Этапы количественного химического анализа

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 23Следующая ⇒

Проведение анализа, аналитический цикл. Аналитический цикл есть общая схема анализа, в которой представлена взаимосвязь заказчика и аналитика. Этапы, по мнению авторов [29], излагаются следующим образом:

Этап 1 – общая постановка задачи. Задачу формулирует заказчик, например, оценка загрязненности воздуха рабочей зоны.

Этап 2 – постановка конкретной аналитической задачи. Ее решает заказчик со- вместно с аналитиком, например, какие показатели, компоненты необходимо опре- делить.

Этап 3 – выбор методики. Методику выбирает аналитик. Здесь нужно учесть стадии отбора, подготовки проб и измерения.

Этап 4 – отбор проб. На данном этапе решается вопрос о представительности пробы. Решают данный вопрос и заказчик, и аналитик.

Этап 5 – подготовка проб. Выполняет данную операцию аналитик.

Этап 6 – измерение. Проводит аналитик. Измерение проводится с помощью конкретных средств измерений – аналитических приборов.

Этап 7 – обработка результатов. Проводит аналитик.

Этап 8 – выводы, протокол измерений. Составляет аналитик. Этап 9 – отчет. Оформляет аналитик, принимает заказчик.

Рассмотрим эти этапы более подробно.

Постановка аналитической задачи. Согласно [29] точную формулировку во- проса, на который необходимо дать ответ с помощью химических измерений, сле- дует определить путем соглашения между потребителем результатов анализа и опытным химиком-аналитиком, хорошо знакомым с различными методами анализа, их достоинствами и недостатками. Следует обращать особое внимание на то, чтобы состав пробы не изменился в ходе отбора пробы и ее хранения.

Только квалифицированный аналитик способен понять общую концепцию ка- ждой конкретной методики, ибо только он отдает себе отчет в ее характеристиках по точности и может принять необходимые меры, чтобы избежать неверной поста- новки задачи. Уже на этой стадии возможно разработать предварительный план анализа в виде комбинации отдельных блоков, включая условия отбора, хранения и подготовки пробы. В дальнейшем должно стать ясно, какого рода методы анализа следует использовать. Это могут быть, в частности, некоторые стандартизованные процедуры, призванные определить некоторое обобщающее свойство, методы ана- лиза поверхности, определения следовых содержаний, методы анализа объектов ок- ружающей среды, пищевых, промышленных продуктов и т. д.

В окончательном виде аналитическая задача должна включать в себя требуе- мые характеристики правильности и воспроизводимости, а также возможность со- поставления с другими данными, что необходимо для правильной интерпретации результатов.

Оптимизация стратегии отбора проб и анализа. Авторы [29] считают, что общая стратегия отбора проб и собственно анализа должна гарантировать, что ко- нечная цель анализа будет достигнута, а полученные результаты будут правильны- ми. Важность стадии отбора проб невозможно переоценить. Если проба не является представительной, то полученные результаты нельзя ни при каких условиях отнести к исходному материалу анализа, какой бы прекрасный метод анализа не был ис- пользован и как бы тщательно анализ не был выполнен. Отбор проб всегда является источником погрешностей, величина которых зависит главным образом от степени гомогенности исходного материала.

Оптимальную стратегию отбора проб аналитик должен разработать совместно с заказчиком (потребителем результатов анализа). Способ отбора пробы тесно свя- зан со способом последующего ее анализа; при его разработке очень важно творче- ское мышление и здравый смысл. Блок стандартной рабочей методики, описываю- щий стратегию отбора проб, может представлять собой схему в виде дерева, в кото- ром варианты принятия решений (число и размер порций пробы) должны соответ- ствовать требуемому уровню точности результатов и степени неоднородности объ- екта анализа.

Чтобы избежать ошибочного обнаружения, переопределения компонента или неверной интерпретации результатов, важно разработать стратегию отбора проб и для контрольных образцов. Последние часто бывают необходимы в целях сравне-

ния. Это могут быть, например, образцы почв, не загрязненные определяемым ком- понентом, образцы материала с составом, отвечающим нормативам и т. д.

План отбора проб должен содержать также временную схему всех сопутст- вующих действий: подготовки требуемой тары (включая ее очистку), подготовки реагентов, необходимых для предотвращения разложения пробы в процессе ее хра- нения и транспортировки в лабораторию. Следует рассчитать и подготовить необ- ходимый запас контейнеров для сбора всего требуемого числа проб (включая кон- трольные) и для хранения реактивов.

Отбор проб. Отбор пробы следует проводить в точном соответствии с разра- ботанным планом и задачей анализа. Он должен обеспечить представительность пробы. При оценке общей погрешности результатов анализа следует учитывать и неизбежную погрешность, связанную с отбором проб.

Любое изменение состава пробы в ходе отбора проб должно быть документи- ровано и удостоверено. При этом следует принимать во внимание специфические свойства определяемого компонента. Летучесть, чувствительность к свету, термиче- ская нестабильность, склонность к биодеградации, высокая химическая реакционная способность – все это следует серьезно учитывать при разработке стратегии отбора проб и выборе оптимального способа его осуществления. Все оборудование и сред- ства, используемые для отбора пробы, ее сокращения и подготовки, должны быть задокументированы, так же, как и все результаты, касающиеся контрольных («холо- стых») проб.

Персонал, участвующий в отборе и подготовке проб, должен быть соответст- вующим образом обучен и в ходе работы строго следовать предписаниям стандарт- ной рабочей методики.

Гомогенизация пробы и ее сокращения. Практически любая твердая проба, доставленная в лабораторию, нуждается в дополнительной гомогенизации перед ее сокращением – в противном случае ее представительность не может быть гаранти- рована. Если неоднородность пробы (наличие в ней различных фаз) видна на глаз, то качество гомогенизации может определять качество результатов анализа в целом. Стандартные рабочие методики, описывающие стадию подготовки пробы, должны предусматривать разнообразные способы гомогенизации. При оценке общей по- грешности результатов необходимо количественно оценить погрешность, связан- ную со стадией сокращения пробы. Последняя погрешность определяет число со- кращенных проб, которые следует проанализировать, чтобы достичь требуемой точности результатов анализа.

Очень важной стадией анализа является сокращение (уменьшение) пробы – отбор точно известной порции общей (генеральной) пробы, доставленной в лабора- торию. При сокращении пробы необходимо учитывать всю информацию о степени ее неоднородности.

Сокращенная проба должна быть во всех отношениях подобна всему объекту анализа в целом. Погрешность, связанную с сокращением пробы, можно оценить количественно методами статистики на основе результатов анализа большого числа порций пробы.

Обработка сокращенной пробы. В ходе операций подготовки проб, таких, как растворение, разложение, сожжение, разделений, концентрирование и т. д., сле- дует применять все меры, исключающие внесение систематических погрешностей.

Лишь очень малое число методов анализа, в частности, некоторые варианты ней- тронно-активационного анализа, не требуют подготовки проб. Стандартные рабочие методики подготовки проб должны содержать описание множества различных ме- тодов, а также специфических мер предосторожности применительно к каждому типу пробы и определяемого компонента. На стадии подготовки проб возможно включение в аналитический процесс некоторых элементов системы обеспечения ка- чества. Следует иметь в виду, что чем меньше содержание определяемого компо- нента, тем выше вероятность прямого или косвенного влияния какого-либо компо- нента матрицы на результаты анализа. Поэтому наряду с анализируемой пробой че- рез весь процесс пробоподготовки следует провести также все контрольные образ- цы, образцы сравнения (приготовленные в лаборатории) и стандартные образцы, используемые в ходе анализа. При этом образцы сравнения и стандартные образцы по своему матричному составу должны максимально точно соответствовать пробе.

Определение. Заключительная стадия химического измерения состоит в уста- новлении наличия либо отсутствия компонента в пробе, в определении его содер- жания, либо измерении какой-либо обобщающей характеристики пробы.

Результатом заключительного измерительного процесса обычно является зна- чение сигнала, которое само по себе не представляет особого интереса для аналити- ка. Поэтому измерительную систему необходимо градуировать (за исключением ме- тодов кулонометрии, титриметрии и гравиметрии) с тем, чтобы установить функ- циональное соотношение между измеряемым сигналом и концентрацией или коли- чеством компонента в пробе. Это соотношение может быть достаточно сложным. В простейшем случае оно представляет собой линейную зависимость, но это не явля- ется необходимым. В ходе поверки методики необходимо показать, что градуиро- вочная функция, вне зависимости от того, как она была построена – с учетом или без учета влияния матрицы – позволяет получать правильные результаты примени- тельно к анализируемой пробе. Кроме того, при градуировке важно не путать общий аналитический сигнал, сигнал фона и сигнал контрольного образца.

Ответственность за выбор и использование методов и средств измерения, аде- кватных поставленной задаче, всегда лежит на аналитической лаборатории – вне зависимости от того, предлагает ли лаборатория свой метод самостоятельно, согла- совывает его с заказчиком или использует метод, предлагаемый заказчиком, либо требуемый в соответствии с нормативами.

Перед выполнением анализа следует проверить работоспособность измери- тельной аппаратуры. Стандартная рабочая методика должна содержать описание краткого теста, цель которого – проверить основные характеристики прибора, в первую очередь показатели селективности, чувствительности, стабильности и пра- вильности. Применительно к исследовательским лабораториям и вообще при реше- нии новых аналитических задач проверка правильности особенно важна ввиду от- сутствия предварительных данных, касающихся применяемой методики.

При разработке методики количественного химического анализа с помощью методов хемометрики определяют все аналитические характеристики методики в целом – такие, как предел обнаружения, нижняя граница определяемых содержаний, рабочий диапазон измерений, показатели правильности, воспроизводимости и дру- гие. Все они должны быть определены и задокументированы. Целесообразно ис- пользование контрольных карт для того, чтобы быстро обнаружить нежелательные явления и оперативно их устранить.

При расчете результатов необходимо также рассчитать или хотя бы оценить общую погрешность данных, включая погрешность, вносимую в процессе пробоот- бора.

Методики, разрабатываемые самостоятельно (в исследовательской лаборато- рии), необходимо перед их практическим применением тщательно проверить, а ре- зультаты проверки документировать и официально заверить. Для оценки система- тической погрешности следует по возможности использовать стандартные образцы, а при их отсутствии сравнивать полученные результаты с данными, полученными другими методами, – желательно базирующимися на иных физических принципах. Оценка погрешности – важная составная часть проверки методики, необходимая для последующего контроля качества.

Профессиональный долг химиков-аналитиков – гарантировать, что получае- мые ими результаты пригодны для решения тех задач, для которых они предназна- чены. Сотрудники аналитических лабораторий несут ответственность за то, что ре- зультаты, поставляемые ими заказчикам, являются правильными и могут быть про- верены путем сопоставления с данными, полученными другими. Правильность ре- зультатов должна быть достаточной для верного принятия решений, базирующихся на их основе. В этом и состоит причина необходимости проверки методик и оценки погрешности результатов: заказчик должен знать, на какую степень достоверности результатов он может полагаться. Поэтому величину погрешности следует рассчи- тывать общепринятыми единообразными способами и представлять в легко интер- претируемой форме.

Представление результатов. Результаты измерений следует представлять в таком виде, чтобы заказчик легко мог их понять и сделать интересующие его выво- ды. Представление результатов не должно искажать их смысла. Полная погреш- ность (неопределенность) результата должна быть рассчитана или хотя бы оценена и представлена вместе с самими результатами (либо отдельно по требованию заказ- чика).

В отчете о результатах анализа, должна содержаться вся необходимая инфор- мация, позволяющая задним числом ответить на любые вопросы, касающиеся хода анализа, оценить его качество, а при необходимости и повторить от начала до кон- ца, включая стадию пробоотбора [29].

⇐ Предыдущая 13 14 15 16 171819 20 21 22 Следующая ⇒