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中国计量科学研究院化学计量与分析科学研究所

中国计量科学研究院化学计量与分析科学研究所

400-6699-117转1000

科技成果

一、国家自然科学奖二等奖:原子量测量

      以绝对质谱法测量了锑、铕、铈、铒、镝、锌、钐、钕8种元素的原子量,并已被国际采用作为新的标准值,代表了我国相关基础科学领域研究的最高水平。

      自1988年起,计量院化学计量与分析科学研究所(原国家标准物质研究中心)开展了用质谱法测量原子量的研究,目前已建立了Li, Sb, Eu, Ce, Er, Dy, Zn和Sm等元素同位素丰度绝对测量法;先后测量了Sb、Eu、Ce、Er、Dy、Zn、Sm、Nd的原子量,八个元素原子量的测量值均已被国际纯粹与应用化学联合会的同位素丰度与原子量委员会确定为国际新标准;而且还开展了同位素基标准测量方法的研究和研制同位素系列基标准物质,研制了Li、Sm、Nd、Zn同位素标准物质。Sb、Eu、Ce原子量新标准获得1997年国家自然科学二等奖, Nd 同位素组成的绝对测量和Nd原子量国际新标准获得2005年度中国计量科学研究院科技进步一等奖。

 

 

二、国家科技基础条件平台重点项目:“ 国家化学测量溯源急需标准物质的研究”

      该项目的总体目标是:联合国内各行业、各领域标准物质研制的权威单位,瞄准国际前沿,兼顾系统性和前瞻性,共同开展对国家社会、经济发展起重要支撑作用的化学测量溯源所必需标准物质的研究;开展与食品安全相关的农药、兽药及与环境保护相关的水、沙尘、空气污染监测所急需的高等级标准物质研究,逐步满足上述领域对化学测量可靠性、溯源性的需求,为实现国际互认打下良好基础;开展食品营养、大众健康相关的高等级标准物质研制,提供食品营养检测、临床常规检验急需的标准物质,满足相关实验室检验质量控制和标准化工作的需要;关注资源、能源领域急需的标准物质,开展相关标准物质研究;以国际比对为杠杆,力争达到国际互认,及时发布国内外高等级标准物质研究与发展信息。

      该项目主要内容:研制食品安全、环境、生物与大众健康、能源等领域急需的标准物质98种。其中:农药、兽药等标准物质50种;元素含量与形态标准物质3种;食品标签类10种(含多组分);环境检测标准物质15种;生物化学测量标准物质15种;能源类标准物质5种(含多组分)。高准确度测量方法、参考方法4种;组织或参加国际、国内的相关标准物质的比对研究。研究样品纯化、制备、保存、定值、不确定度评定等共性技术,满足高等级标准物质研制对技术的要求。

已取得成果:

研制标准物质112种(申报并获得授权标准物质23种,其余89种已提供试用并正申报)、标准装置1套、申请专利1项、论文14篇。其中:

1食品安全相关标准物质研究

  • 1.1农药、兽药纯品标准物质

              菊酯类、有机磷类、氨基甲酸酯类、含氮类总共40种,氯霉素等兽药标准物质10种,不确定度0.1-0.8%。所有50种均为国际国内首次研制。

  • 1.2食品标签成分标准物质

            1种南瓜食品基体标准物质,不确定度10%以内。3种大豆异黄酮糖苷标准物质,不确定度0.5%以内。5个含量水平(0%-5%)的转基因大豆标准物质, 不确定度均在1%以内。2种防腐剂食品添加剂丙酸钠和丙酸钙标准物质, 不确定度2%以内。其中大豆苷、黄豆苷和染料木苷标准物质为国内国际上首次研制,研究成果具有较高的创新性。转基因大豆和丙酸钠、丙酸钙标准物质为国内首次研制。

  • 1.3元素含量及形态分析标准物质,亚砷酸根、砷酸根、一甲基砷溶液3种标准物质不确定度分别为1.5%、1.9%和3.4%。填补了国内空白,其中砷酸根、一甲基砷溶液标准物质填补了国际空白,达到了国际同类标准物质先进水平,有创新性。

2 环境检测相关标准物质研究

  • 2.1环境监测重要气体标准物质研制

          8种急需室内外环境污染气体监测标准物质(本底气均为空气),不确定度2.4%以内。研制标准气体吸收管制备装置一套,申请多组分扩散管标准气体动态配气装置实用新型专利1项,填补了国内空白。吸收管制备技术有创新。

  • 2.2 酸雨监测标准物质(多组分)3种,不确定度0.9%--7%(不同组分、不同浓度),达到国际同类标准物质先进水平。
  • 2.3 水质有机污染物监测标准物质10种,不确定度:单标溶液3%,混标溶液5%。其中6种填补了国内空白,研制水平达到国内领先水平。
  • 2.4 土壤及沉积物中重金属顺序提取标准物质

          生态地球化学评价形态顺序提取标准物质3个,填补了国内空白。

3 生物化学测量及大众健康相关标准物质研究

  • 3.1 5种核苷酸标准物质,不确定度达到0.7%以内,填补了国际国内空白。
  • 3.2 4种血清中胆固醇、甘油三酯标准物质,3种不确定度2.8%以内,定值方法通过国际比对的验证以及所做的互通性实验结果,将为标准物质获得国际公认打下基础。
  • 3.3 6种血液粘度测量用(牛顿流体)标准物质,不确定度0.5%以内;达到国际先进水平。
  • 3.4 建立血清中尿酸、肌酐同位素稀释高准确度定值方法及酶活性定值方法4种。血清中尿酸、肌酐测量不确定度2%以内。其中血清中尿酸LC/MS方法国际尚无先例。
  • 3.5 1种人血清中无机成分分析标准物质。血清中锂、镁、钾、钙、铁、锌、铜、钠、氯元素,测量结果的不确定度达到5%以内。达到国际同类标准物质先进水平。
  • 3.6 建立同位素稀释电感耦合等离子体质谱测量血清样品中的锂、镁、钾、钙、铁等元素的高准确度定值方法。达到国际先进水平。
  • 3.7 3种中药成分麻黄碱、栀子苷、芸香苷标准物质, 不确定度1%以内。栀子苷、芸香苷标准物质为国内国际上首次研制,研究成果具有较高的创新性。

4 能源相关标准物质研究

  • 4.1 在线分析仪器用(西气东输项目)天然气组成校准气体标准物质2种;不确定度1%-2%。
  • 4.2 高、低热值模拟天然气气体标准物质2种, 不确定度1%-2%。
  • 4.3天然气气质分析用甲烷中硫化氢气体标准物质1种, 不确定度2%-5%。

5 组织和参加国际和国内的相关比对研究25项次,提供比对报告8份。

6 建立了一支技术水平高超的标准物质研究队伍,初步形成专业结构完善,涉及国民经济各领域的国家标准物质研究基地,形成一个支持我国化学计量体系不断发展的科技协作网络和协作机制。

本项目参加单位约60家,参加人员约130人

7发表论文共14篇:

 

三、国家“十五”重点专项:«痕量污染物权威检测技术及计量基标准研究»--重要技术标准研究

      本课题为保护人民健康和环境资源,应对我国加入WTO后国际贸易的迫切需求,在短时间内,通过研究痕量污染物的权威检测方法、标准物质、前处理方法和仪器、国际和国内比对检测,建立我国痕量污染物的检测体系,实现检测结果的国际互认,全面提高我国痕量污染物检测水平。

      通过合作研究,建立水体、土壤、动物组织等基体的痕量有机污染物、有害元素价态和形态、气体污染物的权威性检测方法,准确测量方法以及标准物质和标准装置,提供样品前处理方法、前处理设备和两种快速检测仪器样机,提供国际比对报告和国内实验室比对方案、结果和实验室检测能力评价报告,选择重点污染物研究建立完整的检测体系建立系统的痕量污染物计量基标准和检测体系,提高我国食品、中药产品在国内外市场的竞争力,改善生态环境、提高食品安全、保障人体健康,研究的取终成杲将对我国的经济产生直接的积极作用。

      研究内容:

      重点针对不同的基体(如沉积物、水、植物、动物组织),研究建立«关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约»规定首批禁止或减少使用的毒性极高的持久性化学污染(POPs)的权威性(决定性)检测方法,与国际接轨并实现国际互认,研究食品、中草药和环境样品中砷、汞、铅、锡等痕量有毒有害元素形态分析的准确测量方法。

      研制天然水体、土壤或底沉、动物肌体或脂类、动物乳或乳制品、植物等基体的部分持久性有机污染物标准物质、挥发性有机污染物气体标准物质,以及海产品、部分中药材等基体的四种有毒有害元素形态分析的标准物质20-30种,研究苯系物、卤代烃、卤代苯等挥发性有机污染物(VOCs)的动态配气标准装置,采用权威性检测方法参加样品或成分的国际比对研究,取得检测结果的国际一致性。

 

四、国家“十五”重点专项:«食品、中药及天然药物有效成分检测技术研究»--重要技术标准研究

      关心人类健康、合理膳食、平衡营养,是社会经济发展的必然要求,随着社会的进步,人们开始对有效成分的需求和要求越来越高,经济贸易过程中对食品、中药与天然药物的产品质量要求越来越高。

      本课题是对备受关注的保障人体健康和国际贸易的食品、中药与天然药物有效成分检测技术为研究目的,建立分析方法检测体系、量值溯源体系和质量评价保证体系的支撑技术,与国际合作、进行国际比对,达到国际互认。

      通过对食品营养成分、功能成分、中药等植物提取物的有效成分进行科学合理的研究,抓住焦点问题,解决重点问题,建立与国际接轨的分析方法体系及标准,为食品、中药与天然药物的产品质量管理、控制和监督提供科学依据,确保食品、中药与天然药物中有效成分(含量)标识准确可靠,促进食品、中药与天然药物在市场上健康发展,提高食品、中药与天然药物国际市场竞争力,为国际间进行公平贸易做出贡献。同时为«世界营养宣言»和«世界营养行动计划»中国的庄严承诺给予强大的科学性支撑。

      本课题主要针对国际食品营养标签中的营养成分和保健食品的功能成分,深入进行其检测技术的研究,建立食品六种有效成分检测技术方法,研制粮谷、乳制品、肉类或水产品7种营养成分标准物质,以及氨基酸、矿物元素、葡聚糖分子量等标准物质20种以上,进行国际有关机构食品有效成分比对研究,研究8种中药色谱和光谱指纹图谱获取技术与方法、指纹图谱技术结合有效成分定量分析方法,100种以上中药红外光谱筛选方法,建立指纹图谱计算信息处理和评价系统,进行中药检测技术与国际标准的可比性研究,最终为食品、中药与天然药物的产品质量管理、控制和监督提供标准的检测方法和具有溯源性的标准物质,确保营养成分含量标识准确可靠,保证功效成分和药效成分的可靠性、准确性,使食品、中药与天然药物在时常上健康发展。

      本课题已经研制的标准物质有:粮谷类标准物质(玉米粉营养成分标准物质、大豆粉营养成分标准物质、大米粉营养成分标准物质、小麦粉营养成分标准物质),葡聚糖分子量标准物质(共6种,分子量从4000到50万),大豆黄酮,染料木素,褪黑素标准物质、氨基酸标准物质(苏氨酸、谷氨酸、甘氨酸、异亮酸、盐酸赖氨酸标准物质)。

 

 

重大在研项目课题

一、国家科技基础条件平台重点项目:

1. 国家标准物质资源共享平台建设

      国家标准物质资源共享平台是国家科技基础条件平台-自然科技资源共享平台的重要组成部分,项目的总体目标是:依托国家、部门、地方相关技术机构和企业的资源与力量,通过机制创新、政策、法规、技术规范体系及国家标准物质实物库和信息库建设,重点解决我国标准物质研究缺乏系统性和前瞻性的问题、标准物质实物资源消失、分散、各自为政,国家测量领域缺乏完善量值溯源体系的问题以及我国标准物质缺乏配套的服务及共享体系等问题,逐步搭建一个适合我国国情又与国际接轨、资源状况良好、系统功能完善的国家标准物质资源共享平台,实现最大程度的国家标准物质资源整合,以支撑国家科技水平和核心竞争力的提升,保障公平贸易,提高人民生活质量及社会发展水平。

      项目已取得的阶段性成果如下:

  • (1) 初步建立了基本涵盖我国所有标准物质研制领域的57项标准物质研制、保存技术规范,形成了平台资源管理与技术规范体系的基本框架,有力地支撑了我国标准物质技术规范体系的建立。目前已有3项共性研制技术规范进入国家级技术规范审批程序;
  • (2) 建立了融标准物质信息查询、应用宣传、政策法规与应用技术咨询、需求与研制技术交流为一体的标准物质信息共享平台,实现了3000多种国家标准物质资源的信息共享,该平台目前已进行了两年多的试运行,社会效益日益显著;
  • (3) 初步建立了各项设施、功能完善、动态信息化管理的国家标准物质实物库,实现了一千余种标准物质资源的集中保存,为标准物质资源的全社会共享提供了强大的物质基础;
  • (4) 启动了标准物质资源评价体系建设及试点应用工作,并对标准物质平台准入机制、标准物质定级制度及质量保证体系开展了系统的研究,试点评价的成果为真实反映我国标准物质质量现状、规范国内标准物质研制生产提供了权威公正的强大数据支撑。

目前项目已进入第三期(2006-2008年)滚动运行阶段,并确定了未来以下研究工作重点:

  • (1) 跟踪国际、国内发展动态,全面开展平台资源管理与技术规范体系的应用、检验、完善工作,于2008年形成包含标准物质研制、保存、管理、应用在内的、较为全面的标准物质技术规范体系和平台管理运行机制,支持我国标准物质资源共享平台的长期、稳定运行及标准物质资源的可持续发展;
  • (2) 继续深入开展各类标准物质资源的调查、收集、标准化整理、数字化表达、更新、复制工作,力争于“十一·五”末平台资源达到5000种以上,形成保存量丰富的国家标准物质实物库及与实物库相关联的、功能完善的国家标准物质信息服务平台,推广标准物质的应用;
  • (3) 深化标准物质资源评价工作,加强评价结果在标准物质研制、使用、管理领域的应用制度建设,建立标准物质资源评价体系的机制、人才及技术保障体系,开展系统的标准物质资源评价工作,提高平台优质资源率;
  • (4) 探索标准物质增量和可持续发展机制,根据标准物质需求与发展特点,集中优势力量,开展标准物质资源增量建设,使标准物质资源的发展始终能与国家各项发展重点紧密结合。

2.国家计量基标准体系(化学部分)资源共享平台建设

      国家计量基标准体系(化学部分)资源共享平台建设项目(2005年12月31日 至 2008年12月31日)是国家计量基标准体系资源共享平台建设的两大部分之一。目的是整合优化国家高端化学测量资源,以溯源共享为目标,信息化为手段,人才队伍建设为保障,建成化学计量基标准体系资源共享实物平台及信息平台;通过国际比对,实现国际接轨和化学测量结果的国际互认;通过量值溯源,实现化学测量资源社会共享,为我国有效化学测量提供技术支撑。从而满足科技进步、经济增长和社会发展的迫切需要。

      预期建立完善的组织体系和标准规范体系,制订百余项管理、技术文件;整合优化七大部门、三十余家机构的高端化学测量资源,构建分布式国家化学计量基标准实验室网络,整合化学成分量、生化成分量和物化工程量等叁项基础学科及食品、环境、大众健康、工业产品、能源与材料等六大应用领域的近百项化学计量基标准;建立依托的信息系统及资源数据库;使化学计量基标准资源人才队伍明显加强;形成具有完善运行和共享机制的化学计量基标准资源共享平台,组织和参加二十余项国际比对,其中80%以上取得国际等效;实现化学测量资源社会共享。

      本项目共分六个子项目:子项目1. 化学计量基标准资源整合共享共性技术规范制定、共享信息系统与机制建设,子项目2.化学成分量计量基标准共享体系及同位素稀释质谱测量开放平台的建设,子项目3. 生物化学计量标准资源整合与共享体系建设,子项目4. 食品、环境与大众健康领域化学计量基标准资源整合与共享,子项目5. 机电产品分析化学计量基标准资源整合与共享,子项目6.能源与材料分析化学计量基标准资源整合与共享。下设16个子课题,涉及近40家协作单位。计划三年内完成。目前本项目正在按计划进度稳步实施。

3.“食品安全应急分析技术资源库的建立”

   “食品安全应急分析技术资源库的建立”项目由国家标准物质研究中心牵头组织,整合食品领域国家级、部委、高校、省市高水平分析测试中心的优势资源,建立该领域全国分析测试中心协作平台,以科技基础条件平台的庞大资源为依托,在科技部领导下,形成应急事件分析测试的统一协同应对机制。逐步形成以事故案例、应急分析方法、样本和图谱、人才与机构为内容的食品安全应急分析技术资源库群。成为国家应急分析体系和快速响应机制的组成部分,为食品安全事件的危害性判断、事故分析、应急处理建议等提供分析测试技术联合服务支撑,保障食品安全。

      该项目是科技部科技基础条件平台项目“国家大型科学仪器中心和分析测试中心的建设与完善”的子项目“全国分析测试中心协作平台及应急分析测试系统的建立”的重要组成部分。

4.国家分析测量体系--组织架构与运行制度的理论与实证研究

      本项目是中国计量科学研究院申请获得的首个国家自然科学基金支持的科技管理与科技政策方面的项目。

      本研究提出并阐释国家测量体系的概念和总体架构,对部分国家的测量体系进行考察和比较;将测量科学与管理科学的理论相结合,从技术平台、组织架构与制度特性几个角度对国家测量体系进行系统研究。针对我国测量体系的现状与问题,提出全国测量资源的整合路径,提出在市场经济环境下,国家测量体系在技术与制度协同中的运行机制。探讨国家测量体系与全球测量体系的协调原理,揭示打破贸易技术壁垒与测量技术的关联,及其政策与管理含义。

 

二、国家科技支撑计划项目

1.《科研用高纯有机试剂核心单元物质及共性关键技术的研制与开发》子项目:样品处理材料的制备与产业化关键技术研究

      现代科学研究与分析测试中,样品制备技术仍然是限制测试和研究效率的瓶颈问题。基于材料的吸附、分配以及离子交换等原理发展的固相萃取(SPE)材料与装置是近年来发展最为迅速、应用领域非常广泛的样品制备技术之一,已经在环境、制药、生物、公共安全等研究领域占据了重要地位。样品处理材料是《纲要》基础研究“(7)材料设计与制备的新原理和新方法”,重点领域“环境、人口与健康和公共安全”等,前沿技术中的“新材料技术的(9)智能材料与结构材料”以及重大科学计划优先出题(1)蛋白质研究和(3)纳米研究“等重大工程或装备的主要组成部分,具有很好的研究前景和实际意义。样品制备材料的关键技术在于材料的种类、重复性、批量合成制备技术和质量控制标准建立、应用研究开发等方面。项目研究6种硅胶基质键合材料C18、C8、CN、NH2、SCX、SAX,2种聚合物基质材料和2种固相微萃取材料的制备关键技术;建立稳定可靠、批量化生产的固相萃取材料制备技术与工艺;研究填充方法、填充压力、柱管和筛板对于固相萃取柱的流通性、柱流失、柱床稳定性和产品重现性等的影响。研究固相萃取装置构型对样品处理效率的影响,并初步实施产业化,为促进科学研究奠定基础。

2.《以量子物理为基础的现代计量基准研究》子项目:同位素丰度基准的研究

      开展同位素丰度基准研究,建立同位素丰度基准的研究模式,建立同位素丰度测量基准方法,研制同位素丰度基准物质和标准物质,形成具有独立知识产权的、达到国际先进水平、具有国际竞争力的同位素丰度计量标准;培养、造就一支高素质、具备科技攻关能力和竞争力、人员组成合理的科研团队。在此基础上,不断自主研发我国的同位素丰度基标准,建立并逐步完善相应的溯源体系,提高我国在新一轮国际计量体系建立中的竞争能力,为诸多领域科研和国民经济发展提供强有力的技术支撑。

3.《以量子物理为基础的现代计量基准研究》子项目:阿伏加德罗常数测量关键技术研究

      目前国际上正酝酿着将基本计量单位的定义建立在自然量子现象或者基本物理常数的基础上。为了贯彻《国家中长期科学和技术发展规划纲要》的指示精神,应对国际单位制重大变化,我们启动了阿伏加德罗常数研究。阿伏加德罗常数是自然科学中的基本物理常数,它是一摩尔物质所包含的实物粒子个数。阿伏加德罗常数在数值上与0.012kg碳-12的原子数目相等。阿伏加德罗常数也是实现用原子质量重新定义质量单位千克的有效途径。阿伏加德罗常数的精密测量是计量关键技术基础,是科学研究的前沿。本项目主要研究内容有硅原子量精密测量技术,高纯材料杂质和缺陷的分析表征技术,硅球体积和密度精密测量技术。在研究准确测定阿伏加德罗常数的过程中,可带动一大批相关尖端高新测量技术的发展,在多层次、多领域、全方位形成对国家科技发展纲要的支撑。对建立以基本物理常数为基础的计量单位制体系,增强我国的科技竞争力,培养高水平的科研人才有着十分重要的意义。

 

三、国家质量监督检验检疫总局:

“食品安全急需标准物质的研制”项目简介

      近几年来,食品安全问题受到了全世界各国政府的高度重视,因为食品安全不仅关系到人们的身体健康和生命安全,而且关系到国民经济的持续发展和社会的稳定。因此关注和解决食品安全问题是一个长期、持续性的任务。

      食品安全涵盖了食品种植、加工、包装、储藏、运输等诸多环节,每个环节都至关重要。系统地开展食品安全领域急需的标准物质的研究,建立食品安全检测国家最高计量标准,确保我国食品安全检测数据的有效性、可靠性和溯源性;研究满足国际互认要求的标准物质定值技术,以应对食品安全质量控制和检测、国际贸易中食品安全检测的需求。为此,国家质量监督检验检疫总局从2005年设立专项经费,专门用于食品安全检测急需标准物质的研制,项目由中国计量科学研究院化学计量与分析科学研究所负责。

      项目主要针对食品安全监控中有关限量标准并配合总局食品安全重点领域中急需的农药、兽药、食品添加剂(包括防腐保鲜剂、调味剂、色素等)、重金属及有机金属化合物、食品营养成分、食品包装材料的高纯物质、溶液、复杂基体等标准物质及相关检测方法开展工作。为食品安全领域检测结果准确可靠、可溯源,最终实现可比,并建立健全多部门有机配合和共享的检验检测网络体系提供技术支撑和物质保障;同时建立一支高素质的食品安全领域标准物质研制和检测方法研究的人才队伍。

      一期已经开展了农药、兽药、重金属、食品添加剂、食品营养成分等32个急需标准物质的研制,并针对食品安全检测进行标准物质的应用推广和相应国际导则的宣贯。

      二期和三期主要针对我国新出台食品限量标准和日本肯定列表制度等,继续在兽药、农药、食品添加剂(包括防腐保鲜剂、调味剂、色素等)、重金属及有机金属化合物、食品营养成分、食品包装材料方面标准物质的研制。