尋找危害化學物質成分量檢測的“砝碼”

“這是檢測食品添加劑的標準物質，有日落黃、檸檬黃、苯甲酸。”
       “這是檢測飲用水的標準物質，有甲苯、硝基苯類、二氯甲烷。”
    　“這是檢測血清的標準物質，包括膽固醇、甘油三酯、鈣、鎂、鐵、鋅。”
    　“這是檢測酸雨的標準物質，主要有硫酸根、硝酸根、pH值。”
    　“這是檢測土壤沉積物的標準物質，主要有鉛、鎘、鐵、錳。”
   　 ……
    　說起標準物質，中國計量科學研究院吳方迪研究員如數家珍。
    　日前，在該院國家標準物質中心庫，看到各種各樣的標準物質：紅色的、黃色的、無色的；粉末狀的、溶液狀的，氣體狀的，這些標準物質或裝在安瓿瓶里、或裝在塑料瓶里、或裝在遮光袋里……
    　近日，由吳方迪研究員牽頭完成的“危害物質化學成分量測量標準物質研制與應用”項目，獲得2011年度國家科學技術進步二等獎。項目研制的138種國家標準物質，涉及食品安全、環境保護、臨床醫學等領域，其中107種為國際首創，實現56項國際互認。
研制“砝碼”的目的   三聚氰胺、瘦肉精等事件背后的罪魁禍首都是危害化學物質    　“危害物質化學成分量測量標準物質研制與應用”，僅從字面上，普通人很難看出這一項目的重要性。但說起三聚氰胺、瘦肉精、大米鎘超標、松花江水污染、酸雨等，大家都不會感到陌生。
    　“其實，這些重大突發事件背后的罪魁禍首都是危害化學物質。而準確檢測其成分量是控制這些重大風險的技術保障。”吳方迪說，“除此之外，出于食品安全和貿易保護的原因，綠色貿易技術壁壘也對危害化學物質成分設立了越來越嚴格的限量標準。比如日本的肯定列表制度就對進口食品中農藥、獸藥以及飼料添加劑殘留量做出了嚴格要求。”
    　數據顯示，目前，在全球分析測量活動中，涉及化學測量部分超過了60%，而危害物質的檢測在各種化學測量活動中則占據了最重要的位置。
標準物質是檢測危害化學物質分量的“砝碼”
    　作為建立化學測量最有效的工具，標準物質可以保證檢測結果的準確性和可追溯。吳方迪給記者打了個形象的比喻：“不管任何時間、任何地點，我們都希望不同的檢測人員能對同一種危害物質的測量結果準確、一致，這就需要一種‘砝碼’。標準物質就好比是‘砝碼’，確保測量結果具有一致性和可比性。如果沒有它，就會產生不可靠或者錯誤的檢測結果——同一種物質，在同一種食物中，在一個地方檢測是‘安全’的，在另一個地方檢測卻是‘有害’的。”
   　 鑒于此，很多國家都將目光集中到標準物質的研究上。國際計量委員會秘書長、物質量咨詢委員會主席羅伯特·卡爾斯曾指出：“標準物質已成為炙手可熱的研究重點。我們需要有越來越多的標準物質，需要持續不斷地研究新領域的標準物質，以此來適應全球工業和經濟的快速發展，并提高人們的生活質量。”
    　在這種背景下，科技部于2004年啟動了“國家化學測量溯源急需標準物質的研究”項目，此次獲獎項目是其主要內容。
揭開“砝碼”的秘密   138種標準物質是如何制備的
    　在計量院化學計量與分析研究所的研究室里，氣相色譜—高分辨質譜儀、液相色譜—三重四極桿質譜儀、二維氣相色譜—質譜聯用儀、高分辨電感耦合等離子體質譜儀、各種光譜、色譜分析儀等各種儀器占據了很大空間，這些都是為標準物質研制定值的相關設備。
    　吳方迪說，標準物質的制備是一個復雜的過程，大體包括原料選擇、純化分離、提取、配制、均勻化、分裝、定值、均勻性檢驗、穩定性檢驗等步驟，涉及到加工制備設備、稱量設備、分裝包裝設備、樣品前處理設備、測量設備、環境控制與監測設備等。
   　 課題組將食品安全中農藥、獸藥殘留，水質監測中有機污染物，環境中元素形態、重金屬污染和酸雨，臨床檢驗用血清中成分量等四大類標準物質作為主要攻克內容，在多年的時間里，通過新型制備與分離、新型聯用和分析等技術完成了138種國家標準物質的研制，其中107種為國際首創，實現56項國際互認。
    　這些標準物質中，包括農藥、獸藥類56種、食品添加劑類13種，元素形態7種、環境及水質監測55種，臨床檢驗7種。期間，主導或參與國際比對10次，實現了我國在國際計量界主導關鍵比對零的突破。在研究建立的許多測量新方法中，特別值得一提的是，課題組基于同位素稀釋質譜基準測量原理，在國際上首次建立了血清中尿酸和尿中違禁激素代謝物的準確測量方法，獲得美國商務部的感謝。
如何利用標準物質對食品進行檢測
    　作為應用型科研項目，“危害物質化學成分量測量標準物質研制與應用”研究成果已經應用于全國近千家食品安全檢驗實驗室，保證了食品中農藥、獸藥、添加劑等危害物質檢測結果的準確可靠。
    　那么如何利用標準物質對食品進行檢測呢？
    　吳方迪以曾經被很多媒體報道的“大米中鎘含量超標”事件為例。他說：“檢測過程很復雜。簡單地說，大米中的鎘可通過質譜或光譜等先進的分析儀器進行檢測，首先要進行復雜的樣品化學前處理，將大米轉變為溶液狀態，然后再使用分析儀器進行鎘測量。如何保證這一復雜測量過程的可靠性，就需要使用含有鎘的大米粉標準物質，用該標準物質檢驗整個測量過程，通過與標準值的比較，即可得到準確的大米中鎘的含量。”
    　在國家標準物質中心庫里，由中國計量科學研究院研制的國家化學成分量標準物質的數量已經有1000多種。吳方迪說：“隨著經濟的快速發展，需要檢測的東西越來越多，國家標準物質庫每年就要發往全國各地實驗室40多萬個單元數的標準物質。同時，標準物質還出口到歐洲、美國、南美洲、東南亞等十多個國家和地區；在一些重要領域我國占據了國際量值的主導地位。”
掌控“砝碼”的意義用于食品中的興奮劑檢測
    　體育比賽中，興奮劑一直是長盛不衰的熱門話題，不少世界名將就曾栽倒在“尿罐子”里。而食物中興奮劑的存在將問題進一步復雜化，因為興奮劑在肉中的含量是相當低的，要從肉類的樣品中檢測出1/10億、甚至1/100億的興奮劑， 沒有標準物質做“砝碼”簡直無法想象。
    　日前，國家體育總局為國家隊備戰奧運會專門下發文件《關于做好備戰倫敦奧運會國家隊運動員肉食品安全保障工作的通知》，通知要求各中心、國家隊嚴格保障運動員的食品安全，避免誤食含有興奮劑的食品。
    　其實，早在2008年北京奧運會期間，計量院課題研究團隊就承擔了“奧運食品中違禁藥物檢測急需標準物質研制”項目。課題組成員之一張慶合研究員說：“我們將動物源性食品中的違禁藥物按照β-受體激動劑、糖皮質激素和類固醇三大類進行分類研究，成功研制了鹽酸克倫特羅、氫化可的松、玉米赤霉醇、睪酮等34種奧運食品中違禁藥物檢測急需標準物質。”
   　 這一系列標準物質的研制除了服務奧運食品檢測，更重要的是為我國長期食源性興奮劑檢測提供技術保障。
用于酸雨測報、水質監測等環境保護領域
   　 經濟的發展為環境帶來了很多問題，比如酸雨問題。我國酸雨控制地區的面積約為270萬平方公里，占國土面積30%，環保部門全國酸雨普查工作已開展多次，隨著國家監管要求的提高和檢測技術的不斷發展，需要持續研制適用的酸雨標準物質。
   　 “危害物質化學成分量測量標準物質研制與應用”項目通過模擬酸雨溶液機體，研制出硫酸根、硝酸根等成分酸雨標準物質，科研成果持續應用于全國500多家環境監測站和為260萬平方公里國土的酸雨測報工作中，為酸雨的準確監測和有效治理提供了有效的技術支撐。
    　此外，項目組為水質監測研制出苯系物標準物質、硝基苯類標準物質和鹵代烴類標準物質，主要用做飲用水和其他各類水樣品的檢測標準。為全國31個省、直轄市、自治區水質監測網站提供測量標準，對應水質監測國家標準中相關危害物覆蓋率分別達到了100%和92%，保證了水質監測國家標準的有效實施。

用于法庭科學 為量刑提供依據
    　除了用于食品安全、環境保護、臨床醫學檢測等領域，標準物質還有一個重要作用——用于法庭科學。吳方迪說：“目前管控的違禁品品種有200多種，而且隨著經濟發展和社會進步，越來越多的新品種不斷涌現，給案件的偵破增加了一定的難度。同時，違禁品有效成分的確認和含量的檢測對于司法部門來說尤為重要，是有關司法量刑的重要依據。因此，提高法庭科學測量結果的可靠性和可比性，建立測量數據的共享與互認，減少重復測量已成為世界各國關注的焦點。同時也是相關食品和保健品中違禁品質量控制的重要技術基礎。國際上發達國家對違禁品標準物質的研究非常重視，已經研制了多種法庭科學領域檢測用標準物質。”
   　 由中國計量科學研究院聯合有關部門研制的“相關標準物質”已經應用到我國司法領域的法庭科學。
    有檢測的地方就有標準物質
   　 吳方迪（中國計量科學研究院副院長、研究員）：隨著經濟和社會的發展，標準物質的應用越來越廣泛。比如，在制藥業，必須通過標準物質來確保每一批藥品的成分和效果都是一樣的；在環境監測方面，必須通過標準物質來確保各國測量數據具有可比性；在新能源開發方面，必須指導不同生物能源的準確成分……
    　可以說有檢測的地方就有標準物質。而且，標準物質還可用于檢測方法評價、檢測儀器評價、待測樣品測試、檢測環境評價、實驗人員與檢測實驗室能力的評價等。
    　《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》中就明確指出：“研究制定高精確度和高穩定性的計量基標準和標準物質體系”。“十一五”以來，國家對標準物質研究給予了高度重視和大力支持。
    　通過本項目的研究，提高了我國計量的國際地位，通過化學計量和標準物質國際互認，使出口產品中危害物檢驗結果獲得了國際認可，提升了我國在國際貿易中的話語權和產品競爭力。