走向全球测量体系的分析测量领域参考测量系统的组成

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1、中国计量论坛( 2 0 0 5 昆明) 论文集 走向全球测量体系的分析测量 领域参考测量系统的组成 国家标准物质研究中心 刘 军于亚东 清华大学公共管理学院邢怀斌 一、前言 分析测量支撑着广泛的社会经济活动。每天进行着成千上万次的测量，为贸易、食品 安全、健康和环境保护等提供决策依据，全球化市场同样需要准确可靠的测量以减少技 术性贸易壁垒。 分析测量与人类生活息息相关，人类生活所用的许多物品，如食品、药品、饮用水、保 健品、化妆品、杀虫剂、灭鼠药等，都需要进行严格的分析测量；环境质量的提高，必须随 时监测大气、土壤、水体、生物体等。所有这些都需要分析测量作支撑，都需要能实现空间 和时间上可比的

2、可靠测量结果。 近年来，西方发达国家利用贸易技术壁垒( W T O , r F B T ) 协定，制定复杂苛刻的技术标准， 给我国造成了每年大约5 0 0 亿美元的贸易损失。其中很重要的一个原因就是我们的分析测 量能力不足，进口的产品存在问题我们测不出来，出口的产品我们测量合格，到了国外测量 又不合格。我们只能以别国的分析测量数据为准，结果必然是受制于人，不能有效保护国家 的主权和经济利益。分析测量能力已成为国际贸易竞争与合作的资本和筹码。 显然，提高国家科技创新能力、改善人民群众的健康医疗水平，保护生态环境，打破 国际贸易中的技术壁垒等，都需要分析测量技术作支持。 二、全球测量参考体系 要得

3、到可靠、可比、有效的分析测量结果，同时满足分析测量的诸多要求，并能证明 其结果的质量，特别是通过测量结果的可信度来证明结果的适宜性，就要研究其相关因 素的相互作用原理，用系统理论来解决这个问题。从分析测量的技术特性出发，最根本的 一点就是建立测量结果与参考标准联系起来的“溯源性”，即将所有的独立测量结果都联 结到一些共同的、稳定的参考或测量标准上。测量结果可通过与其参考标准建立的联系 进行比较。 - 2 8 4 中国计量论坛( 2 0 0 5 昆明) 论文集 国际通用计量学基本术语( V I M ) 将溯源性定义为： “通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够 与

4、规定的参考标准。通常是国家测量标准或国际测量标准联系起来的特性。” 从这个定义可看出。这需要在国内和国际两个层面上共同努力，制定可被广泛接受 的参考标准，同时还需要各实验室能证明与这些参考标准所建立的必要联系。 目前各国政府和国际组织正在积极努力地推进全球测量体系的形成，这是一个网络 系统，要遵循全球相同的准则，即相同的单位制( S I ) ，国际认可的标准与程序以及相同的 测量不确定度评定。通过国际比对的实施，实现对测量标准的一致性。 欧洲计量组织久美洲计量组织以亚太计量组织 N I S T 商业参考 物质生产商 欧洲参考实验室)美国参考实验室)窭燃 图1 全球测量体系的组成 从图1 可看出

5、，这个体系是由技术要素、组织要素以及必要的程序等组成的。通过国 家或地区的参考实验室与计量组织和机构的纵向可比，计量组织和机构之间的横向可 比实现测量结果的可比。 分析测量中涉及的分析测量所包含的化学量值通常是从一系列不同种类和来源的 标准物质和参考数据中得出的，要求确认同一性并测量被测量，在测量复杂基体时，基体 还可能对测量对象的表观值产生影响。因此这就需要建立的国家分析测量系统要针对领 域或专业特点，建立相应的领域参考测量系统。这是国家分析测量系统在领域( 专业) 中 的具体表现。 由于获得能溯源的分析结果是在一个由测量程序和校准器相互作用组成的校准( 溯 源) 层级链中实现的，这个过程要

6、在一个校准实验室也就是( 领域或行业) 参考测量实验室 - 2 8 5 - 中国计量论坛( 2 0 0 5 - 昆明) 论文集 中实现。在这个测量参考中，为实现对测量过程的校准和控制，每个测量和检测实验室要 选择运用适当的测量和参考标准并证明其使用的测量和参考标准是适当的。根据测量目 的不同，实验室和所使用的测量和参考标准是有级别的。在分析测量的某些领域，现在已 经有一个正式的( 经常是法定的) 要求，就是要求实验室引进质量保证措施来确保其能够 提供所需质量的数据。这些措施包括：使用经确认的分析方法、使用规定的内部质量控制 程序、通过根据I S 0 1 7 0 2 5 进行的实验室认可等。过去

7、曾经把重点放在通过特定方法获得的 结果的精密度。而不是对所定义的标准或S I 单位的溯源性。这就导致使用“官方方法”来满 足法定要求和贸易要求。但是，因为现在要求必须建立结果的可信度，所以要求测量结果 可以溯源到所定义的标准，如S I 单位、标准物质或所定义的方法或经验方法。 在实现全球测量体系的过程中，首先就是在各国建立本国的分析测量系统，实现本 国测量的一致性，同时，在国际或区域组织的关键比对中实现分析测量结果的在全球范 围内的可比。因此，各国的领域参考测量系统的形成是全球测量体系的技术基础和组织 基础，是实现全球测量体系的必经之路。 三、领域参考测量系统 1 领域参考测量系统的概念 图2

8、 美国胆固醇测量参考系统 2 8 6 - 中国计量论坛( 2 0 0 5 昆明) 论文集 从国际通行的做法看，分析测量的领域( 行业) 参考测量系统的建立是实现测量结果 可靠、可比、有效的基础，发达国家已经按照各自的分析特点形成特有的参考测量系统， 并对其进行长期的评价。以美国的胆固醇测量参考系统为例，从1 9 6 7 年至今，这个系统不 断完善( 、狈0 量不确定度由没有标准，估计为1 8 ，降到3 ) 使美国的胆固醇测量费用每年 节省1 亿美元以上( 可引用胆固醇教育计划中的图示来说明) 。 在这个系统中，美国的国家计量实验室、美国疾病控制中心、医院及临床实验室发挥 着各自的作用。 图3I

9、 S 例R E M C O 绘制的化学测量溯源图 在这个体系中，不同等级的标准物质和不同类型的实验室形成了体系的层级。溯源 和传递是在不同层级实验室间进行的，通过量值的传递和溯源，构成了一个完整的量值 溯源与传递体系。 由图3 的R E M C O 绘制的溯源图可以演化出领域分析测量参考系统图。 国家标准物质 一研究中心等 国际组织 伯际比对 国家计量实验室 标准物质ll 参考方法 各种化学测 量的权威 行业参考实验室Il 行业参考实验室Il 行业参考实验室 日常检测实验室JI 日常检测实验室l1 日常检测实验室 图4 各领域( 行业) 分析测量参考系统通用模型 2 8 7 中国计量论坛( 2

10、 0 0 5 昆明) 论文集 从图4 中可清楚地看出它所包括的技术要素和组织要素等。这个参考测量系统需要 满足的条件是： 国家国际规则和指南 拥有证明过的专门专家和测量能力的参考实验室 国际公认的参考测量程序( 方法) 标准物质 客观的( 外部) 质量控制方案 这是一个技术和组织的结合，是通过技术和服务连接起来的实验室网络。 2 技术要素和组织要素 ( 1 ) 技术要素 在这个领域参考测量系统中，所包含的技术要素主要体现在标准物质以及参考方 法、测量程序上，根据分析目的的不同，它们具有不同的等级，并由不同级别的实验室来 提供和使用。 溯源性的建立是以S I 单位为基础的，通过建立从用户到国家计

11、量实验室之间的纵向 溯源，以及各国计量实验室间、校准，检测实验室间在不同测量等级上的横向联系实现测 量溯源性，溯源是在不同层级实验室间进行的，标准物质是化学测量量值传递的主要形 式。S I 基本测量单位是统一标准物质量值的“标度”，它体现了测量的最高准确度，是确定 标准物质量值并进行溯源与传递的基础。 实际上，分析方法、标准物质的合理使用，也就是合理地应用国家，国际规则和指南， 应用国际公认的参考测量程序是各层级实验室分析测量能力的体现。 ( 2 ) 组织要素 领域参考测量系统的组织要素是国际组织、国家计量实验室、领域参考实验室、日常 检测实验室等。 实验室根据其作用不同具有不同的层级，其功能

12、也是不同的。 国际组织 1 9 9 9 年签署的米制公约成员国的多边互认协议，通过国际组织开展的国家计量实验 室间测量标准的国际比对，从国际和国内两个层面上逐步提高各国测量系统的可比性。 国际计量局B I P M 还提供这些比对的量化信息。 国际组织包括物质量咨询委员会C C Q M 、区域计量组织R M O s 等。 - 2 8 8 - 中国计量论坛( 2 0 0 5 昆明) 论文集 国家计量实验室 领域参考测量系统的高端实验室是国家计量实验室，这是一个虚拟实验室，应该是 我国的国家标准物质研究中心与该领域相应权威测量实验室的联合体。要能确保标准物 质所赋的值满足：由定义的参考方法决定的溯源

13、性；与此关联的特定的不确定度。 国家计量实验室主要承担的任务为： a 不断地发展已有的基准测量方法和标准物质； b 不断地开发新的参考方法和更高计量要求的标准物质来满足新的需求： c 与其他国家的计量院合作建立测量服务的等效一致( 如关键量国际比对) ； d 及时发布等效度内的信息；、 e 参加全球参考实验室网络。 领域参考测量实验室 对于领域参考实验室则要满足下列条件： a 必须保证比日常检测实验室计量水平高： b 这个计量水平应该能够满足日常检测实验室的检测需要； c 作为分析能力的核心，参考实验室具有该领域最高测量能力，可以认为是专家机 构，对某个定义的分析物的定量，使用最好的、国际公认

14、的程序； d 是高度专业化的实验室。 主要任务是： a 主要负责用适当的分析方法为标准物质的目标值进行赋值； b 研究并提出日常分析用分析方法与所建立的参考方法之间的分析偏差的程度。如 果没有参考方法，则建立与比对方法之间的分析偏差的程度； c 协助研究新的或已有的测量程序所涉及的真值： d 校准、内部质量控制、外部质量评价提供标准物质准确( 真、精确的) 的值及其不确 定度： e 政府、企业和进行外部质量评价的组织或特殊实验室提供咨询。 日常检测实验室 所有从事日常检测的实验室，要能根据分析要求，采用合适的程序完成化学测量。获 得有效的测量结果并出具合格的报告。 上述这些各层级实验室通过比对

15、校准链实现了分析测量的溯源。 一2 8 9 中国计量论坛( 2 0 0 5 昆明) 论文集 ( 3 ) 参考系统的作用机制和功能 在这个体系中，不同等级的标准物质、参考方法、测量程序和不同类型的实验室形成 了体系的层级。通过量值的溯源和传递来实现量值的关联，这是在不同层级实验室间进 行的，标准物质是化学测量量值溯源和传递的主要形式。标准物质只有与某种程序结合 形成一个比较过程，才能完成一个层级的溯源和传递。各层级的标准物质和使用各类程 序( 检定或校准方法、测量方法和比对方法) 的实验室是实现测量结果的可比性和溯源性 的两个基本要素。 测量量值传递的主体是政府主管部门授权的法定计量机构，受体是

16、各领域的测量器 具使用者。量传的主要方式是检定，政府通过制定行政和技术法规来推动。 溯源的主体是各类测量执行者，包括各类检测实验室、校准实验室、参考实验室和其 他用户。这些测量执行者为在竞争中取得优势，必须保证测量结果的可比、可靠、有效，因 此对溯源有强烈的需求。溯源行为的实现是由市场制度来推动的。量值溯源的主要方式 是校准或测量方法的比较，执行主体也主要是测量用户本身和提供校准检测服务的实验 室，溯源的执行者和受益者是统一的，与量传方式相比更具有主动性。 随着我国市场经济体制的建立和不断完善，对溯源的需求愈来愈强烈。在校准和检 测技术市场逐步开放后，势必造成一个竞争与发展的局面，这将对领域测量参考体系的 建设，不断改善测量结果的质量和有效性起到积极的促进作用。 四、建议和展望 2 0 0 1 年中国加入了w r o ，按照我国政府的承诺，检测服务市场应在人世三年后全面 开放。国外检测服务机构的进入，对于长期受计划经济体制影响的分析测量系统来说是 一个十分严峻