探討化學(xué)定量分析準(zhǔn)確性的影響因素及對策

明 潔

(陜西安科安全生產(chǎn)技術(shù)研究所有限公司，陜西 西安 710065)

化學(xué)定量分析在科研、工程技術(shù)、商貿(mào)和工業(yè)生產(chǎn)過程中必不可少。化學(xué)分析具有較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)性，是實(shí)驗(yàn)室樣品檢測的關(guān)鍵手段之一[1]，已經(jīng)應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測、職業(yè)衛(wèi)生檢測、食品安全和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。甚至，一些行業(yè)重要決策的制定也是以化學(xué)定量分析檢測結(jié)果為依據(jù)?；瘜W(xué)分析結(jié)果準(zhǔn)確性的地位和作用是不言而喻的。檢驗(yàn)分析結(jié)果可以判定環(huán)境中有害物質(zhì)濃度是否符合法規(guī)限值，化學(xué)定量分析結(jié)果也是行政部門公正嚴(yán)肅執(zhí)法的重要依據(jù)。因此，對化學(xué)實(shí)驗(yàn)室檢測結(jié)果的質(zhì)量控制至關(guān)重要。其中，實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制可分為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)質(zhì)量控制和實(shí)驗(yàn)室間質(zhì)量控制，其檢測結(jié)果準(zhǔn)確性是檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)最關(guān)注的課題[2]。本文闡述了實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素，包括化學(xué)定量分析準(zhǔn)確性的因素，以及對化學(xué)定量分析過程,其內(nèi)容對于日常實(shí)驗(yàn)分析檢測工作的規(guī)范性、檢測活動的客觀公正性，以及檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確真實(shí)性都具有一定的指導(dǎo)意義。

1 影響化學(xué)定量分析準(zhǔn)確性的因素

化學(xué)定量分析過程比較復(fù)雜，影響檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性有多種因素，檢測過程中任何一個環(huán)節(jié)都有可能影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。從整體上來看，影響檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素包括實(shí)驗(yàn)室檢測人員、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、化學(xué)試劑、檢測分析方法和檢測程序等，可以用因果關(guān)系圖簡單地概括為“人”“機(jī)”“料”“環(huán)”“法”和“測”，詳見圖1。

圖1 影響檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的因果圖

1.1 實(shí)驗(yàn)人員

化學(xué)分析檢測是一項(xiàng)專業(yè)性較強(qiáng)的系統(tǒng)工作，要求實(shí)驗(yàn)人員具備一定專業(yè)基礎(chǔ)知識和檢測分析能力，是檢驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵因素。實(shí)驗(yàn)人員如果沒有意識到檢測結(jié)果的重要性，在實(shí)際分析檢測中專業(yè)水平和責(zé)任心不強(qiáng)，沒有按照規(guī)定的檢測程序進(jìn)行操作，那么極容易造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與真實(shí)情況誤差較大，甚至?xí)霈F(xiàn)錯誤情況。實(shí)驗(yàn)人員需要具有豐富的專業(yè)技術(shù)能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠?qū)崟r(shí)選擇正確的檢測方法。另外，檢測機(jī)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)安排實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行定期繼續(xù)教育培訓(xùn)，而且，實(shí)驗(yàn)人員還需要多了解國內(nèi)外最新的檢測方法，結(jié)合自身實(shí)際工作，可以應(yīng)運(yùn)國內(nèi)外先進(jìn)方法。

1.2 實(shí)驗(yàn)器材

實(shí)驗(yàn)儀器是進(jìn)行化學(xué)分析檢測工作的先決條件[2]。實(shí)驗(yàn)室化學(xué)器材是由儀器設(shè)備和玻璃器皿等組成。所需的實(shí)驗(yàn)室化學(xué)儀器在購買時(shí)是否有合格證，儀器是否存在故障或者破損，都會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。另外，如果儀器沒有定期維護(hù)和定期檢定，也會使得檢驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)系統(tǒng)誤差，從而對檢測質(zhì)量會有一定的影響。

1.3 化學(xué)試劑

分析檢測過程中，使用的化學(xué)試劑的純度和是否在有限期內(nèi)，對檢驗(yàn)結(jié)果有一定的影響。有些配制的化學(xué)溶液要求在密閉環(huán)境條件下保存，如果保存不當(dāng)會導(dǎo)致化學(xué)試劑失效。高精密度分析儀器設(shè)備對化學(xué)試劑純度要求更為嚴(yán)格。例如，在使用氣相色譜儀器分析檢測時(shí)，如果溶劑純度不高含有雜質(zhì)，可能會出現(xiàn)干擾峰，進(jìn)而會影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。在實(shí)驗(yàn)過程中遇到特殊要求，實(shí)驗(yàn)人員需要進(jìn)一步純化化學(xué)試劑，以滿足實(shí)驗(yàn)要求。另外，化學(xué)試劑中的分子活躍性一般具有一定的期限，一旦超出了這個期限，試劑本身或許會失效，或者出現(xiàn)一定的變質(zhì)，進(jìn)而對整個實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不良影響。因此，為了做好化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)室檢測結(jié)果的質(zhì)量控制，科學(xué)而又有效的管理好化學(xué)試劑也具有十分重要的作用[3]。

1.4 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

化學(xué)分析檢測過程對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境有嚴(yán)格的要求，實(shí)驗(yàn)室溫度、濕度、實(shí)驗(yàn)室潔凈度、電磁等因素都會影響檢驗(yàn)結(jié)果，環(huán)境是實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的條件保障[4-5]。如果在分析過程中任何一個環(huán)節(jié)控制不當(dāng)，都會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。例如，實(shí)驗(yàn)室電子天平對環(huán)境溫度和濕度有很高的要求，千分之一、萬分之一天平和十萬分之一天平，對環(huán)境溫濕度要求不盡相同。實(shí)驗(yàn)人員往往對實(shí)驗(yàn)環(huán)境對檢測結(jié)果影響的了解不夠深刻，實(shí)驗(yàn)室需要制定留樣復(fù)測的質(zhì)量控制措施。對于土壤樣品、金屬樣品等理化性質(zhì)比較穩(wěn)定的樣品，可以留樣分析，定期抽取已檢樣品進(jìn)行復(fù)測。在檢測環(huán)境允許條件下，不同人員比對分析檢測，以確定檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.5 分析方法

化學(xué)分析領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展更新，相應(yīng)的化學(xué)分析檢測手段也隨之多樣化。針對同一物質(zhì)，可能會有多種不同的檢測分析方法，但是，不同檢驗(yàn)方法的誤差不同，如何選擇最合適的分析方法顯得尤為重要。比如，分析化學(xué)中常量分析、半微量分析、微量分析和痕量分析，對分析方法要求完全不一樣。另外，樣品采集方法和樣品預(yù)處理方法，也會對檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性有很大的影響。

1.6 檢測程序

實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)程序的完整性是化學(xué)定量分析準(zhǔn)確性的前提因素。檢驗(yàn)程序包括儀器操作規(guī)程、檢測項(xiàng)目分析規(guī)程、采集后的樣品流轉(zhuǎn)程序和樣品的運(yùn)輸保存過程等，這些程序都會直接或者間接影響化學(xué)分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2 提高化學(xué)定量分析準(zhǔn)確性的對策

在實(shí)際分析檢測工作中，影響檢驗(yàn)結(jié)果的因素有多個方面，可以從實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)活動中、實(shí)驗(yàn)后等幾個方面提高化學(xué)定量分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.1 實(shí)驗(yàn)前樣品的質(zhì)控

實(shí)驗(yàn)檢測前，確保采集的樣品具有代表性，且有效樣品傳輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測時(shí)，能夠滿足實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)檢測的質(zhì)量要求[6]。樣品交接至實(shí)驗(yàn)室后，實(shí)驗(yàn)室人員需要根據(jù)樣品(待測物)的理化性質(zhì)科學(xué)地保存，避免待分析樣品在檢驗(yàn)之前發(fā)生化學(xué)變化或者失效；必要時(shí)采集平行樣品進(jìn)行檢測，以便自我驗(yàn)證樣品的有效性。在檢驗(yàn)活動中，空白樣品與樣品同時(shí)檢測，以排除樣品在采集、運(yùn)輸過程中被污染的情況。

2.2 化學(xué)分析人員具備專業(yè)技能

現(xiàn)代分析化學(xué)檢測的科技在逐步提升，隨之對檢測精確度的要求也越來越嚴(yán)格，但同時(shí)也對化學(xué)分析人員的化學(xué)分析專業(yè)理論水平、操作技能、分析問題和解決問題的能力提出了更高的要求：1)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)定期培訓(xùn)專業(yè)技術(shù)人員的專業(yè)基礎(chǔ)理論和操作技能，使得實(shí)驗(yàn)人員具備高科技意識，科研學(xué)習(xí)意識；2)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對實(shí)驗(yàn)人員定期考核，可以選擇以實(shí)驗(yàn)室內(nèi)和實(shí)驗(yàn)室間的密碼樣品形式進(jìn)行未知樣考核，并且逐步構(gòu)建和完善實(shí)驗(yàn)室考核體系。

2.3 化學(xué)試劑和儀器設(shè)備的控制

實(shí)驗(yàn)室化學(xué)試劑和儀器設(shè)備是分析檢測工作的關(guān)鍵因素。1)分析檢測過程中所用的相關(guān)化學(xué)試劑必需滿足檢測要求。例如，化學(xué)分析中常用到的實(shí)驗(yàn)室用水。國家標(biāo)準(zhǔn)將實(shí)驗(yàn)用水分為三個級別：一級水、二級水和三級水。每一級別用水適用的化學(xué)實(shí)驗(yàn)有明確規(guī)定：一級水用于有嚴(yán)格要求的分析實(shí)驗(yàn)，二級水用于無機(jī)痕量分析等實(shí)驗(yàn)，三級水用于一般化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)[7]?；瘜W(xué)試劑應(yīng)當(dāng)分類存放，且存放環(huán)境要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。在實(shí)驗(yàn)分析檢測時(shí)，需要測定實(shí)驗(yàn)空白(試劑空白)，檢測人員依據(jù)試驗(yàn)空白測定值的大小和離散程度判斷化學(xué)試劑質(zhì)量是否滿足檢測要求，在一定程度上可以反映出實(shí)驗(yàn)室專業(yè)技術(shù)人員的檢測技術(shù)水平。2)儀器設(shè)備是化學(xué)分析檢測工作的基礎(chǔ)設(shè)施。確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確要做到以下幾點(diǎn)：①選用的儀器設(shè)備要滿足檢測要求，儀器設(shè)備精密度、測量上下限和基線噪聲等參數(shù)要在一定范圍內(nèi)；②儀器設(shè)備要進(jìn)行定期維護(hù)，并做好相關(guān)儀器使用記錄和維護(hù)記錄，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)排查及時(shí)解決，以確保儀器設(shè)備的精準(zhǔn)度和靈敏度；③需要有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)對儀器設(shè)備做定期檢定，以保證其量值的溯源性和有效性。需要指出的是，儀器設(shè)備包含實(shí)驗(yàn)室常用的普通玻璃器具。

2.4 實(shí)驗(yàn)環(huán)境的控制

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儀器設(shè)備先進(jìn)性和完善性在不斷提升，隨之，儀器設(shè)備的精密度也越來越高，這就對檢驗(yàn)環(huán)境有較高的要求。如電子分析天平、氣相色譜、核磁共振、質(zhì)譜分析、原子吸收等現(xiàn)代先進(jìn)的檢測設(shè)備，都需要在恒溫恒濕的條件下工作[8],以確保檢驗(yàn)結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)環(huán)境還需要控制實(shí)驗(yàn)室試劑空白值是否超限，分析檢測之前需要確保檢測環(huán)境沒有待測物污染。檢測過程中容易被忽視的小細(xì)節(jié)，如實(shí)驗(yàn)分析人員自身使用的日化用品，也可能會對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響。

2.5 分析方法的選擇

選擇最佳的分析檢測方法，需要綜合考慮檢測項(xiàng)目理化性質(zhì)、精確度、干擾物和所需化學(xué)試劑綠色性等多種因素。對于同一檢測項(xiàng)目，可能有多種分析檢測方法，在進(jìn)行檢驗(yàn)之前，就需要根據(jù)具體的樣品來進(jìn)行綜合比較，選擇最合適的方法。在使用國家標(biāo)準(zhǔn)方法之前，需要驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)方法，目的是評定實(shí)驗(yàn)室是否有能力滿足方法要求；而針對于非標(biāo)準(zhǔn)方法，需要方法確認(rèn)，即確認(rèn)應(yīng)用的非標(biāo)準(zhǔn)方法能否被合理、合法、有效地使用[9-10]。

現(xiàn)場采樣方法和樣品前處理方法，也會直接影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。首先，采樣人員要熟練掌握采樣規(guī)范，熟悉檢測項(xiàng)目理化性質(zhì)；其次，應(yīng)當(dāng)隨機(jī)抽取樣品，確保采集的樣品具有代表性和有效性；第三，樣品在采集、運(yùn)輸、保存等環(huán)節(jié)需要確定樣品無污染；最后，采集的代表樣品要在有效期內(nèi)完成檢測，且樣品前處理方法要滿足相關(guān)規(guī)定，能夠達(dá)到要求的解析效率。

2.6 實(shí)驗(yàn)后質(zhì)量控制

檢測工作結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)當(dāng)按照有效數(shù)字修約規(guī)則正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和處理實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。測量結(jié)果出現(xiàn)離散型數(shù)據(jù)或者偏離數(shù)據(jù)時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員需要分析計(jì)算檢測結(jié)果的均方差(標(biāo)準(zhǔn)偏差)，評價(jià)測量數(shù)據(jù)的離散程度，不滿足要求的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)剔除，并分析數(shù)據(jù)誤差原因。

2.7 健全質(zhì)量管理體系

化學(xué)分析檢測是一項(xiàng)多環(huán)節(jié)復(fù)雜工作，每一環(huán)節(jié)都需要質(zhì)量控制。檢驗(yàn)部門的質(zhì)量管理體系應(yīng)包括：實(shí)驗(yàn)人員考核辦法、儀器設(shè)備操作規(guī)程、檢測項(xiàng)目作業(yè)指導(dǎo)書、儀器日常維護(hù)程序、化學(xué)藥品管理制度等。只有逐步完善細(xì)化質(zhì)量管理體系，才能對提高檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性有保障。

3 結(jié)語

綜上所述，由于化學(xué)定量分析結(jié)果的準(zhǔn)確性關(guān)乎到檢驗(yàn)產(chǎn)品的貨幣價(jià)值、行政部門的執(zhí)法公正性，以及企業(yè)的正常運(yùn)營等等。因此，檢測機(jī)構(gòu)在開始一項(xiàng)化學(xué)分析檢測活動時(shí)，需要從“人”“機(jī)”“料”“環(huán)”“法”和“測”等多個環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制，制定相關(guān)的質(zhì)量控制體系文件，檢測結(jié)果要做到客觀、公正和科學(xué)地反映產(chǎn)品質(zhì)量或者實(shí)際環(huán)境條件，以體現(xiàn)檢測機(jī)構(gòu)的權(quán)威性與科學(xué)性。