中国无机分析化学十年及未来展望——基于近10年(2011—2021)中国无机分析化学文献统计分析

李华昌 王东杰* 章连香 王 选 房胜楠

(1.北矿检测技术有限公司，北京 102628；2.矿冶科技集团有限公司，北京 100160)

我国进入新时代，为了应对国内、国际新形势，实现“两个一百年”奋斗目标，国家已明确提出将科技创新摆在发展全局的核心位置，强调要坚持走中国特色自主创新道路，全面实施创新驱动发展战略[1]。无机分析化学作为科技创新的基础，是科学研究非常重要的工具，也是确保高质量发展的重要抓手。《中国无机分析化学》是由中国有色金属工业协会主管，矿冶科技集团有限公司主办的(连续出版物号：ISSN 2095-1035，CN 11-6005/O6)的无机分析化学专业性学(技)术期刊，部分文章被SCI收录[2]。该刊报道无机分析化学科研成果和工作动态，交流无机分析化学科研经验，服务无机分析化学的技术推广和科研生产，该期刊的发展趋势能够体现我国无机分析化学领域的发展现状。我国分析化学领域从业人员数量多、涉及行业广泛，标准分析方法的起草、标准样品的研制数量和重点不但能够体现该领域的现状还可以预测分析化学未来的发展方向，对我国的分析化学类技术人员具有重要意义。

我国无机分析化学技术的发展日趋进步，明晰该领域的研究重点，标准布局和发展趋势，有利于促进中国无机分析化学的向好发展[3-4]。目前检测技术随着现代分析仪器的进步而快速发展，美国、欧洲等发达国家已经将现代分析仪器技术运用到检测标准中，国际标准化组织(ISO)、美国材料与试验协会标准(ASTM)、欧洲标准(EN)、日本工业标准(JIS)等也在标准工作中加强对传统产业的标准化推进，分析我国无机分析领域的标准化工作，有利于各领域的产业进步[5]。

1 数据来源

利用中国知网(CNKI)全文数据库和全国标准信息公共服务平台，搜索关键词为“无机分析化学”、文献发表时间限定为2012年1月至2021年12月；以“化学分析方法”、“量的测定”等为关键词在全国标准信息公共服务平台搜索标准分析方法。通过统计数据指标，分析归纳后绘制图表；全国标准信息公共服务平台国家标准专栏，搜索标准样品信息探究我国无机分析化学领域的研究热点和关键问题。

2 结果与讨论

2.1 无机分析化学文献统计

利用CNKI的文献检索功能，针对无机分析化学领域的文献进行统计，区别中文和外文文献，统计在滴定、仪器分析、元素及化合物分离方面的发表论文数量如图1所示。

由图1可知，我国在无机分析领域的发文量较高，以2015年最高发文量和2021年最低发文量比较，我国文献占世界发文量的34%和44%。与世界文献研究趋势一致，在仪器研究领域比重较高，我国仪器分析方法文献占世界仪器分析方法文献量的36%。这一结论也证明了目前全球的仪器分析作为无机分析化学的重要手段，得到了迅速的发展。一些高端仪器分析，陆续进入检测市场，充斥着传统检测方法。把滴定及元素和化合物分离领域归为化学方法类别，分别比较仪器领域、滴定及元素和化合物分离领域的发文量，如图2所示。

图2 世界仪器领域(a)及化学领域(b)的发文信息统计Figure 2 Statistics of published information in the field of instruments(a) and chemistry(b) in the world.

由图2数据可以看出，无论是仪器领域、滴定领域或元素和化合物分离领域的总发文量增幅趋势一致，即在2015年和2016年达到了顶峰，2021年进入发文数量的低谷，但反观我国在仪器领域的发文量却与世界发文量增幅趋势略有差别，即在2014年至2021年间基本保持一致，这从另一角度说明这8年间我国的仪器分析研究持续保持研究热度，相对于世界研究量来讲，处于增加状态。而滴定、元素和化合物分离领域则与世界发文趋势基本一致，即在2015年和2016年达到了顶峰，2021年进入发文数量的低谷。这一结论可以说明我国仪器分析领域的研究成果在近10年间处于快速发展阶段。再以《中国无机分析化学》期刊的载文信息，进一步研究分析化学的发展情况，如图3所示。

图3 《中国无机分析化学》期刊的载文信息及影响因子变化Figure 3 Changes of article information and influencing factors in Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry.

《中国无机分析化学》期刊是专门针对该领域的国内中文核心期刊，由图3a可以看出，除2013年发文量较高(当年有增刊)，自2015年开始，发文量连续增加，其中的基金资助文献持连续增加趋势。该期刊自2016年开始，连续6年“复合影响因子”和“综合影响因子”持续提升。2016年《中国无机分析化学》成为化学学科高被引期刊TOP10、5年高影响力期刊TOP10，2020年入编《中文核心期刊要目总览》化学，晶体学类的核心期刊[2]。该期刊的持续发展，一方面说明期刊学术影响稳步提升，另一方面也说明我国无机分析化学领域的学术影响不断增加。深入分析该期刊的载文分类和学科分布情况如图4所示。

图4 《中国无机分析化学》的载文分类及学科分布Figure 4 Classification and subject distribution in Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry.

图4展示了《中国无机分析化学》的文献研究方法(左)和研究板块(右)占比。左图可以看出，期刊发表文献中利用ICP-OES法和ICP-MS法的研究论文比重较大，分别是26.5%和14.4%，均远高于其他方法占比。这说明近10年来，在我国无机分析领域应用最广、研究最多的科学仪器仍然是电感耦合等离子体发射光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪。有文献记录2000年以后，关于电感耦合等离子体发射光谱法(1CP-OES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、X射线荧光光谱法(XRF)的研究论文明显增加[6]。右图可以看出在材料和冶金领域的研究文献占比为28.4%，资源与环境领域的研究文献占比为25.9%，有毒有害物质的研究文献占比为21.2%。材料与冶金是我国的支柱产业，资源与环境及有毒有害物质是我国的近些年的研究热点，研究论文体现科技支撑，技术能力影响国家发展布局，该期刊的重点板块符合我国科技创新的发展全局。

2.2 标准信息分析

利用我国标准信息公共服务平台(简称平台)搜集、整理标准发布信息，探索无机分析化学领域的发展状况。全国标准信息公共服务平台共收录国际标准44 714项、国内标准77 510项，其中国内标准涉及71个行业。截止目前，我国共成立技术委员会1 334个，支撑着我国各行各业的标准研究工作。平台共收录国家标准样品3 872项，现行有效的1 086项，已过期的2 786项。国际方面的标准工作组织主要有国际标准化组织(ISO)、美国材料与试验协会标准(ASTM)、欧洲标准(EN)、日本工业标准(JIS)等，ISO、ASTM、EN、JIS等组织是国际上主要的标准工作机构，负责制定大部分的矿产、黑色金属及合金、有色金属及合金、钢铁等领域的标准[7]。行业领域代码见表1。图5为在平台备案，且与无机分析化学关系较大的行业板块中的“行业标准”数量。

表1 行业领域代码

由图5可以看出，我国地质矿产和稀土领域的标准数量较其他领域相对较少，事实上我国稀有、稀土、稀散金属与非金属材料制备和战略性非金属矿选冶过程相关检测标准均需加大研究力度[8-12]。尤其是在地质矿产领域，大部分标准仍采用经典化学分析法，即便采用仪器分析法，也仍以离线方式进行，结果处于滞后状态，对工艺过程的反馈控制作用不及时。在这些行业则需要测得出、测得准、测得快的检测方法来指导产品开发和规范贸易。而标准样品研制的缺口也较大，主要是种类少，特征元素覆盖范围小，即便是存在标准样品，但元素含量范围窄，也不能充分满足质量控制的需要。

图5 无机分析相关领域行业标准数量Figure 5 Number of industry standards in related fields of inorganic analysis.

我国稀土产业发展领先世界，这让国际标准化组织的秘书处确定在中国。国际标准化组织稀土技术委员会(ISO/TC 298)成立于2015年9月，共有P成员9个(包括中国、日本、美国、加拿大、澳大利亚、韩国、印度、俄罗斯、巴西)和O成员22个(包括法国、德国、马来西亚、南非等)。中国有色金属工业标准计量质量研究所承担该技术委员会秘书处的工作。根据图5的数据，稀土产业发展虽领先世界，但同样需要进一步加快标准研究速度，完善标准体系建设。分别以“电感耦合等离子体发射光谱法”“电感耦合等离子体质谱法”“X射线荧光光谱法”为关键词，在平台搜索不同方法种类的标准数量及占比情况如图6所示。

图6 不同方法种类的标准数量及占比情况Figure 6 Standard number and proportion of different method types.

在区别了标准方法种类后发现，分光光度法在标准数量上的比重较大，为24.5%；而GD-MS的占比最小，为0.5%。目前我国的分析方法标准中仍然以化学分析方法居多，随着新型仪器设备的发展，我国也在不断加大仪器研发投入，由图6数据可知，在不断崛起的仪器分析方法中，ICP-OES法、AAS法、ICP-MS法、GC-MS法和LC-MS法等是各行各业的主要的定量方法。这也跟世界文献研究的结论一致。另外，我国GD-MS等高端仪器的定量方法较少，这说明我国高端检测设备的发展和相关标准的研究需进一步加强。

根据在CNKI数据库，检索关键词为“化学分析方法”，检索时限为2012-01-01至2021-12-31，共检索标准分析方法902项，以“量的测定”为检索词，共检索标准项目680篇，与“化学分析方法”的检索结果类似，本文以“化学分析方法”的检索结果进行统计。大部分为有色金属类检测方法标准。排名前10的起草单位如表2所示。

表2 近10年标准起草数量排名

由表2可以看出，北京矿冶研究总院、广东省工业分析检测中心等单位在近10年间在化学分析方法的标准起草方面作出的重要贡献。

2.3 无机分析化学领域的发展趋势分析

结合无机分析化学的文献研究、标准起草和标样研制情况，探讨我国无机分析化学领域的发展方向，结合分析仪器技术的发展和社会生产的实际需求，探索我国无机分析领域的未来趋势。以当前研究火热的在线检测技术、智慧实验室技术和化学计量学应用为例，分析分析化学学科的社会前沿发展。

2.3.1 在线检测技术的发展

随着现代分析技术及在线分析技术的快速发展，美国、澳大利亚等西方发达国家已经建立了较为成熟的在线分析、闭环管理的测试技术[13]。我国的在线分析技术近年来也得到了快速发展，已被广泛应用于环境、冶金、矿业等领域[14]。在科技高速发展的条件下，传统的检测方式已经不再符合当前检测分析数据实时、高效和准确的要求。由于大部分无机分析工作需要取样和制样，检测结果具有一定的滞后性，制约了生产精细化程度的提升。目前在线分析技术已经得到一定的发展，但依然存在着不足，与国外水平还有一定的差距。实现国内采、制样和在线分析一体化，并且简便、快速、准确是未来的发展方向；在线分析设备与信息技术结合，趋于多功能化、智能化、微型化方向也是今后的努力方向。激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是近10年在国内迅速发展起来的定量检测技术，当国产化及工业化水平进一步提高后，未来LIBS技术也将在在线检测中展现出非常好的应用前景。

2.3.2 智慧实验室技术的进步

智慧实验室是基于物联网技术的发展，具有可视化实验室管理系统、大型仪器设备综合管理系统、实验室安全综合管理系统和实验室管理体系智能化融合的新型实验室模式[15]。智慧实验室将先进信息化技术融入科学研究，以智能体系构架、物联网终端管控和智慧移动应用等手段渗透到实验室管理中，具有先进性、统一性、规范性和安全性的特点。智慧实验室功能需求千差万别，但一般都是由执行系统、管理系统、感知系统、信息传输系统、信息处理系统的全部或部分组成，如果没有统一的标准，很难实现不同实验室之间的适配与联合，特别是涉及传感器接口、数据存储等多领域协作的部分。图7为智慧实验室构成原理和基本单元。

图7 智慧实验室模块化构成示意图Figure 7 Schematic diagram of modular composition of smart laboratory.

目前，我国实验室普遍存在信息化程度低、开放共享不充分、各类能耗高等问题，已经无法适应新发展阶段的科技创新需求。智慧实验室能够将实验室内环境情况、实验数据上传到大数据平台，实现对实验室的智能化管理。实验室智慧化、智能化是提高实验室质量、安全、效益的重要途径，也是基于当下科技发展水平及科研生产需要而产生的一种新型实验室模式[16]。今后，智慧实验室将以先进的高科技手段引领我国无机分析领域实验室的发展方向。

2.3.3 化学计量学在分析化学领域的强化应用

现代科学技术及工业产业已形成了四种量值传递系统，分别是校准方法、公布标准数据(Standard Reference Data，SRD)、计量机构和标准物质系统。作为分析化学的一个重要分支，化学计量学在分析科学中发挥着越来越重要的作用。化学计量学已经在食品分析、环境分析、药物分析和生命科学研究等新兴领域表现出了蓬勃生机[17-19]。随着各种智能化、自动化、在线分析仪器以及各种高维数据分析方法的不断发展，化学计量学的应用范围必将越来越广泛。分析化学的许多研究理论与方法也包含在化学计量学中，今后，量测实验的设计与优化、量测数据的多元校正与定性定量解析、有关决策信息的提取等都离不开化学计量学的参与，化学计量学是分析化学学科发展的必要手段。

3 结语

《中国无机分析化学》期刊在报道本领域的研究、进展和创新成果等方面发挥了重要作用，本文通过对该期刊载文信息进行分析，探讨了我国无机分析化学领域的发展状况，展望了未来的发展趋势，结合现行标准分析方法和标准样品的研究现状，明晰了标准研究领域存在的问题。我国虽然在部分领域建立了相对完善的分析测试标准、标准样品和质量监控体系，并与国外发达国家基本处于同一水平，但随着现代分析化学前处理设备、分离装置和检测仪器技术的发展，新技术、新方法、新标准亟待研究开发，《中国无机分析化学》的载文特点，符合该领域的我国科技发展的全面布局，顺应分析化学领域的整体发展趋势，期待通过该期刊的学术交流平台作用，带动无机化学分析技术发展；标准化手段的提升以及高灵敏度、高精度的仪器研发，期待结合工业指标，提高分析检测准确度，解决检测技术难题，促进我国分析化学领域的发展。