原子荧光:中国分析仪器的骄傲——国内原子荧光主流厂商争鸣

中国教育装备采购网2012-07-10 11:29围观3863次我要分享

  编者按:原子荧光光谱仪(AFS)作为我国少数具有自主知识产权、技术水平超过进口的分析仪器,检测Pb、Hg、Cr、Cd、As、Zn、Se等元素时,方法简便、灵敏度高。《重金属污染综合防治“十二五”规划》作为第一个发布的“十二五”国家规划,体现了国家治理重金属污染的决心,国家及各大涉“金”企业也纷纷在相关检测与监测仪器方面加大投入。但重金属检测的分析方法应用较多的还有原子吸收法(AAS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)等,AFS、AAS、ICP-AES、ICP-MS有各自的特点,同时在应用领域又有交叉的地方,这些竞争技术必然会给AFS带来挑战。我国AFS生产厂商们,如何看待“十二五”期间AFS发展态势?又将采取什么样的措施积极应对?AFS技术及应用的“瓶颈”何在?

  为此,编辑采访了北京吉天仪器有限公司(以下简称:吉天)刘明钟董事长,北京海光仪器公司(以下简称:海光)张雪松总经理、刘海涛副总经理,北京北分瑞利分析仪器(集团)公司(以下简称:瑞利)技术顾问张锦茂先生、研发部梁敬经理,北京金索坤技术开发有限公司(以下简称:金索坤)高树林总经理,北京东西分析仪器有限公司(以下简称:东西分析)实验室银香兰主任等国内原子荧光主流厂商相关负责人。

  “重金属检测中,AFS非常必要,前景也不错”

  AFS经过近三十年的艰苦奋斗,在国产自主知识产权科学仪器中“一枝独秀”。当前,AFS的市场机遇何在?未来发展前景如何?

  从市场需求方面来说,近年来我国发生了很多重金属污染事件,首要任务就是要防治,从这方面来说分析检测的市场很大。吉天刘明钟董事长认为:“AFS发展的最大机遇就是现场快速检测,柳江镉污染事件发生时,我们以最快的速度生产出快速检测仪器,并派出技术人员,现场解决问题,这是一个非常好的发展机遇,将来国际市场也肯定需要。”

  对此,瑞利张锦茂先生表达了一致的看法:“从市场机遇来讲,AFS可以分为三个阶段:早期,重点解决地球化学样品的测定,同时关注到环保领域样品的分析;中期,AFS分析性能改善和提高后,食品检测、水质分析等领域对AFS高灵敏度的元素分析具有迫切的需求;‘十二五’期间,国内AFS市场的发展机遇主要取决于国家治理重金属污染的政策走向和一些相关领域国家标准的颁布,因此市场还十分广阔”。

  从技术层面来说,虽然检测金属元素种类并不多,但AFS仍被认为是经济可靠的首选检测设备,特别是As、Hg、Se这三种元素的检测可以与ICP-MS相媲美。东西分析银香兰主任介绍到:“ AFS灵敏度高、检出限低,并且现行标准方法很多都采用这种仪器,特别在食品、水质和化妆品中As、Hg元素的检测方面,AFS已成为众多实验室常规测试仪器中不可缺少的分析工具,具有很强的优势。随着技术的成熟和应用领域的不断扩大,AFS将迎来更加广阔的市场发展前景”。

  从价格方面来说,AFS相对于ICP-MS等高端仪器便宜很多。基于此,金索坤高树林总经理介绍说:“大型的实验室及国家重点科研单位资金充足,有能力采购ICP-MS等仪器,但是AFS是小型实验室最好的选择,国产AFS的市场定位也在这一点。在As、Pb、Cd等元素的测定过程中,ICP-MS太贵,AAS灵敏度不够,而AFS的检出限和灵敏度不次于ICP-MS,甚至测定某些元素时灵敏度比ICP-MS还高。从这方面来看,特别是在重金属的检测中,AFS非常必要,前景也不错”。

  不过,面对国家经济现状,AFS的市场也会受到一定程度的冲击,海光张雪松总经理对此发表了自己的看法:“乐观一些,‘十二五’期间能维持去年的发展速度就已经很好了;悲观一些来看,受国家宏观环境的影响,经济总量在紧缩,AFS也肯定会受到冲击,总量降下来之后企业也会降低采购量。不过这两种情况都比较极端,不大可能发生,总体来说市场走势应该是一个持续平稳的过程”。

  另外,一直以来,大家都在说AFS要走向国际市场,但是一直没有走出去,一直以来的用户几乎都是大陆上的中国企业,这个问题值得思考。对此,海光张雪松总经理指出:“在美国和欧盟,只是承认AFS测汞的方法,在其它方面迟迟推不开的很重要的原因就是上升到国家标准方面的要求非常严格,有很多值得改进的地方”。

  仪器的发展依赖于国家的相关标准,没有相关的国家标准,仪器的应用很难得到广泛的推广。“目前国家在AFS各个领域相继建立了60多项国家标准,但是仍需加强,特别是形态分析方面的标准还有待于加强”,瑞利张锦茂先生介绍到。对此,吉天刘明钟董事长也提到:“目前都是我们企业在做标准,由吉天参与的AFS相关形态分析标准已经陆续通过审核。当然,我们不做也不行,这其中牵扯到企业自身的利益,希望行业、协会能牵头来做标准制定和完善方面的工作”。

  AFS发展趋势:小型、便携、在线、形态分析

  AFS要实现大规模商用化,成为真正有实用价值的分析仪器,亟待突破的技术与应用“瓶颈”有哪些?针对这些问题,各仪器厂商在新产品推出计划方面又有什么样的规划?

  随着技术的不断完善,市场需求的不断增长,AFS已经不能仅仅停留在高灵敏度和快速简单测定上,其未来发展需要有自己的创新之路。为了迎合市场和客户的需求,各仪器厂商也投入了充分的研发力量,不断开发AFS新产品及其应用“潜能”。

  (1)技术层面,创新主要集中在光源和原子化器

  光源方面,海光张雪松总经理表示:“如果能实现全谱,就必须改变非色散的光路结构,就需要创新的技术来支撑。这个问题解决之后,AFS就可以向多功能化、多元素同时检测的方向发展”。金索坤高树林总经理也认为光源有很大的发展潜力:“激光光源很难解决问题,连续光源是一个很好的发展方向,若能很好的解决光源的问题,AFS的稳定性、灵敏度可以成数量级的提高。”

  原子化器方面,目前我国AFS大部分是基于氢化物发生方式,能测定的元素局限在“氢化物元素”范围内,东西分析银香兰主任认为,“要突破这个局限,就需要研究出采用更高温度原子化的手段,并集成一些其它技术”。

  另外,瑞利张锦茂先生还提到AFS技术发展的一个重要“瓶颈”,也是国产科学仪器普遍面临的问题:“国内的机械加工比较落后,尤其是精细加工水平有限,很多关键器件无法达到设计预期目标,严重影响了整机的研发与制造进度”。

  (2)应用层面,突破体现在便携式、联用-形态分析

  专用小型化、便携式、现场快检仪器,是AFS及其分析技术发展的另一个重要趋势。对此,海光张雪松总经理介绍说:“AFS要做成快检仪器,就必须解决能带到现场的小型便携气瓶、试剂标样、电源等问题”。吉天刘明钟董事长指出:“现场在线,要求做到进样自动化、取样自动化、样品处理自动化,目前看来,只有固体进样可以做到现场在线。我们在科技部专项中申报的三项任务之一就是固体进样,现场在线测定。如果我们能够做到现场、在线,优势就足够大了”。

  瑞利梁敬经理介绍到:“作为公司的新产品研发计划之一,便携式AFS产品的定位是通过关键技术的原理性创新,使便携AFS的整机功耗小于30W,重量小于20KG,体积仅为实验室机型的1/5,进而走出实验室,实现超痕量重金属元素现场检测”。东西分析银香兰主任也表示:“我们公司产品的一个技术特点就是做小,可以做成便携、车载,对防震、抵御恶劣环境等的要求就会很高,目前,我们已经在研究车载的原子荧光。

  近几年来,元素分析已经不仅局限于总量的检测,形态分析尤为重要,发展联用技术,将进一步提高分析速度、灵敏度和选择性。海光张雪松总经理表示:“真正的形态分析,可以配备任何一个厂家的液相泵。基于此,我们希望打造一个联用技术的平台,将形态分析做成非常方便的模块化组合方式。”瑞利梁敬经理也介绍到公司计划推出新一代的高端色谱-原子荧光联用形态分析仪。

  吉天刘明钟董事长认为:“到现在为止,AFS用于形态分析时灵敏度还有待提高。要想办法让LC-AFS的灵敏度赶上质谱”。对于这个问题,东西分析银香兰主任也提出了自己的看法:“可以在AFS上集成一些技术,比如AAS-AFS,LC-MS-AFS等,AFS以后也可以和MS联接,一路是LC-MS,一路是AFS,可以把这两组数据关联起来进行分析。”

  对于分析元素种类及应用领域的扩展,瑞利张锦茂先生表示必须理性认识并客观分析,重点发展哪些元素及领域?其优势又在哪里?“关于开展AFS火焰法或者石墨炉无火焰法技术的研究,增加新的检测元素,存在着一个较大的‘瓶颈’,国外试验研究结果表明,目前测定元素的分析灵敏度并没有太大的优势,必须结合新光源与新的AFS火焰方法增加新的分析元素和多元素同时测定的新方法”。

  “AFS适合中国国情,不会被ICP等取代”

  面对ICP-AES、ICP-MS等仪器的挑战,AFS是否会被慢慢“埋没”甚至取代?其优势主要体现在哪些方面?

  面对ICP-MS等高端仪器的挑战,AFS是否会被取代?对此,瑞利张锦茂先生谈到:“AAS、ICP-MS在测量元素范围及多元素同时检测方面均比AFS具有较大优势,但是测定Hg、As、Se等元素时就没有优势可言,而AFS的优势恰恰就在于此。对Hg、As、Se这3种元素来说,AFS的分析灵敏度高,且仪器设备便宜,对实验室环境也没有更多的要求。此外,在实际应用中对复杂基体、高盐组分和高含量有机质样品的分析时,AFS具有更好的耐受性。因此,目前来看,对于AFS能分析的一些元素,在实际应用领域中ICP-MS并没有带来任何的挑战,尤其是在地质领域样品的分析方面”。

  吉天刘明钟董事长也认为其它几种分析手段对AFS构成的威胁不大:“一种技术手段能解决一个重要的问题就是很好的方法,就会有很好的发展前景,AFS对易形成氢化物或者形成气态原子蒸汽的元素灵敏度很高,可以得到广泛的应用,不会被其它仪器代替”。

  从经济效益方面考虑,东西分析银香兰主任和金索坤高树林总经理均表示AFS在仪器价格和使用成本上都大大优于ICP-MS等仪器,适合中国和发展中国家经济发展状况,具有可观的前景。

  不过,从整个技术层面的技术进步来看,新的技术永远要代替老的测量手段。对此,海光张雪松总经理指出:“我们国家发展到一定的层面,也肯定是,AFS‘往下走’,ICP、ICP-MS‘往上走’。但是从另一方面来说,ICP比较贵,运行成本比较高,所以AFS适合中国国情,和以上几种仪器不可能互相代替,每一种仪器都有自己的用处及发展模式,如果AFS的技术在某一个地方形成突破的话,那么很可能就会焕发‘第二青春’”。

  紧跟社会热点,各仪器厂商积极“布局”未来市场

  面对当前国内外的环境,各仪器厂商未来重点关注哪些领域?在市场推广拓展方面有哪些举措?

  对于未来市场的规划问题,各仪器厂商表现积极,纷纷 “布局”,以期“大有可为”。

  关注社会热点,在应用中谋发展。海光刘海涛副总经理表示:“海光原子荧光在地矿领域一直保持着很大的优势,未来将继续保持优势,不断开拓新的领域,并且紧跟国家热点,主要关注食品行业及环保领域,尤其是环保行业。目前,公司在形态分析应用方面的支持力度比单品种仪器研发的力度要大”。

  东西分析银香兰主任:“公司近几年来非常注重产品的应用支持力度,实验中心进行了多种物质的前处理方法和检测条件的摸索,建立了一套比较完善的方法体系,为用户提供完整的‘应用解决方案’,主要关注食品安全、医药卫生、环境保护等领域的分析方法研究。2011年,整理出版《食品安全文集》,今后还会陆续整理做过的项目,出版文集”。

  从标准入手,打开仪器市场。吉天刘明钟董事长:“我们现在与技术监督局系统等8个权威单位合作推进AFS形态分析等方面的标准制定工作。我们做仪器开发,相关合作单位负责应用方法的开发及推广使用,建立标准,这种合作非常有利,一旦完成之后,我们的AFS市场将会有很大的起色。另外,我们在形态分析技术方面也在与厦门大学的有关专家合作,寻求突破点”。

  加强国内外市场运作力度,开展多种形式的宣传活动。瑞利张锦茂先生表示:“公司设置了产品专项经理,对专项产品和重点应用领域进行有针对性的市场运作,形成横纵相错的市场开拓形式,重点关注环保、食品安全、冶金等领域的市场拓展工作。随着新产品的上市,将继续开展多场专项产品的技术交流活动,加大新产品的宣传力度。另外,公司从2005年起AFS仪器每年都有出口,有泰国、伊朗、墨西哥、老挝、阿根廷和乌兹别克斯坦等,在国际市场上有一定的发展潜力,今后将进一步加大国际市场的培育”。

  金索坤高树林总经理也谈到:“公司1999-2005年一直在做研发,不重视市场,几乎没做过宣传。以后会加强市场方面的工作,公司去年成立了市场部、办事处,负责市场宣传工作,包括展会、网站的联系等。在售后服务方面,除了仪器本身的使用之外,我们还帮用户制定检测方法”。

  后记:在采访的过程中,编辑与各位专家一起重温了AFS的研发历史,回顾了那些为中国AFS事业发展做出杰出贡献的专家学者,作为中国分析仪器中的骄傲,AFS耗费了中国几代人的心血才走到今天。不过,尽管如此,AFS的用户还大部分局限于国内的厂商,如何让中国自己的AFS走出国门,这还是一个值得深思的问题,需要各方面的共同努力。

来源:仪器信息网

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