基于化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測問題研究

摘要：文章基于化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測進(jìn)行了深度分析，肯定了化學(xué)分析儀器在計(jì)量檢測中的重要價(jià)值;指出了當(dāng)前我國化學(xué)分析儀器檢測領(lǐng)域存在的問題，分析了制約化學(xué)分析儀器檢測的主要因素;總結(jié)了能夠保證化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測精度的主要應(yīng)對策略，包括儀器故障應(yīng)對策略、儀器應(yīng)用被誤導(dǎo)時(shí)應(yīng)該如何應(yīng)對、儀器的性能問題以及儀器的靈敏度問題等。

關(guān)鍵詞：化學(xué)分析儀器;化學(xué)分析;化學(xué)計(jì)量;化學(xué)檢測

中圖分類號：0657;F203

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）08-0037-04

Research on the Measurement and Detection Problems Based onChemical Analysis Instruments

LIU Zhuan-li

（Baoji VocationaI&Technical College，Baoji Shaanxi 721013.China ）

Abstract ： Based on the in-depth analysis of the measurement and detection of chemical analysis instruments.thispaper affirms the important value of the chemical analysis instruments in the measurement and detection，points outthe existing problems in the field of the current chemical analysis instruments detection in China，analyzes the mainfactors restricting the detection of chemical analysis instruments.and summarizes the main countermeasures to en-sure the measurement and detection accuracy of chemical analysis instruments，including instrument failure re-sponse strategies，how to deal with the problem when the application of the instrument is misled，the performance ofthe instrument and the sensitivity of the instrumentetc.

Key words ： chemical analysis instrument;chemical analysis;stoichiometry;chemical detection

隨著現(xiàn)代科學(xué)的不斷進(jìn)步，化學(xué)分析儀器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于人類生活和生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域，如食品藥品監(jiān)督管理、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)以及環(huán)境監(jiān)測和治理等。利用化學(xué)分析儀器進(jìn)行計(jì)量和檢測已經(jīng)逐漸從單純的測量和監(jiān)管工作發(fā)展成為一種與人類健康、全球環(huán)境改善以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等息息相關(guān)的重要科學(xué)，從食品安全監(jiān)管中分析農(nóng)藥等殘留物的成分組成到檢測某種新型食品、藥品的主要化學(xué)成分;從汽車尾氣的含硫量到對外星球稀有礦物質(zhì)的成分分析;從白然環(huán)境水質(zhì)檢測到全球環(huán)境變暖過程中的大氣污染物濃度測量，化學(xué)分析儀器的普及程度以及應(yīng)用廣泛程度越來越高，與人類生活的結(jié)合程度也越來越密切[1]。某一國家或地區(qū)化學(xué)分析儀器的精密程度和檢測準(zhǔn)確性已經(jīng)成為衡量該國家或地區(qū)科技發(fā)展水品以及工業(yè)化水平的重要參照標(biāo)準(zhǔn)。

1概述

利用各類型儀器進(jìn)行化學(xué)計(jì)量，是我國現(xiàn)代化工領(lǐng)域進(jìn)行計(jì)量分析工作的重要組成部分[2]?；瘜W(xué)計(jì)量體系以及化學(xué)分析儀器的主要分類如圖1所示。

2化學(xué)分析儀器計(jì)量檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)與管理

衡量一臺化學(xué)分析儀器進(jìn)行計(jì)量檢測時(shí)所獲取的結(jié)果是否精準(zhǔn)，主要取決于3方面如圖2所示。

2.1檢定/校準(zhǔn)依據(jù)

儀器的計(jì)量檢定/校準(zhǔn)是決定化學(xué)分析儀器測得數(shù)據(jù)是否精準(zhǔn)的最基礎(chǔ)因素[3]。我國當(dāng)前已經(jīng)根據(jù)化學(xué)計(jì)量檢測發(fā)展現(xiàn)狀，建立起相關(guān)的量值傳遞和溯源體系。根據(jù)國家有關(guān)部門制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在對廠家所生產(chǎn)的化學(xué)分析儀器進(jìn)行質(zhì)量檢測時(shí)，需要根據(jù)所生產(chǎn)儀器所在國家相關(guān)體系中的分類情況進(jìn)行差異性檢測。對于已有對應(yīng)計(jì)量檢定規(guī)程或規(guī)范需要進(jìn)行強(qiáng)制檢定的儀器，應(yīng)交由國家法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行針對性專業(yè)檢定，經(jīng)該部門檢定合格以后方可投入生產(chǎn)計(jì)量;對于尚未確定計(jì)量檢定規(guī)程或規(guī)范的化學(xué)分析儀器，應(yīng)該盡量根據(jù)國際的、國家的或者地區(qū)性質(zhì)的相關(guān)公開發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn);對于非強(qiáng)制性檢定的化學(xué)分析儀器，應(yīng)該交由具有相應(yīng)資質(zhì)的技術(shù)部門進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，經(jīng)該部門檢定合格以后方可使用。

2.2標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在化學(xué)分析領(lǐng)域中的定義是：一種足夠均勻并且通常情況下性能極為穩(wěn)定的特定特性的物質(zhì);標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性能夠達(dá)到化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測過程中某一特定檢查所需的基本功能[4]。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是化學(xué)分析計(jì)量檢測領(lǐng)域進(jìn)行量值傳遞的最基礎(chǔ)手段，同時(shí)也是國家相關(guān)部門進(jìn)行化學(xué)分析計(jì)量檢測工作的法定依據(jù)。對化學(xué)分析儀器的測量精度進(jìn)行檢測時(shí)必須嚴(yán)守以下5點(diǎn)。①必須選擇經(jīng)國務(wù)院計(jì)量行政部門批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，使之可溯源到SI單位;②檢測時(shí)所選定的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)必須在有效期內(nèi)，防止因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的性質(zhì)改變影響檢測結(jié)果;③標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的存放要按照嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，確保檢測時(shí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的性質(zhì)未發(fā)生破壞;④標(biāo)準(zhǔn)溶液等的配置方法需要嚴(yán)格按照配比說明進(jìn)行，以防測量結(jié)果出現(xiàn)較大誤差;⑤利用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對化學(xué)分析儀器測量進(jìn)度進(jìn)行檢測時(shí)，需要對環(huán)境檢測、標(biāo)準(zhǔn)溶液配置以及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的適用情況等進(jìn)行準(zhǔn)確記錄。

2.3后續(xù)管理

當(dāng)某一型號化學(xué)分析儀器在相關(guān)部門完成基本檢定并頒發(fā)證書以后，企業(yè)或生產(chǎn)廠家應(yīng)及時(shí)核對所得證書中的有關(guān)儀器檢測數(shù)據(jù)，在充分確認(rèn)證書參數(shù)與白身產(chǎn)品之間的切合程度以后，需要在參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)下確保儀器的正常使用[5]。對于無法滿足證書中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或參數(shù)要求的情況下，需要對生產(chǎn)出的化學(xué)分析儀器進(jìn)行調(diào)試和維修，及時(shí)修正其加工參數(shù)確保同一型號產(chǎn)品都能夠滿足證書中的相關(guān)要求。

3化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測中的問題及制約因素

3.1存在問題

現(xiàn)代化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，促使化學(xué)分析儀器逐漸延伸出越來越多的種類和型號，給化學(xué)分析儀器進(jìn)行計(jì)量檢測工作帶來了許多新的問題。

3.1.1計(jì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重滯后

進(jìn)入21世紀(jì)后，現(xiàn)代科技發(fā)展速度極快，新的理念和化學(xué)分析儀器等的更新速度也越來越快，現(xiàn)代計(jì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)難以緊跟技術(shù)前沿[6]。在此背景下，一方面往往容易導(dǎo)致部分已經(jīng)更新?lián)Q代之后的化學(xué)分析儀器仍然需要沿用原有的、落后的計(jì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致儀器的檢測功能無法充分發(fā)揮;另一方面部分新的化學(xué)分析儀器在進(jìn)行計(jì)量檢測時(shí)會出現(xiàn)沒有計(jì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，導(dǎo)致無法針對其檢測結(jié)果進(jìn)行溯源。

3.1.2標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研發(fā)覆蓋性不足

盡管全球范圍內(nèi)的多個(gè)國家已經(jīng)對化學(xué)分析中所需標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究投入了越來越多的人力、物力，然而標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制速度仍然存在覆蓋性不足等問題，對于完全覆蓋飛速發(fā)展的化學(xué)儀器種類等仍存在較大難度。尤其隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展、環(huán)境的持續(xù)惡化以及部分新興領(lǐng)域?qū)瘜W(xué)檢測工作的依賴，全球范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研發(fā)覆蓋性不足已經(jīng)成為阻礙化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測以及部分行業(yè)快速發(fā)展的重要原因[7-8]。

3.1.3人員高精度檢測能力不足

對食品藥品、環(huán)境問題以及金屬礦藏等進(jìn)行化學(xué)分析，需要計(jì)量檢測人員具備專業(yè)性極高的知識、技術(shù)和能力。化學(xué)檢測問題復(fù)雜程度的提升，對從事化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測等的工作人員專業(yè)能力發(fā)起了挑戰(zhàn)。尤其對于我國而言，有相當(dāng)比例的從業(yè)人員只初步具備了對部分化學(xué)分析儀器構(gòu)成、檢測方法以及故障分析的能力，而對于更深層次的行業(yè)要求，如進(jìn)行更加精、準(zhǔn)、細(xì)的計(jì)量檢測工作等則往往無法滿足。

3.2制約因素

在具體的化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測工作中，檢測結(jié)果的精準(zhǔn)程度、檢測效率等的制約因素主要包括儀器故障、儀器應(yīng)用被誤導(dǎo)、儀器性能以及儀器的靈敏度等[9]，如圖3所示。

4化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測優(yōu)化策略

針對化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測工作中的具體問題，本文認(rèn)為應(yīng)該從以下6個(gè)方面進(jìn)行針對性優(yōu)化，如圖5所示。

4.1計(jì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化

目前我國共發(fā)布化學(xué)類計(jì)量檢測規(guī)程/規(guī)范共計(jì)約有130余項(xiàng)[10]，仍無法充分滿足日新月異的化學(xué)科學(xué)發(fā)展以及化學(xué)分析檢測問題復(fù)雜程度的提升。前瞻性分析，能夠避免國家相關(guān)部門在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)往往需要根據(jù)社會上已經(jīng)存在或已經(jīng)存在一段時(shí)間的化學(xué)計(jì)量檢測問題進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)制定的這一問題，能夠根據(jù)化學(xué)專業(yè)的發(fā)展方向進(jìn)行提前分析并總結(jié)有可能出現(xiàn)的問題，從而進(jìn)行提前規(guī)劃。一旦市場上真實(shí)發(fā)生了相關(guān)化學(xué)計(jì)量檢測問題，才能夠及時(shí)推出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而適應(yīng)科技、社會等的飛速發(fā)展。

4.2從業(yè)人員優(yōu)化

針對我國部分從事化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測工作人員能力較低，無法適應(yīng)時(shí)代發(fā)展和行業(yè)需求等問題，一方面國家及企業(yè)等應(yīng)該積極促成人才市場流動，企業(yè)可以通過聘用具有更先進(jìn)知識的高校教師等參與一線生產(chǎn);另一方面政府及相關(guān)行業(yè)商會等應(yīng)該積極針對本領(lǐng)域從業(yè)人員開展各種類型的講座和培訓(xùn)工作等，從而全面提升從業(yè)人員職業(yè)素養(yǎng)。

4.3儀器故障優(yōu)化

針對化學(xué)分析儀器的故障進(jìn)行優(yōu)化，可以從2方面人手：①定期維修，計(jì)量檢測部門的實(shí)際操作人員需要在供應(yīng)商的指導(dǎo)下定期對儀器進(jìn)行檢修，從而充分掌握化學(xué)分析儀器的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)儀器的某些功能或檢測精度出現(xiàn)問題，應(yīng)立即進(jìn)行修理或聯(lián)系供應(yīng)商提供售后;②環(huán)境維護(hù)，化學(xué)分析儀器工作壽命以及檢測精度受環(huán)境的影響較大，因而計(jì)量檢測部門除需要對儀器本身進(jìn)行定期維護(hù)外，對儀器所處的自然環(huán)境等也需要進(jìn)行維護(hù)，對環(huán)境的溫度、濕度等進(jìn)行充分調(diào)節(jié)保證化學(xué)分析儀器獲得最佳工作狀態(tài)。

4.4儀器應(yīng)用被誤導(dǎo)優(yōu)化

在徹底排查儀器機(jī)械故障的基礎(chǔ)上如果仍無法獲得較高的檢測結(jié)果，則應(yīng)充分考慮該化學(xué)分析儀器是否出現(xiàn)了應(yīng)用被誤導(dǎo)問題。設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)該針對不同的化學(xué)分析儀器進(jìn)行針對性清潔和維護(hù)，如針對大部分儀器可以使用肥皂、洗衣液等進(jìn)行清潔，而小部分儀器如玻璃儀器等則需要使用具有強(qiáng)酸氧化效應(yīng)的清潔劑進(jìn)行清理，才能保證化學(xué)分析儀器在工作過程中不出現(xiàn)誤導(dǎo)性因素。

4.5儀器性能優(yōu)化

化學(xué)分析儀器的發(fā)展速度日新月異，各種高精度儀器層出不窮，造成我國部分行業(yè)出現(xiàn)化學(xué)檢測儀器性能不佳等問題的主要原因并不在于技術(shù)，而在于檢測部門的意識。有關(guān)檢測部門通常更傾向于選擇低成本、低精度的化學(xué)分析檢測儀器，從主觀上并不重視化學(xué)分析儀器是否能夠獲得行業(yè)認(rèn)可的檢出限。因而，在今后的化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測工作中，應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，確保儀器或設(shè)備的選擇能夠滿足國標(biāo)檢出限要求。

4.6靈敏度優(yōu)化

化學(xué)分析儀器進(jìn)行計(jì)量檢測過程中出現(xiàn)靈敏度問題，主要是由于檢測設(shè)備的加工和制造工藝不合格導(dǎo)致。因此選擇先進(jìn)工藝設(shè)備是提升化學(xué)計(jì)量檢測工作最直接、最省力的辦法。此外，對于相同檢測儀器、相同檢測條件下的不同檢測結(jié)果，應(yīng)通過加強(qiáng)操作人員培訓(xùn)，提升人工操作水平來優(yōu)化。最后，對于檢測精度要求較高的項(xiàng)目，應(yīng)盡量選擇采用單功能儀器作為計(jì)量檢測的主要儀器;對于檢測精度要求較低的項(xiàng)目才可以考慮使用多功能儀器。

5結(jié)語

綜上所述，文章針對化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測的問題、制約因素等進(jìn)行了總結(jié)性分析，提出了針對這些問題和制約因素的優(yōu)化策略。利用化學(xué)分析儀器進(jìn)行食品、藥品、醫(yī)學(xué)、環(huán)境等的檢驗(yàn)或監(jiān)測，是在科技不斷發(fā)展進(jìn)步、自然環(huán)境逐漸惡化的背景下，保障人民健康和社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。該化學(xué)分析儀器計(jì)量檢測研究課題，已經(jīng)成為當(dāng)前保障計(jì)量檢工作質(zhì)量、避免檢測出現(xiàn)問題等領(lǐng)域的熱門研究話題。

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收稿日期：2020-02-16

作者簡介：劉轉(zhuǎn)利（1977-），女，陜西渭南人，碩士學(xué)位，講師，研究方向：化學(xué)教育。