尋找危害化學(xué)物質(zhì)成分量檢測的“砝碼”

“這是檢測食品添加劑的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，有日落黃、檸檬黃、苯甲酸。”
       “這是檢測飲用水的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，有甲苯、硝基苯類、二氯甲烷。”
    　“這是檢測血清的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，包括膽固醇、甘油三酯、鈣、鎂、鐵、鋅。”
    　“這是檢測酸雨的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，主要有硫酸根、硝酸根、pH值。”
    　“這是檢測土壤沉積物的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，主要有鉛、鎘、鐵、錳。”
   　 ……
    　說起標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，中國計量科學(xué)研究院吳方迪研究員如數(shù)家珍。
    　日前，在該院國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心庫，看到各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：紅色的、黃色的、無色的；粉末狀的、溶液狀的，氣體狀的，這些標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)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(zhì)化學(xué)成分量測量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制與應(yīng)用”項目，獲得2011年度國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎。項目研制的138種國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，涉及食品安全、環(huán)境保護、臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，其中107種為國際首創(chuàng)，實現(xiàn)56項國際互認(rèn)。
研制“砝碼”的目的   三聚氰胺、瘦肉精等事件背后的罪魁禍?zhǔn)锥际俏：瘜W(xué)物質(zhì)    　“危害物質(zhì)化學(xué)成分量測量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制與應(yīng)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(biāo)、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(fā)事件背后的罪魁禍?zhǔn)锥际俏：瘜W(xué)物質(zhì)。而準(zhǔn)確檢測其成分量是控制這些重大風(fēng)險的技術(shù)保障。”吳方迪說，“除此之外，出于食品安全和貿(mào)易保護的原因，綠色貿(mào)易技術(shù)壁壘也對危害化學(xué)物質(zhì)成分設(shè)立了越來越嚴(yán)格的限量標(biāo)準(zhǔn)。比如日本的肯定列表制度就對進口食品中農(nóng)藥、獸藥以及飼料添加劑殘留量做出了嚴(yán)格要求。”
    　數(shù)據(jù)顯示，目前，在全球分析測量活動中，涉及化學(xué)測量部分超過了60%，而危害物質(zhì)的檢測在各種化學(xué)測量活動中則占據(jù)了最重要的位置。
標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是檢測危害化學(xué)物質(zhì)分量的“砝碼”
    　作為建立化學(xué)測量最有效的工具，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)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(zhì)的測量結(jié)果準(zhǔn)確、一致，這就需要一種‘砝碼’。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)就好比是‘砝碼’，確保測量結(jié)果具有一致性和可比性。如果沒有它，就會產(chǎn)生不可靠或者錯誤的檢測結(jié)果——同一種物質(zhì)，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(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究上。國際計量委員會秘書長、物質(zhì)量咨詢委員會主席羅伯特·卡爾斯曾指出：“標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)已成為炙手可熱的研究重點。我們需要有越來越多的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，需要持續(xù)不斷地研究新領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，以此來適應(yīng)全球工業(yè)和經(jīng)濟的快速發(fā)展，并提高人們的生活質(zhì)量。”
    　在這種背景下，科技部于2004年啟動了“國家化學(xué)測量溯源急需標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究”項目，此次獲獎項目是其主要內(nèi)容。
揭開“砝碼”的秘密   138種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是如何制備的
    　在計量院化學(xué)計量與分析研究所的研究室里，氣相色譜—高分辨質(zhì)譜儀、液相色譜—三重四極桿質(zhì)譜儀、二維氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀、高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、各種光譜、色譜分析儀等各種儀器占據(jù)了很大空間，這些都是為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制定值的相關(guān)設(shè)備。
    　吳方迪說，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備是一個復(fù)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(wěn)定性檢驗等步驟，涉及到加工制備設(shè)備、稱量設(shè)備、分裝包裝設(shè)備、樣品前處理設(shè)備、測量設(shè)備、環(huán)境控制與監(jiān)測設(shè)備等。
   　 課題組將食品安全中農(nóng)藥、獸藥殘留，水質(zhì)監(jiān)測中有機污染物，環(huán)境中元素形態(tài)、重金屬污染和酸雨，臨床檢驗用血清中成分量等四大類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為主要攻克內(nèi)容，在多年的時間里，通過新型制備與分離、新型聯(lián)用和分析等技術(shù)完成了138種國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制，其中107種為國際首創(chuàng)，實現(xiàn)56項國際互認(rèn)。
    　這些標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中，包括農(nóng)藥、獸藥類56種、食品添加劑類13種，元素形態(tài)7種、環(huán)境及水質(zhì)監(jiān)測55種，臨床檢驗7種。期間，主導(dǎo)或參與國際比對10次，實現(xiàn)了我國在國際計量界主導(dǎo)關(guān)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(zhì)譜基準(zhǔn)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(zhǔn)確測量方法，獲得美國商務(wù)部的感謝。
如何利用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對食品進行檢測
    　作為應(yīng)用型科研項目，“危害物質(zhì)化學(xué)成分量測量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制與應(yīng)用”研究成果已經(jīng)應(yīng)用于全國近千家食品安全檢驗實驗室，保證了食品中農(nóng)藥、獸藥、添加劑等危害物質(zhì)檢測結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。
    　那么如何利用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對食品進行檢測呢？
    　吳方迪以曾經(jīng)被很多媒體報道的“大米中鎘含量超標(biāo)”事件為例。他說：“檢測過程很復(fù)雜。簡單地說，大米中的鎘可通過質(zhì)譜或光譜等先進的分析儀器進行檢測，首先要進行復(fù)雜的樣品化學(xué)前處理，將大米轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤籂顟B(tài)，然后再使用分析儀器進行鎘測量。如何保證這一復(fù)雜測量過程的可靠性，就需要使用含有鎘的大米粉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，用該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢驗整個測量過程，通過與標(biāo)準(zhǔn)值的比較，即可得到準(zhǔn)確的大米中鎘的含量。”
    　在國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心庫里，由中國計量科學(xué)研究院研制的國家化學(xué)成分量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量已經(jīng)有1000多種。吳方迪說：“隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，需要檢測的東西越來越多，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)庫每年就要發(fā)往全國各地實驗室40多萬個單元數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。同時，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)還出口到歐洲、美國、南美洲、東南亞等十多個國家和地區(qū)；在一些重要領(lǐng)域我國占據(jù)了國際量值的主導(dǎo)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(fù)雜化，因為興奮劑在肉中的含量是相當(dāng)?shù)偷模獜娜忸惖臉悠分袡z測出1/10億、甚至1/100億的興奮劑， 沒有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)做“砝碼”簡直無法想象。
    　日前，國家體育總局為國家隊備戰(zhàn)奧運會專門下發(fā)文件《關(guān)于做好備戰(zhàn)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(yán)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(dān)了“奧運食品中違禁藥物檢測急需標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。”
   　 這一系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制除了服務(wù)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(shù)保障。
用于酸雨測報、水質(zhì)監(jiān)測等環(huán)境保護領(lǐng)域
   　 經(jīng)濟的發(fā)展為環(huán)境帶來了很多問題，比如酸雨問題。我國酸雨控制地區(qū)的面積約為270萬平方公里，占國土面積30%，環(huán)保部門全國酸雨普查工作已開展多次，隨著國家監(jiān)管要求的提高和檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，需要持續(xù)研制適用的酸雨標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。
   　 “危害物質(zhì)化學(xué)成分量測量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制與應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，科研成果持續(xù)應(yīng)用于全國500多家環(huán)境監(jiān)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(zhǔn)確監(jiān)測和有效治理提供了有效的技術(shù)支撐。
    　此外，項目組為水質(zhì)監(jiān)測研制出苯系物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、硝基苯類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和鹵代烴類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，主要用做飲用水和其他各類水樣品的檢測標(biāo)準(zhǔn)。為全國31個省、直轄市、自治區(qū)水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)站提供測量標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)水質(zhì)監(jiān)測國家標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)危害物覆蓋率分別達到了100%和92%，保證了水質(zhì)監(jiān)測國家標(biāo)準(zhǔn)的有效實施。

用于法庭科學(xué) 為量刑提供依據(jù)
    　除了用于食品安全、環(huán)境保護、臨床醫(yī)學(xué)檢測等領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)還有一個重要作用——用于法庭科學(xué)。吳方迪說：“目前管控的違禁品品種有200多種，而且隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，越來越多的新品種不斷涌現(xiàn)，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(rèn)和含量的檢測對于司法部門來說尤為重要，是有關(guān)司法量刑的重要依據(jù)。因此，提高法庭科學(xué)測量結(jié)果的可靠性和可比性，建立測量數(shù)據(jù)的共享與互認(rèn)，減少重復(fù)測量已成為世界各國關(guān)注的焦點。同時也是相關(guān)食品和保健品中違禁品質(zhì)量控制的重要技術(shù)基礎(chǔ)。國際上發(fā)達國家對違禁品標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究非常重視，已經(jīng)研制了多種法庭科學(xué)領(lǐng)域檢測用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。”
   　 由中國計量科學(xué)研究院聯(lián)合有關(guān)部門研制的“相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)”已經(jīng)應(yīng)用到我國司法領(lǐng)域的法庭科學(xué)。
    有檢測的地方就有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)
   　 吳方迪（中國計量科學(xué)研究院副院長、研究員）：隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的應(yīng)用越來越廣泛。比如，在制藥業(yè)，必須通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來確保每一批藥品的成分和效果都是一樣的；在環(huán)境監(jiān)測方面，必須通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來確保各國測量數(shù)據(jù)具有可比性；在新能源開發(fā)方面，必須指導(dǎo)不同生物能源的準(zhǔn)確成分……
    　可以說有檢測的地方就有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。而且，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)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(huán)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(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》中就明確指出：“研究制定高精確度和高穩(wěn)定性的計量基標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)體系”。“十一五”以來，國家對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)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(xué)計量和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)國際互認(rèn)，使出口產(chǎn)品中危害物檢驗結(jié)果獲得了國際認(rèn)可，提升了我國在國際貿(mào)易中的話語權(quán)和產(chǎn)品競爭力。