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【化学计量】精准感知世界 助力质量强国

发布时间:2019-09-20 10:03 作者:崔晓雨 3
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测量是人类探索世界的钥匙,而计量则是实现单位统一、保证量值准确可靠的基础。计量伴随着科技进步不断发展,已经成为检验科学发现、支撑产业发展、保障贸易公平、维护社会治理的重要基石。

中国计量科学研究院(以下简称中国计量院)作为我国的国家计量院,代表着我国物理、化学、生物等领域多个学科的最高计量能力,是我国计量科学研究和量值溯源体系的源头与核心。以下是中国计量院化学计量与分析科学研究所所长李红梅、长度计量科学与精密机械测量技术研究所副所长高思田撰写的文章,以期广大读者从中感受到计量在科技创新、质量提升中的重要作用。

化学测量与化学计量

化学测量无处不在,与经济、科技和社会发展息息相关。无论是临床医学检验,还是食品药品成分分析,再或大气、土壤、水质监测等,都离不开化学测量,都需要通过化学测量分析物质的结构、含量组成和特性。在全球测量活动中,化学测量已经占60%以上。化学测量涉及物质的微观结构、组成和性质,测量过程复杂,影响因素众多,测量方法、测量设备、校准标准、样品处理与试剂、操作者、环境等都可能对测量产生影响,不同医院检验结果不一致,导致检验报告不通用,就是最常见的表现之一。因此,保证测量结果的准确性、可比性成为化学测量的巨大挑战。

“测不准”问题存在于各个领域,近十年来引起了全球各国广泛重视。据统计,在临床医学领域,医生的诊断结论80%依赖于临床检验,临床检验结果偏差越大,导致的重复测量和医疗资源的浪费就越大。根据美国国家计量院(NIST)的评估报告,在20世纪80年代,美国每年花在医疗方面的费用约为1万亿美元,超过GDP的13%,其中20%以上用于测量。这些测量的三分之一以上是为防止误测和确认测量结果等进行的重复测量,由此导致的费用约为660亿美元,占美国年医疗费用的6.6%。我国2014年卫生总费用为3.5万亿元人民币,若按上述比例估算,花在重复测量的费用约为2300亿元。

因此,加强化学测量过程及结果的控制和评价,确保化学测量结果的准确性、溯源性和有效性就显得至关重要,这也是化学计量的根本任务。化学计量是研究化学测量及其应用的一门学科,是为了保证化学测量结果的准确可靠有效而进行的活动。

化学计量主要由标准装置、标准物质和标准方法三个核心要素构成。化学计量源头的基标准装置、基标准方法和基标准物质三位一体,保证化学测量的溯源性,使实际测量量值能够通过不间断的溯源链,溯源至化学计量源头,进而溯源至国际基本单位,保持全球量值一致性和准确度。其中标准物质是量值溯源和传递的主要载体,处于核心关键位置,也被称为“化学测量的砝码”,主要用于校准、质量控制、测量方法与结果评价、确定特性量值等。因此,化学计量的很多工作,是围绕着标准物质的研发和应用相关技术展开的。

化学计量未来机遇与挑战

“十三五”期间,化学计量将继续迎接新的更大机遇与挑战。

在基础计量研究方面,基本单位制变革,摩尔的重新定义,引领了化学计量研究的学科方向。以溯源至SI的化学计量技术和标准物质为主线,开展物质含量组成、活性、空间结构等技术研究、标准数据库以及计量学模型的构建,将在生命科学、交叉科学领域科学研究发展中,发挥重要支撑作用。

在食品安全计量方面,为进一步支撑政府决策和监管,保障食品安全质量,提升食品安全检测体系有效性,中国计量院化学计量实验室将重点围绕溯源至SI单位的标准物质、标准方法评价、数据库建立和检测能力评价四个方面开展食品安全计量研究。积极响应国家“一带一路”倡议,与国际计量局(BIPM)、“一带一路”沿线国家或机构开展持续深入合作,建立完善真菌毒素国际计量溯源体系;建立完善农、兽药残留检测计量溯源体系;环境污染物及非法添加物检测计量溯源体系、重金属及形态检测计量溯源体系;着力提升国家食品安全计量能力,保障食品安全。

在临床检验与药物计量方面,不断加大体外诊断试剂和生物药物的计量研究,努力为重大疾病诊断标志物建立国家计量溯源源头基准物质,实现国际等效互认,并加强临床诊断标志物标准物质技术推广;在生物药物的结构表征、标准数据库建立等方面积极探索,为落实中国计量院与美国NIST之间的计量标准合作内容,为生物医药产业质量提升,作出积极贡献。

在环境监测计量方面,面对环境保护新挑战,温室气体、POPs、重金属水体和土壤等高准确度标准物质将是该领域的研究重点。而对扁平化量传服务模式的探索,将促使化学计量成果更好地服务一线检测实验室,为我国《环保法》和大气、水、土壤污染防治行动计划的实施提供技术支撑。

 

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