測量是按照某種規律,用數據來描述觀察到的現象,即對事物作出量化描述。測量是對非量化實物的量化過程,在機械工程里面,測量指將被測量與具有計量單位的標準量在數值上進行比較,從而確定二者比值的實驗認識。化學測量無處不在,與經濟、科技和社會發展息息相關。無論是臨床醫學檢驗,還是食品藥品成分分析,再或大氣、土壤、水質監測等,都離不開化學測量,都需要通過化學測量分析物質的結構、含量組成和特性。在*測量活動中,化學測量已經占60%以上。化學測量涉及物質的微觀結構、組成和性質,測量過程復雜,影響因素眾多,測量方法、測量設備、校準標準、樣品處理與試劑、操作者、環境等都可能對測量產生影響,不同醫院檢驗結果不一致,導致檢驗報告不通用,就是最常見的表現之一。因此,*測量結果的準確性、可比性成為化學測量的巨大挑戰。“測不準”問題存在于各個領域,近十年來引起了*各國廣泛重視。
據統計,在臨床醫學領域,醫生的診斷結論80%依賴于臨床檢驗,臨床檢驗結果偏差越大,導致的重復測量和醫療資源的浪費就越大。根據美國國家計量院(NIST)的評估報告,在20世紀80年代,美國每年花在醫療方面的費用約為1萬億美元,超過GDP的13%,其中20%以上用于測量。這些測量的三分之一以上是為防止誤測和確認測量結果等進行的重復測量,由此導致的費用約為660億美元,占美國年醫療費用的6.6%。我國2014年衛生總費用為3.5萬億元人民幣,若按上述比例估算,花在重復測量的費用約為2300億元。因此,加強化學測量過程及結果的控制和評價,確保化學測量結果的準確性、溯源性和有效性就顯得至關重要,這也是化學計量的根本任務。
化學計量是研究化學測量及其應用的一門學科,是為了*化學測量結果的準確可靠有效而進行的活動。化學計量主要由標準裝置、標準物質和標準方法三個核心要素構成。化學計量源頭的基標準裝置、基標準方法和基標準物質三位一體,*化學測量的溯源性,使實際測量量值能夠通過不間斷的溯源鏈,溯源至化學計量源頭,進而溯源至國際基本單位,保持*量值一致性和準確度。其中標準物質是量值溯源和傳遞的主要載體,處于核心關鍵位置,也被稱為“化學測量的砝碼”,主要用于校準、質量控制、測量方法與結果評價、確定特性量值等。因此,化學計量的很多工作,是圍繞著標準物質的研發和應用相關技術展開的。**個標準物質因20世紀初工業文明對質量的需求而誕生于美國,推動了美國鋼鐵產業標準化。隨著化學測量結果的溯源性與有效性被逐漸引起關注,1971年“摩爾”正式成為第七個國際基本(SI)單位,標志著化學計量正式啟航。1993年國際物質量咨詢委員會的成立,化學計量國際化大家庭正式組建,*個國際化學計量比對隨即展開。時至今日,科技、經濟、社會都對化學計量提出了更為廣泛而迫切的需求,化學計量成為國際上最活躍的計量研究領域。我國隨著化學計量與標準物質被列入《國家中長期發展規劃(2006至2020年)》和《計量發展規劃(2013-2020年)》,化學計量進入了飛速發展時期,國家標準物質作為國家科技資源的重要組成部分之一,從2003年起,納入了國家科技基礎條件平臺建設中。經過努力,目前中國計量院化學計量綜合實力已邁入國際*梯隊。在基本單位復現和原子量測量等基礎研究中,10個元素原子量測量結果被國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)采納并列入國際元素周期表,達到國際*水平。中國計量院在國際計量委員會(CIPM)/物質量咨詢委員會(CCQM)框架下的國家校準與測量標準(以標準物質為主體)能力互認(CMC)數量名列**。其中,在高純物質、食品*計量等領域實現了領跑,在大眾健康、環境等領域,正努力實現并跑。中國計量院化學計量實驗室在食品藥品、臨床檢驗、法庭科學、環境保護等領域的化學計量及其應用技術研究方面取得了可喜成績,共研制6項計量基準、58項計量標準和1600余種標準物質。在食品*方面,化學計量有效保障了民生*和社會發展需要。基于系列純度國家基準物質技術開發,研制了農藥、獸藥及違禁藥物純度基標準物質200余項,應用于*近4500家用戶。高準確度測量方法開發、國際互認與面向食品*檢測實驗室開展的標準物質、測量質量控制和評價服務等同步進行,實現了對原國家食藥總局、質檢總局、衛計委、農業部等部門工作的有效支撐和保障。中國計量院化學計量試驗室先后為“三聚氰胺”事件處置,2008年奧運會、田聯世錦賽運動員食品*保障等提供技術支撐和保障服務。
以“三聚氰胺”事件為例,在較短時間內研發了“快速、準確、經濟、便捷”的檢測方法和標準物質,滿足了國家急需,并被亞太區域計量組織評為支撐國民經濟發展的十大典型事例之一。在2015年北京田徑世錦賽中,中國計量院化學計量試驗室與北京市食品*監控和風險評估中心聯合開展質控技術研究以及檢驗實驗室能力評價,提升了*運動員食品的興奮劑檢測質量,為避免因食用肉類食品造成的尿檢陽性問題,提供有力技術支撐(要求瘦肉精含量比國家標準限量值低兩個數量級)。在環境監測領域,化學計量為確保環境監測數據的準確可靠提供了必要的技術保障。中國計量院化學計量實驗室與生態環境部中國環境監測總站、環保標樣所、原國土資源部國家地質實驗測試中心、工信部等部門有關單位,聯合開展標準物質和化學計量技術研究,為排放水、電子電氣產品中重金屬檢測等國家標準的實施提供了全面支撐。有效保障了我國水質監測和國土資源調查數據的可靠性,支持全國范圍水質監測及260萬平方公里國土酸雨測報,并使得投入20億元的《多目標地球化學調查評價計劃》中相關檢測數據的優良率由46%提高85%。在臨床診斷領域,化學計量呵護著人類的健康和生活質量。以膽固醇和腫瘤標志物兩個臨床檢驗項目測量為例,若分別減少偏差3%和10%,相應的漏診率將減小9%~20%和10%~50%。再如,血清中C肽測量準確性問題一直困擾著糖尿病的準確診斷和治療。為了滿足*衛生組織等國際相關機構對C肽診斷標志物準確測量的要求,中國計量院化學計量實驗室與國際計量局化學部聯合主導并參與了C肽純度國際計量比對,比對結果取得了等效一致。隨著糖尿病等重大疾病診斷標志物的計量技術和標準物質的深入研究,將不斷促進國際間測量標準的統一,對大大提高臨床診斷的準確性、有效性,實現對同一病人在不同地點和不同時間的檢驗結果互認具有十分重要的作用。