目标任务是围绕全国地下水污染调查评价工作的要求，制定地下水无机和有机污染组分分析技术和方法，研究地下水污染调查评价样品分析质量控制方法，解决地下水污染样品分析测试工作中的共性和关键技术问题，建立与完善地下水污染测试技术体系。
在国家地质实验测试中心王苏明研究员的带领下，项目团队积极探索，深入研究，勇于创新，大胆实践，建立形成了地下水污染样品分析测试和质量控制的一系列技术方法，提升了我国地下水测试技术能力和质量水平，为全国地下水污染调查评价工作提供了有效的技术支撑。项目实施期间在核心期刊出版了全国地下水污染测试技术研究成果应用专辑，发表论文五十余篇。
一、首次系统建立了我国地下水分析测试技术质量控制体系
针对我国地下水污染调查评价测试技术指标体系，通过系统设计，运用现代质量管理和数理统计理论，依据相关ISO国际标准和国家行业标准，结合地下水分析测试的技术特点，首次研究建立了地下水分析测试全流程、全方位和全要素的质量控制技术体系。地下水样品分析的全流程质量控制指从样品采集、分析测试到结果报告的分析测试全过程的质量控制；全方位质量控制指实验室内部质量控制、实验室外部质量控制和野外样品采集的质量控制；全要素质量控制指对可能影响地下水样品分析质量的所有因素的质量控制。项目在前期研究成果和经验积累的基础上，统计分析了上万份数据，研究制定的《地下水污染调查评价样品分析质量控制技术要求（试行）》，指导和规范了地下水样品分析测试质量控制的技术方法、质量控制指标和质量控制限等相关技术要求，并研究确定了无机组分测试质量控制要求和有机组分测试质量控制要求。
项目研究建立的质量控制指标的系统性和控制限的水平处于国际先进水平。系统的质量控制体系保证了所有实验数据的量值溯源，通过与国家计量基准实验室及国际互认实验室的数据比对实现了地下水分析数据的国际互认。配套自主开发的地下水样品测试质量远程实时监控管理系统（V1.0）、研制的地下水天然基体质量监控样品、研究编制的《水资源调查用标准物质选择与应用指南》技术文件和制作的野外现场加标方法示范培训光盘，有效支持了地下水样品分析质量控制技术方法的应用实施。
二、实现了地质行业实验室地下水样品有机分析技术能力建设零的突破
地质实验室2006年前基本没有开展有机分析工作，该项目多次组织地下水有机分析技术理论和实际操作能力的培训，举办技术交流研讨，编制地下水样品有机分析方法作业指导书，指导实验室依据自身仪器设备配置能力优化方法参数，建立适宜的有机分析方法，开展有机分析方法确认和验证，组织实验室间能力验证和比对考核，组织专家多次现场指导，实施有机分析技术能力评价确认和监督检查以及指导仪器设备购置、环境条件改善等，有效培育和提升了地质实验室地下水样品有机分析测试技术能力和质量水平，针对DD2008-01规定的地下水88项有机污染物测试指标建立了配套分析方案，实现了地质实验室从零开始，高起点、高效率跨越式发展，首次形成了地质实验室开展地下水污染调查批量样品有机分析的检测技术能力，有力推动了现代有机分析技术在地质实验室的广泛应用。
项目组建立了承担全国地下水污染调查评价样品实验室的准入机制，13个具备资格的实验室在2006～2009年四年间累计承担完成了4万余组样品的110万余项有机污染物分析，满足了全国地下水污染调查评价工作的要求，支撑了我国首次将有机污染物列入全国地下水质量调查计划的实施，对于系统查明我国长江三角洲、珠江三角洲、华北平原、淮河流域和下辽河平原等地区区域地下水水质、污染状况和区域地下水污染防治提供了科学依据，直接提升了我国地下水污染调查评价的整体水平。同时涌现出一批不同层次地下水有机分析专业人才，形成了地下水有机分析测试团队、研究团队和专家团队，有力推动了中国地质系统有机测试技术的应用和发展。
三、研制了天然基体地下水无机微量组分监控样品
针对我国地下水水质十分复杂，使用纯净水配制而成的单一或若干目标物水质标准物质，进行地下水资源检测的质量监控不能充分反映地下水基体的问题。项目组探索研究天然基体地下水监控样品的制备技术，采集地下水样品，经过沉化酸化处理、一定量缺乏元素人工添加、钴60照射灭菌、均匀性和稳定性检验，进行定值测试。研制的天然基体地下水无机微量组分监控样品，成功用于按照国际标准要求组织实施的5次地下水无机组分能力验证试验，还应用于实验室的仪器校准和日常分析的质量监控。同时研究设计质量监控样品待测指标、浓度水平、制备数量、类型编码规则等内容，对于确保地下水样品分析的测量溯源性，保证测量结果的一致性、可比性，起到了关键作用，大幅提高了实验室测试技术能力和数据质量水平，也为下一步继续开展地下水天然基体监控样品和标准样品的研制奠定了良好的基础。
四、实现了地下水样品有机分析质量的远程实时监控
针对地下水分析不同于固体样品的分析，时效性强，基本没有重复分析的可能之现状，为了确保不同实验室、不同批次、不同人、不同时间、不同仪器设备分析数据的可比性和有效性，率先提出地下水实时监控的质量控制思路，采用质量控制样品按规定数量以密码盲样的方式发至有关实验室，要求与日常分析样品批同时测试，依据质量控制样品结果是否合格来判定和检查实验室的日常分析过程是否处于良好的质量控制状态。利用现代网络技术远程实时反馈监控样品测试结果，进行实时结果评价和实验室分析流程监控的程序，初步构建了地下水有机分析质量远程实时监控的工作方法，自主研发的“地下水样品测试质量实时监控管理系统（V1.0）”，首先在国内外实现了地下水样品有机分析质量的远程实时监控。
目前，已对承担地下水有机分析任务实验室提交的1200余个质量监控样品的万余份分析数据进行了评价，并对数据进行统计趋势分析和多项评价参数的综合评价，统计结果表明远程实时质量监控数据优秀率达88.7%，总体合格率达99%。项目建立了标准化的实验室外部质量监控管理机制，实验室的检测水平呈逐年上升趋势，有机分析测试技术水平显著提高，为全国地下水污染调查评价工作提供了有效的技术支撑。
五、研究建立并应用了野外样品加标质量控制的技术方法
项目组在收集国内外现有水质样品采集技术方法的基础上，对国内外广泛使用的水样容器进行了调研，筛选确定选用符合美国EPA标准免洗样品瓶作为全国地下水污染调查评价统一采样瓶，对选定的各类样品瓶进行了待测目标物的空白检验和确认，确保采样样品瓶其空白值都低于相应分析方法的检出限。研究建立的两种现场野外加标方法，全面应用于长江三角洲、淮河流域平原区和华北平原地区地下水污染调查评价的野外采样工作，同时制作了野外现场加标方法示范培训光盘，用于指导野外地质人员正确实施野外现场加标的操作，确保野外样品采集的质量。通过部分实验室的数据分析表明，野外加标方法是可行的，可以用于野外采样过程的质量控制，完善了质量控制的链条，补充了单纯实验室质量控制的不足。基于上述工作，参与研究编制了地下水污染调查评价样品采集和保存时间及保存技术要求。
六、首次研究形成了我国典型地区地下水中最常检出的地下水污染物排名表
通过检索美国环保局（USEPA）、美国地质调查局（USGS）和欧盟近年来的地下水质量年度报告，调研了地下水中最常检出的有机组分；在典型区域采样分析的基础上查明了地下水中典型的有机污染物类型，形成有机污染物的检出率排序表，列出检出率高的前50个污染物的名单，结合这些物质在我国的使用情况，开展了我国不同地区或不同类型的地下水中典型有机污染物种类的筛查研究，同时开发建立了地下水中153种有机污染物的分析方法，采集了全国不同地区代表性的地下水样品，结合国际污染物检出与排名方法，首次形成了我国典型地区地下水中最常检出的地下水污染物排名表，将为我国今后地下水污染调查有机污染物指标的确定和污染防治的决策提供科学依据。
目前，项目成果已在全国地下水污染调查评价工作中得到广泛推广和应用。《全国地下水污染防治规划（2011-2020年）》采信了由地下水分析数据得到的全国地下水污染状况及变化趋势的综合评价结果。通过该项目的实施，大幅度提高了地下水样品分析测试技术能力和质量水平，目前地质行业已有18个实验室形成了地下水有机分析技术能力，该项目对于地质行业有机分析实验室的从无到有和地下水测试数据实现溯源可比和国际互认做出了突出贡献，使我国首次将有机污染物指标列入地下水质量的调查评价中，有效推动和直接提升了我国地下水污染调查评价的整体水平。
项目负责人简介
王苏明，国家地质实验测试中心，教授级高工，中国地质大学（武汉）客座教授。长期从事岩石矿物、土壤、地下水分析测试技术研究，潜心致力于实验室测试质量控制技术研究及相关标准方法和标准物质的研制工作，主持实施了国家、国土资源部、中国地调局等各类科研项目30余项，其中7项成果获科技成果奖，发表论文30余篇，出版专著《实验室能力验证实践》，主持制定岩石和矿石化学分析方法、硅酸盐岩石化学分析等国家标准分析方法96项，主持研制行业标准DZ/T0130-2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》。
