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“这是检测食品添加剂的标准物质，有日落黄、柠檬黄、苯甲酸。”
“这是检测饮用水的标准物质，有甲苯、硝基苯类、二氯甲烷。”
“这是检测血清的标准物质，包括胆固醇、甘油三酯、钙、镁、铁、锌。”
“这是检测酸雨的标准物质，主要有硫酸根、硝酸根、pH值。”
“这是检测土壤沉积物的标准物质，主要有铅、镉、铁、锰。”
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说起标准物质，中国计量科学研究院吴方迪研究员如数家珍。
3月1日，在该院国家标准物质中心库，记者看到各种各样的标准物质：红色的、黄色的、无色的；粉末状的、溶液状的，气体状的，这些标准物质或装在安瓿瓶里、或装在塑料瓶里、或装在遮光袋里……
近日，由吴方迪研究员牵头完成的“危害物质化学成分量测量标准物质研制与应用”项目，获得2011年度国家科学技术进步二等奖。项目研制的138种国家标准物质，涉及食品安全、环境保护、临床医学等领域，其中107种为国际首创，实现56项国际互认。
研制“砝码”的目的
三聚氰胺、瘦肉精等事件背后的罪魁祸首都是危害化学物质
“危害物质化学成分量测量标准物质研制与应用”，仅从字面上，普通人很难看出这一项目的重要性。但说起三聚氰胺、瘦肉精、大米镉超标、松花江水污染、酸雨等，大家都不会感到陌生。
“其实，这些重大突发事件背后的罪魁祸首都是危害化学物质。而准确检测其成分量是控制这些重大风险的技术保障。”吴方迪告诉科技日报记者，“除此之外，出于食品安全和贸易保护的原因，绿色贸易技术壁垒也对危害化学物质成分设立了越来越严格的限量标准。比如日本的肯定列表制度就对进口食品中农药、兽药以及饲料添加剂残留量做出了严格要求。”
数据显示，目前，在全球分析测量活动中，涉及化学测量部分超过了60%，而危害物质的检测在各种化学测量活动中则占据了最重要的位置。
标准物质是检测危害化学物质分量的“砝码”
作为建立化学测量最有效的工具，标准物质可以保证检测结果的准确性和可追溯。吴方迪给记者打了个形象的比喻：“不管任何时间、任何地点，我们都希望不同的检测人员能对同一种危害物质的测量结果准确、一致，这就需要一种‘砝码’。标准物质就好比是‘砝码’，确保测量结果具有一致性和可比性。如果没有它，就会产生不可靠或者错误的检测结果——同一种物质，在同一种食物中，在一个地方检测是‘安全’的，在另一个地方检测却是‘有害’的。”
鉴于此，很多国家都将目光集中到标准物质的研究上。国际计量委员会秘书长、物质量咨询委员会主席罗伯特·卡尔斯曾指出：“标准物质已成为炙手可热的研究重点。我们需要有越来越多的标准物质，需要持续不断地研究新领域的标准物质，以此来适应全球工业和经济的快速发展，并提高人们的生活质量。”
在这种背景下，科技部于2004年启动了“国家化学测量溯源急需标准物质的研究”项目，此次获奖项目是其主要内容。
揭开“砝码”的秘密
138种标准物质是如何制备的
在计量院化学计量与分析研究所的研究室里，气相色谱—高分辨质谱仪、液相色谱—三重四极杆质谱仪、二维气相色谱—质谱联用仪、高分辨电感耦合等离子体质谱仪、各种光谱、色谱分析仪等各种仪器占据了很大空间，这些都是为标准物质研制定值的相关设备。
吴方迪告诉记者，标准物质的制备是一个复杂的过程，大体包括原料选择、纯化分离、提取、配制、均匀化、分装、定值、均匀性检验、稳定性检验等步骤，涉及到加工制备设备、称量设备、分装包装设备、样品前处理设备、测量设备、环境控制与监测设备等。
课题组将食品安全中农药、兽药残留，水质监测中有机污染物，环境中元素形态、重金属污染和酸雨，临床检验用血清中成分量等四大类标准物质作为主要攻克内容，在多年的时间里，通过新型制备与分离、新型联用和分析等技术完成了138种国家标准物质的研制，其中107种为国际首创，实现56项国际互认。
这些标准物质中，包括农药、兽药类56种、食品添加剂类13种，元素形态7种、环境及水质监测55种，临床检验7种。期间，主导或参与国际比对10次，实现了我国在国际计量界主导关键比对零的突破。在研究建立的许多测量新方法中，特别值得一提的是，课题组基于同位素稀释质谱基准测量原理，在国际上首次建立了血清中尿酸和尿中违禁激素代谢物的准确测量方法，获得美国商务部的感谢。
如何利用标准物质对食品进行检测
作为应用型科研项目，“危害物质化学成分量测量标准物质研制与应用”研究成果已经应用于全国近千家食品安全检验实验室，保证了食品中农药、兽药、添加剂等危害物质检测结果的准确可靠。
那么如何利用标准物质对食品进行检测呢？
吴方迪以曾经被很多媒体报道的“大米中镉含量超标”事件为例。他说：“检测过程很复杂。简单地说，大米中的镉可通过质谱或光谱等先进的分析仪器进行检测，首先要进行复杂的样品化学前处理，将大米转变为溶液状态，然后再使用分析仪器进行镉测量。如何保证这一复杂测量过程的可靠性，就需要使用含有镉的大米粉标准物质，用该标准物质检验整个测量过程，通过与标准值的比较，即可得到准确的大米中镉的含量。”
在国家标准物质中心库里，由中国计量科学研究院研制的国家化学成分量标准物质的数量已经有1000多种。吴方迪告诉记者：“随着经济的快速发展，需要检测的东西越来越多，国家标准物质库每年就要发往全国各地实验室40多万个单元数的标准物质。同时，标准物质还出口到欧洲、美国、南美洲、东南亚等十多个国家和地区；在一些重要领域我国占据了国际量值的主导地位。”
掌控“砝码”的意义
用于食品中的兴奋剂检测
体育比赛中，兴奋剂一直是长盛不衰的热门话题，不少世界名将就曾栽倒在“尿罐子”里。而食物中兴奋剂的存在将问题进一步复杂化，因为兴奋剂在肉中的含量是相当低的，要从肉类的样品中检测出1/10亿、甚至1/100亿的兴奋剂，没有标准物质做“砝码”简直无法想象。
日前，国家体育总局为国家队备战奥运会专门下发文件《关于做好备战伦敦奥运会国家队运动员肉食品安全保障工作的通知》，通知要求各中心、国家队严格保障运动员的食品安全，避免误食含有兴奋剂的食品。
其实，早在2008年北京奥运会期间，计量院课题研究团队就承担了“奥运食品中违禁药物检测急需标准物质研制”项目。课题组成员之一张庆合研究员告诉记者：“我们将动物源性食品中的违禁药物按照β-受体激动剂、糖皮质激素和类固醇三大类进行分类研究，成功研制了盐酸克伦特罗、氢化可的松、玉米赤霉醇、睾酮等34种奥运食品中违禁药物检测急需标准物质。”
这一系列标准物质的研制除了服务奥运食品检测，更重要的是为我国长期食源性兴奋剂检测提供技术保障。
用于酸雨测报、水质监测等环境保护领域
经济的发展为环境带来了很多问题，比如酸雨问题。我国酸雨控制地区的面积约为270万平方公里，占国土面积30%，环保部门全国酸雨普查工作已开展多次，随着国家监管要求的提高和检测技术的不断发展，需要持续研制适用的酸雨标准物质。
“危害物质化学成分量测量标准物质研制与应用”项目通过模拟酸雨溶液机体，研制出硫酸根、硝酸根等成分酸雨标准物质，科研成果持续应用于全国500多家环境监测站和为260万平方公里国土的酸雨测报工作中，为酸雨的准确监测和有效治理提供了有效的技术支撑。
此外，项目组为水质监测研制出苯系物标准物质、硝基苯类标准物质和卤代烃类标准物质，主要用做饮用水和其他各类水样品的检测标准。为全国31个省、直辖市、自治区水质监测网站提供测量标准，对应水质监测国家标准中相关危害物覆盖率分别达到了100%和92%，保证了水质监测国家标准的有效实施。
用于法庭科学为量刑提供依据
除了用于食品安全、环境保护、临床医学检测等领域，标准物质还有一个重要作用——用于法庭科学。吴方迪告诉记者：“目前管控的违禁品品种有200多种，而且随着经济发展和社会进步，越来越多的新品种不断涌现，给案件的侦破增加了一定的难度。同时，违禁品有效成分的确认和含量的检测对于司法部门来说尤为重要，是有关司法量刑的重要依据。因此，提高法庭科学测量结果的可靠性和可比性，建立测量数据的共享与互认，减少重复测量已成为世界各国关注的焦点。同时也是相关食品和保健品中违禁品质量控制的重要技术基础。国际上发达国家对违禁品标准物质的研究非常重视，已经研制了多种法庭科学领域检测用标准物质。
由中国计量科学研究院联合有关部门研制的“相关标准物质”已经应用到我国司法领域的法庭科学。
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