水質(zhì)樣品編碼的四種實(shí)現(xiàn)方式

陳玉華，鄧建明

（1.百色水文中心，廣西 百色 533000；2.貴港水文中心，廣西 貴港 537100）

1 背景

實(shí)驗(yàn)樣品的管理是實(shí)驗(yàn)室管理的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵控制點(diǎn)，是保證檢測數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠的重要依據(jù)，樣品管理的質(zhì)量直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，決定著檢驗(yàn)檢測報(bào)告的公正性、客觀性[1]。因此，樣品管理水平是檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)能力認(rèn)定和實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可的重要依據(jù)[2,3]。目前實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量保證主要集中在實(shí)驗(yàn)分析方面，對樣品采集過程關(guān)注較少，導(dǎo)致一旦出現(xiàn)誤差而無法溯源其原因。在整個(gè)水質(zhì)監(jiān)測過程中，采樣誤差是分析誤差的3 倍多，這樣即使降低分析誤差也起不到任何作用。因此，采樣過程很大程度地影響了環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量[4]。

隨著實(shí)驗(yàn)室評審和日常監(jiān)管的要求越來越規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)。樣品管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化成為評審和評價(jià)的重要內(nèi)容，決定著實(shí)驗(yàn)室能否進(jìn)入檢驗(yàn)檢測領(lǐng)域和檢驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)是否公正、準(zhǔn)確。樣品隨機(jī)化編碼可以規(guī)范樣品采集和分析過程，實(shí)現(xiàn)樣品來源信息的不可預(yù)測性，減少分析過程的主觀偏倚和均衡未知因素，保證結(jié)果可溯源和客觀性，樣品隨機(jī)化編碼與電子采集系統(tǒng)相結(jié)合可以極大地提高樣品管理效率和質(zhì)量。

樣品隨機(jī)化編碼的應(yīng)用非常廣泛。例如，在水質(zhì)評估時(shí)，研究人員可能會(huì)在多個(gè)斷面采集樣品，通過隨機(jī)化選擇采樣斷面，可以減少選擇性偏差，確保檢測結(jié)果能夠全面反映整個(gè)水體的水質(zhì)；又如，在實(shí)驗(yàn)檢測過程中，研究人員經(jīng)常使用隨機(jī)化分組來分配實(shí)驗(yàn)組和對照組，通過將樣品隨機(jī)化分配到不同的組，可以實(shí)現(xiàn)樣品檢測基線的一致性，從而降低系統(tǒng)誤差。本文主要介紹利用完全隨機(jī)化設(shè)計(jì)進(jìn)行樣品編碼的4種方式。

2 方法、程序與結(jié)果

2.1 SAS程序法

SAS（Statistics Analysis System）是用于數(shù)據(jù)分析與決策支持的大型規(guī)模化的集成應(yīng)用軟件系統(tǒng)，被譽(yù)為國際上的標(biāo)準(zhǔn)分析軟件系統(tǒng)[5]，在數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析領(lǐng)域具有重要的地位。SAS具有靈活的功能擴(kuò)展接口和強(qiáng)大的功能模塊，可以滿足各種不同的需求。尤其在醫(yī)藥衛(wèi)生、金融、生產(chǎn)、教育領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，被用于試驗(yàn)設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)分析、質(zhì)量控制、抽樣調(diào)查和模擬試驗(yàn)等。本節(jié)主要介紹應(yīng)用SAS的Proc Plan 程序?qū)δM的12 個(gè)水質(zhì)斷面樣品生成隨機(jī)化編碼。樣品名稱和斷面名稱相同為A-L。

SAS程序設(shè)計(jì)如下：

（1）輸入樣品名稱：

（2）生成隨機(jī)數(shù)字：

表1 SAS生成的編碼表

在程序基礎(chǔ)上只需要更改樣品名稱，設(shè)定種子數(shù)就可以重現(xiàn)樣品編碼表或生成新的樣品編碼表，操作簡單方便，生成的編碼表可以溯源，能較好滿足評審要求。

2.2 Excel VBA程序法

VBA（Visual Basic for Applications）是微軟開發(fā)的一種執(zhí)行自動(dòng)化任務(wù)的宏編程語言。主要用來擴(kuò)展Microsoft Office 軟件應(yīng)用程序的功能。利用VBA 編程可簡化復(fù)雜工作，減少重復(fù)性工作，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化[6]。

VBA程序設(shè)計(jì)如下：

表2 VBA生成的編碼表

該程序以隨機(jī)抽樣的原理對樣品進(jìn)行編碼。從樣品集合中隨機(jī)抽取樣品，同時(shí)將抽到的樣品從集合中刪除，以保證不會(huì)重復(fù)抽樣，將抽到的樣品按抽中順序從小到大排序，順序號(hào)加樣品標(biāo)識(shí)符作為該樣品的編碼。應(yīng)用該程序時(shí)只需要將樣品名稱從A2單元格向下依次輸入，不需要更改代碼，程序運(yùn)行結(jié)束后即可生成樣品編碼表。

2.3 Excel函數(shù)法

Excel 函數(shù)法生成隨機(jī)化編碼表需要用到3 個(gè)函數(shù)，分別為Rand、Rank和If函數(shù)。Rand函數(shù)返回大于等于0 并且小于1 的均勻分布的隨機(jī)實(shí)數(shù)，Rank函數(shù)返回?cái)?shù)字在排位區(qū)域中的次序，IF為條件判斷函數(shù)。函數(shù)詳細(xì)用法請參考函數(shù)幫助信息。

Excel函數(shù)實(shí)現(xiàn)樣品編碼的操作過程如下：

（1）輸入表頭信息：在[A1-D1]單元格依次輸入表頭信息：樣品名稱，隨機(jī)數(shù)，排位，樣品編碼。

（2）輸入樣品名稱：在[A2-A13]單元格中輸入樣品名稱A-L。

（3）生成隨機(jī)數(shù)字：[B2]中輸入=rand（），并下拉至[B13]。

（4）生成隨機(jī)數(shù)字的排位：[C2]中輸入=RANK（B2，$B$1：$B$13），并下拉至[C13]。

（5）生成樣品編碼表：[D2]中輸入=IF（C2＜10，"S0"&C2，"S"&C2），并下拉至[D13]。

通過Rand函數(shù)生成隨機(jī)數(shù)，并對隨機(jī)數(shù)進(jìn)行排位，排位順序?yàn)閺拇蟮叫?，排位?shù)加上樣品標(biāo)識(shí)符作為樣品的編碼。Rand 函數(shù)生成的隨機(jī)數(shù)位數(shù)可具體到15 位，因此每次生成的隨機(jī)數(shù)不相同，隨機(jī)數(shù)的排位不同，保證了樣品編碼的唯一性。

表3 Excel函數(shù)生成的編碼表

2.4 隨機(jī)數(shù)字表法

隨機(jī)數(shù)字表也稱為亂序表，是由隨機(jī)生成的從0 到9 十個(gè)數(shù)字組成的表格，表中每個(gè)位置上出現(xiàn)某個(gè)數(shù)字的概率大致相等，它們在表上出現(xiàn)的順序是隨機(jī)的。

隨機(jī)數(shù)字表生成樣品編碼的操作過程如下：

（1）確定要讀取數(shù)據(jù)的位數(shù)。本實(shí)驗(yàn)共需12個(gè)編碼，因此，讀取兩位作為一個(gè)隨機(jī)數(shù)字。

（2）確定讀取的起點(diǎn)和順序?？梢詮碾S機(jī)表[7]的任一行任一列任意順序讀取，如第6行第7列，從左向右讀取。依次讀取2位數(shù)字作為一個(gè)隨機(jī)數(shù)錄于樣品名稱下方。

（3）將全部隨機(jī)數(shù)從小到大編序號(hào)（數(shù)據(jù)相同的按先后順序編號(hào)），將每個(gè)隨機(jī)數(shù)對應(yīng)的排序號(hào)記在第三行。

（4）序號(hào)加上樣品標(biāo)識(shí)符作為樣品的編碼。

表4 隨機(jī)數(shù)字表生成的編碼表

隨機(jī)數(shù)字表法生成樣品編碼的原理與函數(shù)法相同，均以生成的隨機(jī)數(shù)的排序號(hào)作為樣品的編碼依據(jù)，不同之處是隨機(jī)數(shù)字表法可以通過隨機(jī)數(shù)字表重現(xiàn)樣品編碼，而函數(shù)法只能生成新的樣品編碼。

3 結(jié)論

樣品的規(guī)范化管理既體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的檢驗(yàn)檢測能力也體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的管理水平，同時(shí)也是實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量體系順暢運(yùn)行的重要保障。在檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定和外部監(jiān)管越發(fā)趨嚴(yán)的形勢下，樣品的數(shù)字化、精細(xì)化管理對提升實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行效率，滿足審評要求起著重要的作用。通過規(guī)范樣品采集和分析過程，在樣品采集前生成樣品編碼表，按照樣品編碼表到對應(yīng)斷面采集樣品，樣品分析時(shí)按照樣品編碼順序依次進(jìn)樣檢測，可以較好地保證樣品采集和分析過程的規(guī)范性、溯源性，同時(shí)樣品采集和分析過程對檢測人員設(shè)肓，可以降低檢測風(fēng)險(xiǎn)，保證分析結(jié)果的客觀性、準(zhǔn)確性和可靠性。

四種編碼方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。SAS 專業(yè)性強(qiáng)，功能強(qiáng)大，結(jié)果可溯源，不足之處是SAS 需要購買許可證才能使用相應(yīng)的模塊。Excel VBA 易于理解和操作，可以和其他Excel 功能相結(jié)合實(shí)現(xiàn)靈活的操作，不足之處是Excel VBA的算法不夠豐富和精細(xì)。函數(shù)法是最為簡單的一種編碼方式，但只能生成新的編碼表而不能再現(xiàn)已經(jīng)生成的編碼表。隨機(jī)數(shù)字表應(yīng)用時(shí)間早，應(yīng)用范圍廣泛，例如應(yīng)用于臨床試驗(yàn)、調(diào)查研究等。不足之處是生成的隨機(jī)數(shù)字受表格大小的限制，不適合于生成大量的隨機(jī)數(shù)字，同時(shí)隨機(jī)數(shù)字表的質(zhì)量取決于生成的隨機(jī)數(shù)字的質(zhì)量，樣品編碼需要手動(dòng)操作，制表效率較低。文中設(shè)計(jì)的四種方式，均可以實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)樣品的編碼管理，檢測機(jī)構(gòu)可以根據(jù)樣品量、工作需求、財(cái)務(wù)能力選取一種適宜的編碼方式高效、規(guī)范地實(shí)現(xiàn)對樣品的加密設(shè)盲管理。