2010年光谱技术创新论坛在京隆重举行

2010年4月22日上午九点，由中国创新方法研究会、中国分析测试协会、中国仪器仪表行业协会、中国仪器仪表学会分析仪器分会主办，北京海光仪器公司、北京理化分析测试中心承办的2010年光谱技术创新论坛在北京友谊宾馆贵宾楼隆重举行。来自全国高等院校、科研机构、企事业单位的60余名从事光谱及其相关研究的专家学者出席了本次会议。分析测试百科网作为支持媒体应邀参加。

　　2010年光谱技术创新论坛的主题是“加强技术创新，提升光谱技术水平，推进分析测试行业的发展”。出席本届论坛的领导和专家有：中国科学院生态中心江桂斌院士、科技部条件财务司吴学梯副司长、国家标准化委员会方向副主任、科技部政策法规司苏靖处长，中国仪器仪表行业协会朱明凯副理事长、北京市理化分析测试中心刘清珺主任、北京海光仪器公司周志恒董事长、清华大学分析中心张新荣教授、东北大学王建华教授、厦门大学王秋泉教授、武汉大学胡斌教授。论坛由中国分析测试协会副理事长吴波尔女士主持。
中国创新方法研究会周元秘书长
　　首先，中国创新方法研究会周元秘书长上台致词并说到，科学工具的创新是开展科学研究和实现发明创在的重要手段，也是重要的科学资源之一。目前，我国开展科学研究和发明创造所使用的科学工具尤其是高端的科学仪器国外占有重要的比例，创新方法的重要工作之一就是开展具有自主知识产权的科学工具方法研究与实践。光谱技术是科学工具的重要分支。在分析测试仪器中占有重要的地位。光谱技术的发展对于推动创新型技术的发展具有非常重要的意义。本届光谱论坛就是为全国各地光谱分析领域的专家学者提供一个相互交流的平台。
　　国家标准化委员会方向副主任
　　随后，国家标准化委员会方向副主任在致词中谈了自己的三点感想：
第一，从举办单位组成上看，包括中国创新方法研究会，中国分析测试协会，中国仪器仪表行业协会，中国仪器仪表行业学会分析仪器学会等，涉及到科学仪器相关的方方面面，大家走到了一起，为共同推进中国科学仪器的创新而努力。
第二，关于国产仪器示范中心海光仪器应用实验室的成立，标志着中国国产分析仪器企业从模仿制造到注重应用做出了非常关键的一步，也为推进国产仪器的发展发挥了作用。
第三，关于科学仪器和物联网的感想。方向副主任认为物联网其实就是将“网”进行“物联”。网是承载信息的一个系统，“物联”才是目的。而“物联”就要靠科学仪器。但是随着物联网的发展，科学仪器将成为物联网的重要组成部分和核心。方向副主任最后又谈及了标准化在国产仪器的推广应用中的作用，指出标准化有助于提升科学仪器质量，在转化创新成果中起了重要作用，也是提升用户信心的重要手段。
　　近年来，我国具有自主知识产权的以光谱为主要产品的科学仪器有了较快的发展，同时涌现了一批国产高技术仪器企业，为了进一步促进产学研的结合，使国产光谱仪器产业健康发展，本届论坛特地邀请到科技部各有关司领导就我国的科学仪器产业政策向大家做了大会报告。
　　科技部科研条件与财务司吴学梯副司长
　　科技部科研条件与财务司的吴学梯副司长在报告“‘十二五’国家科学仪器设备自主创新型发展思考”中，从科学仪器设备自主创新的必要性、创新的总体思路以及主要措施三个方面进行了讲述。吴司长讲到，科学仪器设备自主创新对于国家发展、改善民生、产业升级均是非常重要的。
　　国家对科技的投入不断加大，其中25%以上(上千亿元)用于购置仪器设备，但科学仪器60%以上依赖进口。吴司长强调，科学仪器设备自主研发水平往往是衡量一个国家创新能力的重要标志之一。因此，应该把引领和支撑科技发展的科学仪器设备自主创新摆在“十二五”优先发展的位置，同时，兼顾民生改善和经济社会发展急需科学仪器设备的自主创新。形成从常规通用科学仪器设备到高端通用科学仪器设备，再到前沿重大科研仪器设备的“金字塔”结构。
　　关于如何提高我国科学仪器的自主创新水平，吴司长应从以下几方面入手：
1) 通过加大投资力度、促进资本融合来构建多元化投入体系；
2) 通过加强科学仪器创新企业建设、搭建公共服务平台来实施技术创新工程，壮大科学仪器产业；
3) 加强科学仪器管理和研发、强化核心部件研发；
4) 建设研发基地，培养龙头企业，加强项目、人才向基地聚集来加强基地建设；
5) 加强成果转化、应用示范。
　　吴司长还表示，十分欣慰，我国的自主创新能力在不断提高，我国自主研发的核磁共振找水仪突破了进口仪器难以解决的问题，在云南抗旱救灾中得到成功应用；我国自主研制的水质快速分析仪、食品安全检测仪等仪器已称为我国重大、突发事件的重要支撑。最后，吴司长指出，国产仪器的研发任重道远，从目前的发展势头来看，国产科学仪器的前景良好。
　　科技部政策法规司苏靖处长
　　科技部政策法规司苏靖处长在报告“构建产业技术创新战略联盟提升产业核心竞争力”中从提高企业核心竞争力的角度讲述了科技创新的重要性。苏处长强调，提高产业核心竞争力是建设创新型国家的关键环节，国家大力支持技术创新工程，目的是形成和完善产学研相结合的技术创新体系、大幅度提升企业自主创新能力同时降低对外依存度、推动企业成为技术创新主体。这一工程的当前要务之一便是推动产业技术创新战略联盟的构建和发展，一方面技术创新的深入开展迫切需要新的风险分担机制，另一方面，企业迫切需要通过合作创新提高技术创新的效率与有效性。苏处长通过全球化背景下美国半导体制造技术联盟应对区域竞争等实例加以说明了产业技术联盟的必要性。
　　传统的产学研结合存在缺乏战略层次的合作、合作的形式松散且缺乏创新成果产业化保障机制、不以知识产权为纽带等缺点。而创新性的战略合作联盟不仅克服了上述缺点，以行业企业的巨大需求为根本动力，解决行业重大关键技术，确保技术及时转化为生产力，实现资源、成果联盟共享，减少或避免重复建设等。目前，我国在煤炭、钢铁、农业等领域开展了战略联盟的试点，已初显成效。
　　苏处长表示，下一步的工作重点将集中在以下方面：
一是在振兴重点产业和培育战略性产业中，建立一批以企业为主体、产学研紧密结合的技术创新战略联盟，引领产业结构调整和优化升级；
二是创新科技管理，加大支持力度，在重大专项、国家和地方重点科技计划的实施中，推进技术创新战略联盟建设；
三是依托联盟探索产学研结合的新机制，在创新和研发活动的组织方式上取得突破，在技术成果推广应用和产业化的机制上取得突破。
　　国产科学仪器示范中心是北京市科学院和北京理化分析测试中心在北京市科委和国家科委的支持下，所搭建的一个国产科学仪器示范平台。该平台致力于我国自主知识产权的科学仪器的应用示范，从而推动国产科学仪器的健康发展。示范中心积极广泛的和国内的许多优秀的科学仪器生产厂家开展了交流合作，此次示范中心与海光仪器公司合作共同成立应用实验室，形成实验中心与仪器企业双赢的新的合作模式。随后，北京市理化分析中心主任刘清珺主任与北京海光仪器公司董事长周志恒先生共同上台，为国产科学仪器示范中心—海光仪器应用实验室举行揭牌仪式。
　　揭牌仪式结束后，大家进行了集体合影。随后多位国内著名光谱专家和教授作了大会报告，同大家一起探讨了国内外光谱仪器的发展状况、先进技术以及未来的发展方向。
　　中科院环境化学与生态毒理学国家重点实验室江桂斌院士
　　首先来自中科院环境化学与生态毒理学国家重点实验室的江桂斌院士为大家带来了《原子光谱及其联用技术在形态分析中的应用》的报告。江院士分别从形态分析的意义、形态分析方法以及色谱-原子荧光联用技术的现状及其发展这三方面介绍了光谱技术在形态分析中的应用进展。
　　形态分析指确定物质的原子和分子组成形式的过程，即指元素的各种存在形式，包括游离态、共价络合态、络合配位态、超分子结合态等定性和定量分析方法。形态分析是当前环境科学、生物化学和生命科学等领域中颇为活跃的前沿性课题。江院士总结说到不同化合物的元素形态具有普遍性、持久性、复杂性、累积性、长距离传输性、转化性、致癌和致突变性以及神经和遗传毒性这几大特性，所以对化合物进行形态分析具有十分重要的意义。
　　目前，形态分析中的联用方法有气相-光谱联用、液相-光谱联用和毛细管电泳-光谱联用这三大方法。其中液相色谱(HPLC)是最为常规的分离手段，光谱方面除了常用的ICP-MS以外，原子荧光凭借其灵敏度高、线性范围宽；选择性高、干扰少；仪器结构简单、易于小型化；价格便宜、易于普及等优势成为形态分析较为理想的一种检测器。
　　目前国产形态分析联用仪器仍存在很多问题，例如研发能力不够，应用最新研究成果的动力不足；产品单一，仪器结构类似；没有与气相色谱连用的仪器，应用元素范围有限；灵敏度与稳定性差；售后的技术保障和服务能力不够等。江院士最后指出，形态分析的需求给原子荧光的发展带来了一定的机遇，发展商品化色谱和原子荧光联用仪具有重要的意义，今后各种新的接口技术和原子化方式将成为研究的重点，要不断研发出新型的联用技术，以应用于更多的元素。
　　清华大学化学系分析中心张新荣教授
　　清华大学化学系分析中心的张新荣教授带来了报告“ICP-MS：新一代的免疫分析仪器?”。张教授介绍，ICP-MS主要是解决元素分析的问题，因此一直以来都是作为元素分析的工具。目前，ICP-MS在环境、生命科学等领域也有重要应用，张教授预测，这将为原子光谱的发展打开新的市场。报告中，张教授以免疫分析为例探讨了ICP-MS除进行元素分析外的其它应用。
　　张教授讲到，免疫分析实际上元素分析，而不是大家通常认为的生命和临床分析。经过长期探索，免疫分析的标记物从放射性同位素标记物发展到如今的稳定同位素标记。但是，稳定同位素无法达到放射性同位素同样的灵敏度，并且没有高灵敏的仪器做稳定同位素分析。而ICP-MS做同位素分析，只要差一个原子量单位就可以轻松分开，灵敏度也很高。如果用ICP-MS检测稳定同位素标记，就涉及到稳定同位素究竟能否做标记物的问题。
　　基于上述想法，张教授从2001年开始进行尝试，目的是探索ICP-MS 做免疫分析的可能性，同时想探索出能否用ICP-MS做多种物质的同时检测。研究结果证明，ICP-MS可以进行免疫分析且效果很好。张教授的相关成果发表在2001年的JAAS上。接下来，张教授用金纳米粒子标记进行ICP-MS免疫分析，因为纳米粒子有很多金原子，分析灵敏度进一步提高，研究成果发表在美国分析化学杂志上。
　　张教授提到了一件有意思的事，加拿大的Baranov教授也于2001年在同一本杂志上发表了ICP-MS 做免疫分析文章，所用的方法与张教授的几乎一样。紧接着，在2002年Baranov小组又发表文章，报道双组份免疫分析。张教授也不甘落后，做了原子质量只差1的两种同位素标记，结果证明ICP-MS一定可以做免疫分析，只要原子质量数差1就可以，并进一步做了三组分免疫分析。之后，国外又陆续报道了Baranov小组的四组分、五组分、七组分分析。张教授又做了基于ICP-MS的单粒子免疫分析，该成果发表后，证明了该方法的可行性。随后，Baranov小组用这种方法在单细胞中标记了22个稳定同位素。证明这个方法可以潜在地用于做正常细胞和癌细胞的区分。张教授指出，这在未来的发展中，可能是非常重要的。张教授说，在这场科研的“较量”中，他甘拜下风。究其原因，张教授说：“Baranov是PerkinElmer公司ICP-MS首席科学家，同时也是加拿大多伦多大学的教授，先进的仪器支撑科研是Baranov小组走在前面的关键因素，这我们存在的差距在，但我们的潜力不可忽视，科技日报报道了我国自主研发的便携质谱，希望有一天，我们的ICP-MS也能研发出便携式。”
　　东北大学分析科学研究中心的王建华教授为大家带来《砷形态分析梯度氢化物发生与分离富集》的报告。报告首先讲了梯度氢化物发生-原子吸收检测-砷形态分析，这一部分在实验中存在灵敏度不高的现象，需要再做分离富集-梯度氢化物发生提高砷形态分析的灵敏度。
　　形态分析的重要性不言而喻，砷的形态众多，所以砷的形态分析的意义也非常重要。砷是大家非常关心的重要元素，它的各种形态的毒性也各不相同。一般情况下，无机砷的毒性大于有机砷。因此，有必要找到一些合适的方法做砷的形态分析，例如等离子体质谱法、原子荧光光谱法都可以。氢化物发生与原子吸收联用同样可以做砷形态分析。
　　氢化物发生-原子吸收检测器可以方便的进行在线砷检测。它比较有效的把实验需要的各种形态(比如砷)分离出来，氢化物发生器通过适当的分离，为总砷和砷形态进行分析评价。适当浓度或样品处理程序，都能进一步改善砷形态的敏感性，在实验中可以根据氩气引入的方式不同进行设计，选出能提高灵敏度引入方式。不同价态的砷要想得到最好的灵敏度，需要不同的酸度条件，王教授通过盐酸对As(III)、As(V)和MMA的灵敏度影响为例，进行了详细说明。选择盐酸浓度为6mol/L，As(III)、As(V)和MMA的灵敏度较好，而其他形态的砷灵敏度较差，只有As(V)的10%到20%。
　　梯度氢化物发生技术使得上述情况得到改善。梯度氢化物发生是通过控制试剂浓度或其它因素，使待测各元素形态分别在各自最佳的条件下实施氢化物发生，以提高每一个形态的发生效率和测定灵敏度。通过选择两种不同的浓度梯度，分别为6 mol/L和0.6 mol/L的盐酸，其中6 mol/L的盐酸使得As(III)、As(V)和MMA灵敏度最好，0.6mol/L的盐酸使得DMA、TMA灵敏度最好。这样，在实验中，只需要变换一次盐酸浓度，即两个梯度，就使得五个砷的形态分析灵敏度都能达到最好。并比较了使用梯度和不用梯度的差别。由此可见，使用梯度氢化物发生能达到消除干扰，延长柱的寿命和提高灵敏度的效果。
　　厦门大学化学系分析科学研究所王秋泉教授
　　厦门大学化学系分析科学研究所的王秋泉教授为大家带来了《原子光谱/元素质谱基础与应用研究的点滴思考》的报告。原子光谱/元素质谱分析方法选择性高、灵敏度高，是目前最为准确的元素分析技术。王教授分别对该方法技术如何进一步提高进样效率，解决形态信息的缺失以及在生物分子领域中得以应用这三个问题介绍了自己研究思路和成果。
　　以原子荧光光谱分析为例，目前的进样技术与方法有气动雾化-火焰/ICP原子化、化学蒸汽发生(NaBH4/NaOH-HCl)—火焰(Ar-H2)/DBD以及光诱导化学蒸汽发生—火焰(Ar-H2)。王教授所在课题组在提高进样效率方面所做出的成果有：纳米TiO2光催化化学蒸汽发生-火焰(Ar-H2)/无火焰的新型原子化方法，该原子化方法可使HgII直接原子化，与传统的化学蒸汽发生(NaBH4/NaOH-HCl)相比，灵敏度有了一定的提高。王教授还介绍到采用紫外光诱导巯基乙醇也可将HgII直接原子化Hg0。
　　在金属组学元素形态信息缺失的问题上，王教授指出原子光谱与色谱/电泳技术联用便可解决该问题。例如对Se的形态分析中，采用传统的NaBH4/NaOH-HCl体系是检测不到六价Se的，但采用紫外光/纳米-TiO2光催化还原装置便可实现六价Se的检测。该方法也可对Hg元素进行形态分析，如无机汞、有机汞、甲基汞等，灵敏度也是很高的。
　　如何通过对元素的检测来定量生物分子是当今原子光谱领域的研究热点。目前的检测方法有内源元素标签生物分子的定量分析、标记多肽和蛋白的定量分析、同位素稀释ICP-MS及稀土元素标记多肽/蛋白质的绝对定量分析。
　　王教授最后指出加强基础/机理研究、扩展应用领域、标准分析方法的制定和小型专用仪器的研发和接口技术都是未来原子光谱技术的发展方向。
　　武汉大学化学与分子科学学院胡斌教授
　　最后，来自武汉大学化学与分子科学学院的胡斌教授为大家介绍了《微萃取-原子光谱/质谱分析新技术》的报告。胡教授在报告中主要介绍了液相微萃取(LPME)、毛细管微萃取(CME)和搅拌棒吸附萃取(SBSE)这三大样品前处理技术的发展状况。
　　胡教授指出LPME、CME和SBSE均具有检测快速、操作简单、成本低和环保的优势。液相微萃取(LPME)技术装置非常简单，无样品残留，但在重复性上应进一步改进。
　　搅拌棒吸附萃取(SBSE)技术的萃取相体积和表面积要大于毛细管微萃取(CME)技术，所以与CME相比，SBSE技术会得到更好的重现性和更高的灵敏度。胡教授指出CME和SBSE方法目前还存在很多未能解决的问题，例如涂层的物理性破坏以及SBSE方法涂料的有限性等。
　　除了上述三种微萃取技术以外，胡教授最后又向大家介绍了芯片磁固相萃取-ETV-ICP-MS方法，该方法可用来分析细胞中超痕量Cd、Hg、Pb，该技术由于检测限低，高富集，所以非常适用于检测生物样品中的微量元素。