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高考申論題 112年 [環境檢驗] 分析化學

第 一 題

📖 題組:
請回答下列問題: (一)採樣時,如何確認所採取的樣品,在採樣及運送過程中有無遭受污染?(9 分) (二)實驗室進行水質樣品分析品管措施中,添加標準品分析的目的為何?(4 分) (三)實驗室有一組河川水中鐵離子濃度分析的添加標準品查核樣品分析的回收率數據,95.61%、93.72%、98.77%、95.67%、91.77%、99.78%、99.11%、96.36%、92.56%、93.27%、99.03%、95.78%、98.95%、93.29%、94.16%及 96.77%。用上述的數據所繪製查核樣品分析的品質管制圖,請問:此品質管制圖的警告上限值(UWL)、警告下限值(LWL)、管制上限值(UCL)以及管制下限值(LCL)各為多少?(12 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

採樣時,如何確認所採取的樣品,在採樣及運送過程中有無遭受污染?(9 分)

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看到這題應立刻想到分析化學品保/品管(QA/QC)中的「空白樣品(Blanks)」。要確認採樣與運送過程的污染,必須具體說明「運送空白(Trip Blank)」、「現場空白(Field Blank)」及「設備空白(Equipment Blank)」的配製方式與檢驗目的。

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【破題】 確認樣品在採樣及運送過程中是否遭受污染,最標準且有效的方法是實施嚴格的品質管制措施,搭配分析各種「空白樣品(Blanks)」來進行系統性排除與確認。 【論述】

小題 (二)

實驗室進行水質樣品分析品管措施中,添加標準品分析的目的為何?(4 分)

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看到「添加標準品分析(基質添加)」,應直覺聯想「基質效應(Matrix effect)」與「準確度(Accuracy)」。配分僅4分,作答時需精確點出透過計算「回收率」以評估樣品基質是否干擾分析,並確認方法流程是否存在系統誤差即可拿滿分。

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「添加標準品分析」(Matrix Spike, 基質添加分析)之主要目的在於評估方法準確度(Accuracy)基質效應(Matrix Effect)。其核心作用包含: (1) 評估基質效應:水質樣品成分複雜,透過在真實樣品中添加已知濃度的標準品,可驗證樣品基質(背景干擾物質)是否對目標分析物的測定產生干擾(如訊號的增強或抑制)。 (2) 確認系統誤差與準確度:藉由計算添加標準品的「回收率(Recovery)」,可評估從樣品前處理、萃取到儀器分析的整個實驗流程是否存在系統誤差。若回收率落在品管允收範圍內,即證明該批次之分析數據具備可靠性與準確度。

小題 (三)

實驗室有一組河川水中鐵離子濃度分析的添加標準品查核樣品分析的回收率數據,95.61%、93.72%、98.77%、95.67%、91.77%、99.78%、99.11%、96.36%、92.56%、93.27%、99.03%、95.78%、98.95%、93.29%、94.16%及 96.77%。用上述的數據所繪製查核樣品分析的品質管制圖,請問:此品質管制圖的警告上限值(UWL)、警告下限值(LWL)、管制上限值(UCL)以及管制下限值(LCL)各為多少?(12 分)

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看到品質管制圖的限值計算,應直覺聯想到常態分布的統計理論:警告上/下限(UWL/LWL)為『平均值 ± 2倍標準差』,管制上/下限(UCL/LCL)為『平均值 ± 3倍標準差』。解題關鍵在於正確算出這組樣本數據的平均值與樣本標準差,並注意有效數字的保留,避免提早進位導致誤差。

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【解題關鍵】品質管制圖中,警告極限設為平均值加減兩倍標準差($\bar{x} \pm 2s$),管制極限設為平均值加減三倍標準差($\bar{x} \pm 3s$)。 【解答】 計算:Step 1→計算樣本平均值($\bar{x}$)

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