Mẫu trắng phân tích môi trường được dùng để kiểm soát gì?

Nói đơn giản, mẫu trắng tạo ra một điểm đối chứng không chứa chất phân tích mục tiêu để phòng thí nghiệm và người sử dụng dữ liệu nhận biết phần tín hiệu không mong muốn. ISO 5667-14 xem kiểm soát chất lượng là cần thiết để kiểm soát các nguồn sai số như nhiễm bẩn, mất chất phân tích và sự không ổn định của mẫu; EPA cũng sử dụng các loại blank khác nhau để đánh giá nhiễm bẩn trong hiện trường và phòng thí nghiệm.

Mẫu trắng giúp phát hiện nhiễm bẩn trong phân tích môi trường

Chức năng quan trọng nhất của mẫu trắng là phát hiện chất phân tích xuất hiện ở nơi lẽ ra không có chất phân tích mục tiêu.

Trong một quy trình phân tích môi trường, nhiễm bẩn có thể phát sinh ở nhiều điểm: chai chứa, nước thuốc thử, chất bảo quản, thiết bị lấy mẫu, thao tác ngoài hiện trường, vận chuyển, chuẩn bị mẫu hoặc chính quá trình phân tích trong phòng thí nghiệm. EPA mô tả field blank là công cụ để kiểm tra nhiễm bẩn trong quá trình thu mẫu, vận chuyển và cả xử lý trong phòng thí nghiệm.

Cơ chế kiểm soát nằm ở việc mẫu trắng được xử lý tương tự mẫu thực nhưng không có nguồn mẫu môi trường chứa chất phân tích. Vì vậy, nếu chất phân tích xuất hiện trong blank, kết quả đó là tín hiệu cảnh báo rằng một phần tín hiệu trong mẫu thực có thể không đến từ môi trường được lấy mẫu.

Tuy nhiên, mẫu trắng phát hiện khả năng nhiễm bẩn chứ không tự nó xác định chính xác nguồn nhiễm bẩn. Muốn xác định nguyên nhân cần đối chiếu loại blank, thời điểm xuất hiện, quy trình lấy mẫu và các bước chuẩn bị, vận chuyển, phân tích.

Các loại mẫu trắng kiểm soát những nguồn nhiễm bẩn khác nhau

Không phải mọi mẫu trắng đều có cùng chức năng. Việc lựa chọn loại blank phải phù hợp với giai đoạn cần kiểm soát.

Field blank được đưa ra hiện trường và tiếp xúc với điều kiện lấy mẫu nhưng không dùng để thu mẫu môi trường. Loại này giúp đánh giá nhiễm bẩn có thể phát sinh từ môi trường hiện trường, chai chứa, thao tác lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển.

Trip blank thường được dùng để kiểm soát nhiễm bẩn trong quá trình vận chuyển và lưu giữ, đặc biệt đối với các chất hữu cơ dễ bay hơi. Trip blank được chuẩn bị trước chuyến lấy mẫu và giữ kín, không mở tại hiện trường.

Equipment blank hoặc rinsate blank kiểm tra hiệu quả làm sạch dụng cụ lấy mẫu. Nước sạch không chứa chất phân tích được cho tiếp xúc với dụng cụ đã khử nhiễm rồi đem phân tích. Nếu blank cho tín hiệu, quy trình khử nhiễm hoặc chính thiết bị có thể là nguồn gây nhiễm.

Method blank đi qua các bước chuẩn bị và phân tích của phương pháp trong phòng thí nghiệm nhưng không chứa mẫu môi trường. EPA sử dụng method blank để kiểm tra khả năng nhiễm bẩn từ thuốc thử, thiết bị và quy trình chuẩn bị mẫu; một số phương pháp yêu cầu điều tra nguồn nhiễm bẩn và thực hiện hành động khắc phục khi blank không đáp ứng tiêu chí chấp nhận.

Mẫu trắng kiểm soát tín hiệu nền như thế nào?

Trong phân tích, máy có thể ghi nhận tín hiệu dù mẫu không thực sự chứa chất phân tích mục tiêu ở mức có ý nghĩa. Tín hiệu này có thể liên quan đến nền của hệ thống, thuốc thử, dụng cụ, vật liệu tiếp xúc hoặc nhiễm bẩn phát sinh trong quy trình.

Mẫu trắng cung cấp một phép kiểm tra độc lập cho phần tín hiệu đó. ISO định nghĩa blank là phép đo trên một mẫu tương tự mẫu cần phân tích nhưng không có chất phân tích mục tiêu. Vì vậy, blank là cơ sở để phân biệt tốt hơn giữa tín hiệu liên quan đến mẫu và tín hiệu có thể do quy trình phân tích tạo ra.

Điểm quan trọng là không nên đồng nhất mẫu trắng với nồng độ nền tự nhiên của môi trường. Mẫu trắng không trả lời câu hỏi “môi trường vốn có bao nhiêu chất này”, mà trả lời câu hỏi “quy trình kiểm tra có tạo ra tín hiệu ngoài mong muốn hay không”.

Đây là lý do một kết quả blank bất thường có thể làm thay đổi cách diễn giải dữ liệu mẫu thực, đặc biệt khi nồng độ chất phân tích trong mẫu thấp và gần giới hạn định lượng hoặc vùng tín hiệu yếu.

Kết quả mẫu trắng được dùng để đánh giá độ tin cậy của mẫu thực

Mẫu trắng không phải một phép đo thay thế cho mẫu môi trường. Vai trò của nó là cung cấp bằng chứng để đánh giá độ tin cậy của kết quả mẫu thực.

Có thể hình dung mối quan hệ như sau:

Mẫu thực cho tín hiệu

↓

Mẫu trắng cũng cho tín hiệu

↓

Cần xem xét khả năng một phần tín hiệu đến từ quy trình

Ngược lại:

Mẫu thực có tín hiệu

↓

Mẫu trắng không cho tín hiệu đáng kể

↓

Có thêm cơ sở để tin rằng tín hiệu trong mẫu thực có liên hệ với chính mẫu

Tuy vậy, kết luận cuối cùng vẫn phải dựa trên tiêu chí chấp nhận của phương pháp, SOP, kế hoạch QA/QC hoặc chương trình lấy mẫu. Không có một quy tắc chung rằng mọi blank bắt buộc phải bằng tuyệt đối 0 ở mọi phép phân tích.

Đặc biệt, không nên mặc định lấy kết quả mẫu trắng trừ trực tiếp khỏi kết quả mẫu thực. Ví dụ, EPA Method 8000D nêu rõ việc “blank subtraction” không phù hợp với các phương pháp GC và HPLC được đề cập trong phương pháp đó; khi blank bị nhiễm, cần đánh giá nguồn nhiễm và xử lý dữ liệu theo tiêu chí của phương pháp.

Khi mẫu trắng bất thường, cần kiểm tra điều gì?

Một mẫu trắng có kết quả khác thường không nên được xem đơn giản là “mẫu trắng bị sai”. Nó là tín hiệu cho thấy cần truy ngược quy trình.

Trước hết cần xác định loại blank nào xuất hiện tín hiệu, vì mỗi loại đại diện cho một nhóm nguồn nhiễm bẩn khác nhau. Sau đó đối chiếu với các mẫu liên quan, thời gian lấy mẫu, lô hóa chất hoặc thuốc thử, dụng cụ, chai chứa, điều kiện vận chuyển và các bước chuẩn bị mẫu.

Ví dụ:

·         Equipment blank bất thường → cần xem lại khâu làm sạch và khử nhiễm thiết bị

·         Field blank bất thường → cần xem xét điều kiện hiện trường, chai chứa và thao tác lấy mẫu

·         Trip blank bất thường → cần kiểm tra vận chuyển, lưu giữ và đặc biệt là nguy cơ nhiễm chéo đối với chất dễ bay hơi

·         Method blank bất thường → cần xem xét thuốc thử, dụng cụ phòng thí nghiệm, quá trình chuẩn bị và hệ thống phân tích

Tần suất lấy blank cũng không nên áp dụng một con số duy nhất cho mọi chương trình. Tùy phương pháp và kế hoạch QA/QC, hướng dẫn EPA từng quy định các mức khác nhau; chẳng hạn một số quy trình sử dụng field blank theo tỷ lệ 1 trên 20 mẫu, trong khi trip blank đối với VOC có thể được bố trí theo cooler hoặc theo ngày lấy mẫu. Đây là ví dụ của yêu cầu chương trình cụ thể, không phải định mức chung cho mọi phép phân tích môi trường.

Mẫu trắng không chứng minh rằng mẫu môi trường “sạch”

Một hiểu lầm phổ biến là thấy mẫu trắng không phát hiện chất phân tích rồi kết luận rằng toàn bộ kết quả mẫu thực đều chắc chắn chính xác. Cách hiểu này quá mạnh.

Mẫu trắng chủ yếu trả lời câu hỏi về nhiễm bẩn và tín hiệu không mong muốn trong quy trình kiểm tra. Nó không thay thế kiểm soát độ thu hồi, độ lặp lại, độ chính xác, hiệu chuẩn, giới hạn định lượng hoặc các kiểm soát chất lượng khác.

Ngược lại, một blank có tín hiệu cũng không đồng nghĩa toàn bộ mẫu thực đều không sử dụng được. Mức độ ảnh hưởng phải được đánh giá theo loại blank, mức tín hiệu, tiêu chí chấp nhận của phương pháp và các mẫu liên quan.

Do đó, mẫu trắng nên được hiểu là một lớp kiểm soát chất lượng trong toàn bộ chuỗi phân tích, chứ không phải một chỉ số độc lập để kết luận toàn bộ chất lượng dữ liệu.

Mẫu trắng phân tích môi trường được dùng chủ yếu để phát hiện và kiểm soát nhiễm bẩn cũng như tín hiệu không mong muốn phát sinh từ quá trình lấy mẫu, vận chuyển, chuẩn bị và phân tích. Giá trị lớn nhất của blank là giúp phân biệt tín hiệu thực của mẫu với tín hiệu có thể do quy trình gây ra, từ đó cung cấp cơ sở để đánh giá độ tin cậy của dữ liệu.