分析測量是為確定所分析對象這一特定樣本所具有的可用數量表達的某種(些)特征而進行的全部操作,要獲得樣本的特定信息(如樣品中某組分含量)就需要檢查該樣本,方法有全數檢查(對全部產品逐個檢查)和抽樣檢查(從全部樣本中抽取規定數量樣本進行檢查)。生產單位對不合格產品進行剔除時均采用全數檢查方式,而常規檢測機構都只能采取抽樣檢查方式。所謂采樣是指從整批被檢樣品中抽取一部分有代表性的樣品供分析化驗用。
因而,樣品是獲得檢驗數據的基礎,而樣品的采集是分析檢測過程的關鍵環節,如果采樣不合理,就不能獲得有用的數據,也必然導致錯誤的結論,給工作帶來損失。
一、抽樣檢查的基本概念
抽樣檢查是根據部分實際調查結果來推斷總體標志總量的,該方法建立在概率統計的基礎上,以假設檢驗為理論依據。抽樣檢查的對象通常為有一定產品范圍的“批”。抽樣檢查需面對3個問題:抽樣方式(如何從批中抽取樣品方能保證抽樣的代表性)、樣本大小(抽取多少個樣品才是合理的)和判定規則(如何根據樣品質量數據判定批產品是否合格)。
樣品的抽取要滿足所采集樣品的代表性和真實性。所謂“代表性”,一是要滿足檢測所依賴的相關標準的要求(如職業衛生監測的空氣采樣必須選擇在有害物質濃度最高的工作地點和有害物質濃度最高的工作時段進行采樣檢測),二是要滿足檢測的目的(不同的檢測目的對采樣要求有所不同,但必須選擇在能夠切實反映需檢測本體之本身特征的采樣點);所謂“真實性”則是指在正常氣象條件下或正常生存環境中相關待檢物之實際存在形式才是擬采集樣品的真正情況。
二、抽樣檢查的類別
產品質量(或某些計量參數)檢驗中,通常是首先以相應的技術標準(如國家標準、部頒標準、行業標準或企業標準)對擬檢驗項目進行檢查,然后對檢測到的質量特性分別進行判定,此時涉及“不合格”和“不合格品”兩個概念。所謂“不合格”是對單位產品的質量特性進行的判定,而“不合格品”則是對單位樣品質量進行的判定,即至少有一項質量特性不合格的單位產品。一個樣品可以有多個質量特性需要檢測,一個“不合格品”也可以有多個“不合格”項。
檢查目的不同時所需抽樣的方法不相同,大致可以分為如下四類。
1.計數抽樣檢查
根據對受檢的某批次樣品中產品性質判定要求不同,計數抽樣檢查可分為計件抽樣和計點抽樣。
①計件抽樣檢查。確定樣品是“合格品”還是“不合格品”的檢查,即以一批次樣本中不合格品的數量為考察依據。可以用每百單位產品不合格品數p1表示:
②計點抽樣檢查。僅為確定產品的不合格數而不需考慮單位產品是否是合格品的檢查。同樣可以用每百單位產品不合格數p2表示:
對任何一個批次的產品,p1不會大于100%,但p2可以大于100%。
由于抽樣檢查時無法確切知道批質量p的大小,只能根據樣本質量推斷批質量。由于樣本對批有代表性,因而可以認為:當樣本大小n確定后,樣本中的不合格品數d小的p值小,即批質量高。因而,需要確定合理的樣本數n和可以接受的不合格品數A(A≥d)。
2.計量抽樣檢查
計量抽樣檢查是定量地檢查從批中隨機抽取的樣本,利用樣本特性值數據計算相應統計量,并與判定標準比較,以判斷產品批是否符合要求。計量抽樣檢查能提供更多關于被檢特性值的信息,它可用較少的樣本量達到與計數抽樣檢驗相同的質量保證。計量抽樣檢驗的局限性在于它必須針對每一個特性制定一個抽樣方案,在產品所檢特性較多時就較為煩瑣;同時要求每個特性值的分布應服從或近似服從正態分布。
3.驗收抽樣檢查
驗收抽樣檢查是指需求方對供應方提供的待檢查批進行抽樣檢查,以判定該批產品是否符合合同規定的要求,并決定是接收還是拒收。目前絕大多數的抽樣檢查(包括理論研究和實際應用,以及相應的各類標準)是針對驗收檢查的。驗收檢查可以由供需雙方的任一方進行,也可以委托獨立于雙方的第三方進行。
4.監督抽樣檢查
產品的監督檢查是主管部門的宏觀質量管理工作。監督抽樣檢查是由第三方對產品進行的決定監督總體是否能夠通過的抽樣檢驗。監督抽樣檢查的對象是監督總體,即監督產品的集合(批),可以是同廠家、同種型號、同一生產周期生產的產品,也可以是不同廠家、不同型號、不同生產周期生產的產品集合。因各種原因監督抽樣檢查往往以小樣本抽樣的方法進行。但當監督抽查通不過時,可以對不在場的產品進行合理的追溯。在具體操作中,類似于驗收檢查中對孤立批的抽樣。
三、抽樣方法
抽樣方法也就是從檢查批中抽取樣本的法,要保證所抽樣本既能代表被檢查批的特性,又能反映檢查批中任一產品的被抽中純屬隨機因素決定。目前常用的抽樣方法有單純隨機抽樣、系統隨機抽樣、分層隨機抽樣、整群隨機抽樣和多級隨機抽樣。在現況調查中,后三種方法較常用。
1.單純隨機抽樣
將所有研究對象順序編號,再用隨機的方法(可利用隨機數字表等方法)選出進入樣本的號碼,直至達到預定的樣本數量。因而,每個抽樣單元被抽中選入樣本的機會是均等的。單純隨機抽樣法適用于對總體質量完全未知的情況,其優點是簡便易行,缺點是在抽樣范圍較大時,工作量太大難以采用,或在抽樣比例較小時所得樣本代表性差。
2.系統隨機抽樣
按一定順序,機械地每隔一定數量的單位抽取一個單位進入樣本,每次抽樣的起點是隨機的。如抽樣比為1/20且起點隨機地選為8,則第一個100號中入選的編號依次為8、28、48、68、88。系統抽樣法適用于對總體的結構有所了解的情況。批內產品質量的波動周期與抽樣間隔相等時代表性最差。
3.分層隨機抽樣
如果一個批是由質量特性有明顯差異的幾個部分所組成,則可將樣本按差異分為若干層(即層內質量差異小而層間差異明顯),然后在各層中按一定比例隨機抽樣。如果對批內質量分布了解不準確或分層不正確,則抽樣效果將適得其反。
分層隨機抽樣可分為按比例分配分層隨機抽樣(各層內抽樣比例相同)和最優分配分層隨機抽樣(內部變異小的層抽樣比例小,內部變異大的層抽樣比例大)兩類。
4.多級隨機抽樣
先將一定數量的單位產品組合成一個包裝,再將若干個包裝組成批。此時,第一級抽樣以包裝為單元,即從批中抽出k個包裝;第二級抽樣再從k個包裝中分別抽出m個產品組成一個樣本(樣本容量n=km)。多級隨機抽樣法的代表性和隨機性都比簡單隨機抽樣法要差。
5.整群抽隨機樣
將多級隨機抽樣中所抽到的k個包裝中的所有產品都作為樣本單位的方法。該法相當于分級隨機抽樣的特例。同樣,該法的代表性和隨機性不高。
四、采樣時需注意的事項
具體而言,采樣時必須考慮到樣品的代表性、典型性、時效性及樣品檢測的程序性。
①采樣時必須考慮到樣本的環境、種類、特殊性等各種因素,使采集的樣品能夠真正反映被采集樣品的整體水平。
②采樣時必須有針對性地采集能夠達到監測目的的典型樣品。如食品分析采樣時通常包括下面幾種情況。
a.重大活動的食品安全保障,應采集影響食品安全的關鍵控制的樣品。
b.污染或疑似污染的食品,應采集接近污染源的食品或易被污染部分,同時還應采集確實未被污染的同種食品樣品以做空白對照試驗。
c.中毒或懷疑中毒的食品,這類樣品種類較多,有嘔吐物、排泄物、血液、腸胃內容物、剩余食物、藥品和其他相關物質。盡量有針對性地選擇含毒量最多的樣品。
d.摻假或懷疑摻假的食品,針對性地采集有問題的典型樣品,而不能用均勻的樣品代表。
③樣品采集還要注意其時效性,及時對重大事件的解決提供保障,為需要應急處理的群體及時提供依據。因此,采樣的時間和現場監測結果非常重要。
④不管哪種類型的檢測,樣品采集及后續檢測過程均應按規定的程序進行,各階段都要有完整的手續,責任分清。