1.7. Работа аналитической лаборатории*

Изучая теоретические основы и отдельные методы химического анализа, нельзя выпускать из виду, кто и как будет проводить такие анализы, где и как могут быть использованы их результаты.

Подавляющее большинство анализов выполняется в специальных лабораториях (контрольно-аналитических или, как еще их называют, испытательных). На некоторых промышленных предприятиях нашей страны они возникли еще в XVIII веке, в 60-е гг. ХХ века в СССР было около 16 тысяч лабораторий. В настоящее время их число стало еще больше. Практически каждое крупное предприятие имеет в своем составе лабораторию, периодически проверяющую соответствие сырья и готовой продукции установленным нормативам. Свои аналитические лаборатории имеют различные государственные организации (правоохранительные органы, центры санитарно-эпидемиологического надзора, органы сертификации и контроля качества пищевых продуктов, система охраны природы), лечебные и диагностические медицинские учреждения, службы коммунального хозяйства и т. п. Многочисленные и разнообразные анализы выполняются в научных организациях, особенно химического и химико-технологического профиля. Как правило, анализ «своих» объектов выполняют сами исследователи, независимо от того, в какой области химии они работают. Наиболее сложные анализы для них делают специализированные аналитические лаборатории, входящие в структуру многих научно-исследовательских институтов.

Анализы и другие сложные измерения – основное дело испытательных лабораторий, это отличает их от научно-исследовательских или учебных лабораторий, где анализы проводятся эпизодически. И в России, и в других странах работа испытательных лабораторий в обязательном порядке контролируется государственными органами (региональными центрами по метрологии и стандартизации). Особо пристально контролируются лаборатории, связанные с обеспечением жизнедеятельности людей и контролем состояния окружающей среды, с обороной страны, работой правоохранительных органов, внешнеторговыми операциями.

Закон РФ о единстве измерений требует, чтобы любая испытательная лаборатория была аккредитована, т. е. признана компетентной для выполнения измерений (анализов) в определенной области. Например, одна лаборатория признается аккредитованной в области определения химического состава объектов окружающей среды, в частности для определения тяжелых металлов и пестицидов в водах и почвах. Другая лаборатория – в области определения состава и показателей качества нефтепродуктов, третья – в области анализа металлов. В официальных документах об аккредитации перечисляются все виды анализов, которые можно выполнять в данной лаборатории. Такие документы выдаются на определенный срок и только после тщательной проверки возможностей лаборатории (наличия квалифицированных кадров, поверенных приборов, стандартных образцов, метрологически аттестованных методик и т. п.). В ходе проверки лаборатория обязательно выполняет множество контрольных анализов (анализируются пробы зашифрованного, но точно известного состава). Лаборатория не получит свидетельства об аккредитации, если ошибки при проведении контрольных анализов превысят некоторый допустимый предел. Очевидно, получить документы об аккредитации очень непросто – и это правильно, ведь на основании выдаваемых лабораторией протоколов с результатами анализов будут приниматься решения огромной важности. Врачи будут назначать лечение, юристы – выносить судебные приговоры, экономисты – решать вопрос о качестве товаров и т. д. Именно поэтому и нельзя допустить, чтобы все, кто захочет выполнять анализы (или другие измерения), независимо от своей компетенции и технических возможностей, имели право на выдачу официальных заключений с результатами анализа. Лаборатория не имеет права на ошибку!

Внутренняя структура лаборатории обычно включает группы специалистов (химиков, инженеров, лаборантов), использующих одни и те же методы анализа (хроматографические, спектральные, химические и т. п.) либо занимающихся анализом однотипных материалов. Аналитик-профессионал руководит соответствующими лаборантами и контролирует их деятельность. По мере автоматизации анализов число лаборантов сокращается, а характер деятельности специалистов меняется. В крупных лабораториях нередко есть и методические группы, основная цель которых – разработка, поиск, усовершенствование и приспособление к запросам своего предприятия тех методик анализа, которые требуются в каждом конкретном случае.

Главная функция контрольно-аналитической лаборатории – это контроль состава исследуемых материалов, т. е. сопоставление результатов анализа с установленными нормативами. Контролируя качество некоторого сырья или готовой продукции, работник заводской лаборатории учитывает требования ГОСТов, отраслевых стандартов и технических условий своего предприятия. По результатам анализа принимаются решения о пригодности соответствующих материалов, выявляется брак, вносятся изменения в процесс производства. Для целей контроля не так важно, какой именно получен результат анализа – важно, проходит ли он по установленному нормативу качества.

Разумеется, контрольные функции имеют не только заводские лаборатории. Так, результаты, полученные при анализе объектов окружающей среды, сопоставляют с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) соответствующих опасных компонентов. Только для природных и питьевых вод в России установлены ПДК на множество (более 500) вредных примесей. Выявив присутствие какой-либо из них в исследуемой воде и найдя количественное содержание этой примеси, аналитик из природоохранной лаборатории обязательно укажет в своем заключении, превышает ли найденное содержание соответствующую величину ПДК. Нормативы используются и в клинических лабораториях – лаборант, выполняющий анализ крови, обязательно выделит (подчеркнет красным карандашом) результаты, которые выходят за границы нормы. На основании протоколов и заключений, выдаваемых испытательной лабораторией и включающих результаты анализов, проводится сертификация различных изделий, пищевых продуктов и других товаров, т. е. признание их соответствия установленному комплексу требований. При сертификации учитывается не только химический состав товара, но и множество других показателей качества, поэтому официальные документы о сертификации товаров и услуг выдают не аналитические лаборатории, а специализированные организации, но с учетом заключений этих лабораторий.

Рис. 1.3. В химико-аналитической лаборатории

Далеко не все задачи аналитического контроля решаются в специализированных лабораториях. Не меньшее значение имеет и оперативный контроль технологических процессов. Такой контроль обычно осуществляется непосредственно по месту проведения процесса, например в цехе. Внелабораторные методы анализа важны и в других случаях: в исследованиях состава объектов окружающей среды, в агрохимическом анализе, для диагностики острых заболеваний, для предотвращении террористических актов и т. п. Такие анализы нередко выполняют не профессионалы-аналитики, а совсем другие люди. Разумеется, доступные для таких исполнителей простые и надежные методики внелабораторного контроля разрабатываются и проверяются профессионалами-аналитиками в лабораториях научно-исследователь- ских институтов.

Контролировать множество объектов по множеству показателей состава с учетом множества установленных нормативов экономически нецелесообразно, да и технически невозможно, это потребовало бы слишком больших затрат времени и средств. Так, никто не определяет состав минеральной воды в каждой бутылке, направляемой в продажу; проводится лишь выборочный контроль. Аналитики вместе с другими специалистами участвуют в отборе наиболее важных показателей для последующего выборочного контроля, определяют точки пробоотбора и периодичность контроля.

Анализ нужен не только для контроля, но и для мониторинга исследуемых процессов. В этом случае анализы проводят многократно, с определенной периодичностью, причем обязательно по одной и той же методике. В отличие от контроля, здесь важно не соответствие нормативам, даже не абсолютные цифры, а тенденция в изменении результатов однотипных анализов. Например, периодически контролируя содержание одной и той же вредной примеси в атмосфере, можно сделать вывод о постепенном накоплении этой примеси или об источнике ее выброса. Ежедневно анализируя состав смеси в некотором реакторе, технологи могут следить за постепенной дезактивацией катализатора и своевременно принимать решение о его замене. Результаты повторных клинических анализов дают возможность следить за ходом болезни и корректировать лечение. Это тоже мониторинг.

Часто от аналитика требуется не просто определить содержание тех или иных компонентов в исследуемом веществе, но и интерпретировать эти данные, сделать какие-то выводы, т. е. дать экспертное заключение. Например, к какому типу стекла относятся осколки, найденные на месте преступления; откуда в древности брали глину для изготовления керамики, найденной на месте археологических раскопок; совпадают ли (с учетом погрешности анализов) по своему составу образцы лекарственного препарата, изготовленные разными фирмами, и т. п. В экспертное заключение иногда надо включать и какие-то рекомендации. Поэтому квалифицированный химик-аналитик должен знать не только все, что относится собственно к анализу, но и многое о самих объектах анализа, их свойствах и применении. Отметим, что аналитик несет персональную ответственность за правильность и объективность полученных им результатов анализа, а тем более за экспертные заключения.

Совокупность контрольно-аналитических лабораторий и вспомогательных организаций (например, производящих приборы и реактивы) образует целостную систему аналитической службы. В этой неформальной системе в России работают десятки тысяч аналитиков-практиков, которые изо дня в день определяют химический состав разных материалов. Как правило, работники лабораторий не занимаются исследованиями, а пользуются методиками, созданными аналитиками-исследователями, работающими в НИИ или в вузах. Таким образом, аналитическая служба реализует достижения аналитической химии как науки, а та в свою очередь обобщает опыт, накопленный практикой.