中华预防医学杂志    2018年02期 职业卫生检测实验室对血铅和尿镉测定能力的评价与分析    PDF     文章点击量:595    
中华预防医学杂志2018年02期
中华医学会主办。
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潘亚娟 陶雪 赵玮 张敬 张福钢 闫慧芳
PanYajuan,TaoXue,ZhaoWei,ZhangJing,ZhangFugang,YanHuifang
职业卫生检测实验室对血铅和尿镉测定能力的评价与分析
Analysis on occupational health laboratories' proficiency testing program for determination of bovine blood lead and urinary cadmium
中华预防医学杂志, 2018,52(2)
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.issn.0253-9624.2018.02.012

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投稿日期: 2017-02-28
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职业卫生检测实验室对血铅和尿镉测定能力的评价与分析
潘亚娟 陶雪 赵玮 张敬 张福钢 闫慧芳     
潘亚娟 100050 北京,中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所
陶雪 100050 北京,中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所
赵玮 100050 北京,中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所
张敬 100050 北京,中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所
张福钢 100050 北京,中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所
闫慧芳 100050 北京,中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所
摘要: 目的  了解和评价不同职业卫生检测实验室血铅、尿镉的测定能力。方法  以牛血为基质,参照《一级标准物质技术规范》的相关要求,制备加标浓度为60、80、180 μg/L的3个水平血铅样品,每个浓度的样品各制备200瓶。正常人尿过滤、去除沉淀后作为基质,制备加标浓度为5.0、7.0、10.0 μg/L的3个水平尿镉样品,每个浓度的样品各制备200瓶。采用方差分析法对样品均匀性进行统计分析。血铅、尿镉均以样品的形式发放至各参加实验室,采用稳健统计四分位距法统计各参加实验室的测定结果,并通过Z比分数法评价实验室检测能力。查看各参加实验室的检测报告及原始记录,分析结果不满意的原因。结果  31个血铅检测实验室的血铅样品检测所得的F值分别为1.42、1.37和2.85,F值均<3.13,对应的P值分别为0.294、0.314和0.059,同一水平血铅含量差异无统计学意义(P>0.05)。28个尿镉检测实验室的尿镉样品均匀性检测所得的F值分别为1.90、1.35和1.19,F值均<3.13(P>0.05),显示血铅样品中的铅、尿镉样品中的镉是均匀的。31个实验室参加血铅验证,28个实验室参加尿镉验证。血铅验证结果满意率为84%(26/31),尿镉验证结果满意率为93%(26/28)。血铅检测中31个实验室中有21个采用标准物质法进行质量控制,结果满意的为20个,满意率为95%。结论  多数参加血尿和尿镉检验的实验室检测结果较好,表明不同实验室的血铅、尿镉检测能力水平总体良好。实验室结果不满意的主要原因在于检测方法、质量控制措施或溯源标准的不同。
关键词 :实验室能力验证;铅;尿镉;结果评价
Analysis on occupational health laboratories' proficiency testing program for determination of bovine blood lead and urinary cadmium
PanYajuan,TaoXue,ZhaoWei,ZhangJing,ZhangFugang,YanHuifang     
National Institute of Occupational Health and Poison Control, Beijing 100050, China
Corresponding author: Yan Huifang, Email: yan_huifang@yeah.net
Abstract:Objective  To analyze the results obtained from the proficiency testing program for determination of bovine blood lead and urinary cadmium, so as to evaluate the proficiency of the laboratories, and improve the detection and quality control capability of occapational health laboratory.Methods  Prepared 3 levels of lead samples with bovine blood as base material, taking Technical Norm of Primary Reference Material as Operating standard, 60, 80, 180 μg/L were used as the standard concentration. All samples were made for 200 bottles. Normal urine were used to prepared 3 levels of cadmium samples with 5.0, 7.0, 10.0 μg/L as standard concentration, then 3 level of samples were made for 200 bottles respectively. Blood lead and urinary cadmium samples were sent to each laboratory in the form of sample pairs. One-way ANOVA was used to investigate the homogeneity. The results of each laboratory were statistically analyzed by robust statistical method, and the detection ability of the laboratory was evaluated by the Z ratio score method. By consulting the test reports and original records of each participating laboratory, the reasons for the unsatisfactory results were analyzed.Results  The statistical F of the uniformity of blood lead 1.42, 1.37 and 2.85, F<3.13, P were 0.294, 0.314 and 0.059, respectively in 31 labs. There is no statistical significance in the difference of blood lead (P>0.05). And urine cadmium was less than the critical value (P>0.05). In all, 31 laboratories participated in the test of blood lead, and 28 loboratories paticipated in urine cadmium verification. The statistical F of the uniformity of urinary cadmium 1.90, 1.35 and 1.19, F<3.13. The homogeneity of the samples were in accordance with the requirements of proficiency testing program. The satisfactory rate of the results for blood lead was 84% (26/31) , and the satisfactory rate of urinary cadmium was 93% (26/28) . In the test of blood lead, 21 of the 31 laboratories were controlled by the standard material method. Totally, 20 of them get an satisfactory level, the rate was 95%.Conclusion  Most of the laboratory test results were satisfactory, which showed that the detection capability for blood lead and urine cadmium was good. The main causes of unsatisfactory results were detection methods, tools of quality control ortraceability standards.
Key words :Laboratory proficiency testing;Lead;Cadmium;Result evaluation
全文

血铅检测不仅是职业性铅中毒诊疗及相关中毒事件处理的重要技术支持,也是儿童铅中毒诊疗的唯一确证指标。尿镉是镉接触的生物监测指标,是镉吸收和慢性中毒的诊断指标之一[1]。由于血铅和尿镉基质相对复杂,对检测仪器设备及人员检测技术要求相对较高,近年来,多次出现同一样品在不同实验室得到的检测结果不一致的情况。因此,准确测定血铅和尿镉含量对于铅镉中毒事件应急处置、职业人群铅镉中毒的诊疗、相关环境污染事件的处理以及儿童铅中毒防治工作的开展具有重要意义。能力验证活动可以帮助实验室发现检测过程中可能存在的问题,确定和核查实验室对于特定项目的检测能力。本研究对由国家认监委组织、中国CDC职业卫生所负责具体实施的血铅、尿镉测定能力验证的结果进行分析,旨在识别实验室间的差异,分析结果不满意的原因,帮助实验室提高血铅、尿镉检测结果的准确性,促进实验室相关检测技术能力和管理水平的提高,并为管理部门对该领域的检测与监管提供参考依据。

材料与方法  

一、材料  

1.用作基质的牛血和正常人尿:  分别收集新鲜牛血2 000 ml(肝素钠抗凝)、正常人尿4 000 ml,置于-20 ℃冷冻保存备用。

2.试剂:  铅单元素溶液标准物质(编号:GBW08619,1 000 μg/ml,购自中国计量科学研究院),镉单元素溶液标准物质(编号:GBW08612,1 000 μg/ml,购自中国计量科学研究院),硝酸(优级纯,购自德国默克公司),去离子水(电阻值≥18.2 MΩ)。

3.仪器:  冷冻干燥机(美国LABCONCO公司),原子吸收光谱仪(型号AA-600,美国PerkinElmer公司)。

4.容器:  带橡胶塞7 ml硬质玻璃瓶用于血铅样品,带橡胶塞15 ml硬质玻璃瓶用于尿镉样品。

二、方法  

1.血铅样品的制备:  血铅样品的浓度水平设计依据相应的生物接触限值及相关标准。《职业性慢性铅中毒的诊断》规定血铅职业接触限值为400 μg/L[2];2006年卫生部印发的《儿童高铅血症和铅中毒分级和处理原则(试行)》规定儿童连续两次静脉血铅水平在100~199 μg/L的为高铅血症;连续两次静脉血铅水平等于或高于200 μg/L为铅中毒[3],据此确定血铅样品加标浓度为60、80、180 μg/L,分别编组为Pb-A、Pb-B、Pb-C样。样品参照《一级标准物质技术规范》的相关要求进行制备[4]。牛血经离心去除碎片杂质后作为基质,用国家标准铅元素标准溶液进行加标,混匀后用硬质玻璃瓶进行分装,每瓶2.0 ml,上述3个加标水平的样品各200瓶。

2.尿镉样品的制备:  尿镉样品的设计依据相应的限值及标准。《职业性镉中毒的诊断》规定其诊断下限值为5 μmol/mol肌酐[5],《环境镉污染健康危害区判定标准》则规定尿镉判定值为15 μg/g肌酐[6],由此确定尿镉加标浓度为5.0、7.0、10.0 μg/L,编组分别为Cd-A、Cd-B、Cd-C样。正常人尿经抽滤、去除沉淀后作为基质,用镉元素标准溶液进行加标、混匀和分装,每瓶5.0 ml,上述3个水平加标样品各200瓶。

3.样品保存:  制备好的样品分别进行编号,冷冻干燥后置于2~8 ℃下保存。

4.样品均匀性检验:  样品发放前按照《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》的要求[7],采用石墨炉原子吸收光谱法进行均匀性检验。血铅、尿镉分别从每个水平各抽取10瓶,复溶后,对血铅样本采用《WS/T174-1999血中铅、镉的石墨炉原子吸收光谱测定方法》[8]、对尿镉样本采用《WS/T32-1996尿中镉的石墨炉原子吸收光谱测定方法》[9]进行测试。

5.样品发放:  相对于高浓度样品而言,低浓度样品测定难度更大,考虑到既体现实验室水平又保证公平公正,采用样品对组合的方式进行样品发放,即每个项目均向参加实验室发放高、低水平样品各1份。血铅样品为1份Pb-A样与1份Pb-C样组合或者1份Pb-B样与1份Pb-C样组合;尿镉样品为1份Cd-A样与1份Cd-C样组合或者1份Cd-B样与1份Cd-C样组合。样品均通过冷链运输分发至各参加实验室。对初测结果不满意的实验室组织一次补测,补测发样时调换样品组合,如同一实验室若血铅初测是Pb-A样与Pb-C样组合,则补测时采用Pb-B样与Pb-C样组合。

6.检测方法:  血铅测定推荐采用《WS/T174-1999血中铅、镉的石墨炉原子吸收光谱测定方法》[8]及《WS/T20-1996血中铅的石墨炉原子吸收光谱测定方法》[10]等,尿镉测定推荐采用《WS/T32-1996尿中镉的石墨炉原子吸收光谱测定方法》[9],但不作强制要求,实验室也可采用日常检测中使用的方法。

7.质量控制:  本次比对的质量控制在容器选择、样品制备和样品检测中均按照相应的能力验证方案进行。均匀性检验中采用美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)标准物质进行质量控制。参加比对的实验室在测定样品时可采用标准物质法、加标回收法等进行质量控制。

三、统计学分析  

1.均匀性检验结果统计:  每个样品重复测定2次,检验结果采用单因素方差分析法进行统计。若同一项目同一水平统计值F小于相应的自由度及给定显著性水平时的临界值,则表明样品内和样品间浓度差异没有统计学意义,样品是均匀的。检验水准α=0.05,以P<0.05为差异有统计学意义。

2.统计分析:  根据《能力验证结果的统计处理和能力评价指南(CNAS-GL02: 2014)》的要求,采用稳健统计四分位法来处理和评价参加实验室的测定结果[11]。采用SPSS19.0软件进行分析,以每个参加者结果的标准化和(S)与结果的标准化差(D)为基础,分别计算SD的中位值(M)、标准化四分位距(normalised interquartile range,NIQR)、稳健变异系数(coefficient of variation,CV)、最小值、最大值及数据极值差,用CV来衡量各实验室间检测水平是否一致,CV在10%以内时表明各实验室检测水平基本相当。

3.初测结果判定:  参照《能力验证结果的统计处理和能力评价指南(CNAS-GL02: 2014)》附录B[11],以统计值及参加实验室结果为基础,计算两个Z比分数(Z-score),即实验室间Z比分数(Z-score between the laboratories, ZB)和实验室内Z比分数(Z-score within the laboratories, ZW),用ZBZW来衡量一个实验室检测结果在一组结果中的相对离散程度。判定准则为:|Z|≤2为"满意"结果;2<|Z|<3为"可疑"结果;|Z|≥3为"离群"结果。只有当ZBZW均为"满意"时,该实验室该项目结果为"满意"。ZB主要反映结果的系统误差,ZW主要反映结果的随机误差。ZB≥3表明该样品对的两个结果太高,ZB≤-3表明其结果太低,|ZW|≥3表明其两个结果间的差值太大。

4.补测结果评判:  补测样品与初测样品为同批次制备,且补测时样品仍处于量值稳定期内,因此指定值和能力评定标准差由全部参加者的初测结果来确定,用格拉布斯准则剔除离群值后计算平均值和标准差,进行结果统计和能力评定。以初测结果为基础,计算平均值和2倍的标准差,作为指定值和能力评定标准差对补测结果进行评价。

结果  

一、样品均匀性  均匀性检验结果如下:单因素方差分析法结果显示,血铅水平的F值分别为1.42、1.37和2.85,F值均<3.13,对应的P值分别为0.294、0.314和0.059,同一水平血铅含量差异无统计学意义(P>0.05);尿镉水平的F值分别为1.90、1.35和1.19,均小于临界值3.13,对应的P值分别为0.166、0.320和0.394,同一水平尿镉含量差异无统计学意义(P>0.05)。具体结果见表1。以上结果表明血铅样品中的铅、尿镉样品中的镉是均匀的。

表1血铅、尿镉验证样品均匀性检验结果

二、验证结果分析与评判  

1.基本情况:  31个实验室参加血铅验证,28个实验室参加尿镉验证。各项目SDMNIQRCV表2,各实验室血铅检测水平基本相当。尿镉结果CV较大,可见参加本次尿镉验证的实验室检测水平存在一定差异。

表2不同验证项目及组合下的血铅、尿镉测定能力验证能力结果分析

2.参加实验室验证结果判定:  初测血铅项目中31个实验室中22个验证结果满意,满意率为71%,尿镉项目中28个实验室中22个检测结果满意,满意率为79%,见表3。补测后血铅项目31个实验室中26个结果满意,满意率达84%,尿镉项目28个实验室中26个结果满意,满意率为93%。5个实验室血铅或(和)尿镉验证结果不满意。

表3不同实验室血铅、尿镉含量测定验证结果

三、血铅测定中不同检测方法结果满意情况  31个参加血铅验证的实验室中有14个采用WS/T174-1999法,13个实验室结果满意,满意率为93%;有15个实验室采用WS/T20-1996法,11个实验室结果满意,满意率为73%。

四、采用不同质量控制措施时结果满意情况  对31个实验室提供的原始记录中质控措施进行汇总,发现各实验室采用的质控措施有标准物质法、加标回收法及平行测定法。血铅检测中31个实验室中有21个采用标准物质法进行质量控制,结果满意的为20个,满意率为95%。尿镉检测中28个实验室中有17个采用标准物质法进行质量控制,结果满意的为17个,满意率为100%。

讨论  对本研究测定结果影响因素分析可见,血铅检测方法、质量控制措施、溯源标准均可影响检测结果。首先,从血铅检测方法来看,使用《WS/T174-1999血中铅、镉的石墨炉原子吸收光谱测定方法》中的样品经酸脱蛋白处理,去除了部分基质,目标测定成分铅转移到上清液中,测定时基质效应明显减小,氘灯或塞曼背景校正的仪器均可满足测定要求,温度程序对测定的影响也较为可控,因此测定结果可靠性较高。WS/T20-1996的血中铅的石墨炉原子吸收光谱测定方法采用曲拉通溶液对样品进行稀释后直接测定,若采用氘灯背景校正的仪器则测定时背景响应偏高,方法灵敏度和结果准确度均受此影响。另外该法对石墨炉设定的温度程序要求较高,不合理的温度程序可能造成石墨管积碳,在一定程度上影响结果重复性和可靠性。
        其次,质量控制措施可见,标准物质法采用基质相似且带有准确量值的有证标准物质,同样品处理后测定,测定结果在指定的量值范围内时方可测定样品,采用该法进行质量控制是生物样品测定中最为可行和有效的。无法获取合适的标准物质时,采用加标回收法也是实验室较为常用的方法,但难以发现实验中可能存在的系统误差,因此加标回收率满足要求时样品测定结果仍有可能出现偏差。
        最后,由溯源标准可见,本次验证中同一项目各实验室采用的溯源标准既有应用国外标准,也有应用国家一级标准物质、国家二级标准物质或标准样品等,其量值准确性或不确定度存在一定的差异。为确保量值的准确性及溯源的完整性,样品测定中应尽量采用国际有证标准物质或国家一级标准物质作为溯源标准。
        通过查看各参加实验室提供的检测报告及原始记录并进行分析,发现造成结果不满意的原因可能在于以下几点:第一,血铅测定中部分实验室没有根据仪器情况选择适宜的方法。WS/T174-1999不限仪器的背景校正方式,即氘灯或塞曼背景校正的仪器均适用。WS/T20-1996虽然标准方法中没有载明仪器要求,但对血铅方法的研究发现塞曼背景校正的仪器可以满足该法测定,而氘灯背景校正的仪器难以满足该方法各项指标要求。第二,样品处理方式不当。生物样品测定中存在一定的基质效应,样品的稀释等处理应与标准溶液的处理程序保持一致。第三,检测条件不合理,石墨炉原子吸收光谱法测定中升温程序设置不合理或基体改进剂使用不当。仪器响应受石墨管性状、电源稳定性等因素影响而变化,应根据具体情况进行实时动态调整。第四,少数实验室在检测过程中未采取有效的质量控制措施,未能及时发现测定中存在的问题。
        生物材料中铅、镉等重金属的测定具有一定的技术难度,建议结果不满意的实验室结合自身仪器条件,从测定方法的适用性考察、溯源标准的选择及质量控制措施的实施等方面入手,查找结果不满意的原因并据此进行改进,以提高实验室对相关项目的检测水平。

参考文献
[1]何凤生主编.中华职业医学[M].北京:人民卫生出版社, 1999: 216-226, 247-252.
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[5]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.职业性镉中毒的诊断:GBZ 17-2015[S].北京:中国标准出版社,2016.
[6]国际技术监督局,中华人民共和国卫生部.环境镉污染健康危害区判定标准[EB/OL].[2016-11-29].http://www.gb688.cn/bzgk/gb/newGbInfo?hcno=8B877A5E6896F0DE56F90790023A0FDC.
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[8]中华人民共和国卫生部.血中铅、镉的石墨炉原子吸收光谱测定方法[EB/OL]. [2016-11-29].http://www.moh.gov.cn/cmsresources/zwgkzt/wsbz/zywsbz/zyws1/xzqgdsmlyzxsgp/001.gif.
[9]中华人民共和国卫生部.WS/T32-1996尿中镉的石墨炉原子吸收光谱测定方法[EB/OL]. [2016-11-29].http://www.moh.gov.cn/zhuz/pyl/201410/4d26bb90e2284b3d932e54234d69a0f1.shtml.
[10]中华人民共和国卫生部.血中铅的石墨炉原子吸收光谱测定方法[EB/OL].[2016-11-29].http://www.moh.gov.cn/zhuz/pyl/201410/edaf15d5de314a69bde7530c6807dbbc.shtml.
[11]中国合格评定国家认可委员会.能力验证结果的统计处理和能力评价指南.[EB/OL].[2016-11-29].https://www.cnas.org.cn/rkgf/sysrk/rkzn/2014/09/821333.shtml.