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千人专家周振:“捕捉”PM2.5污染源一小时即可

来源:南方日报  作者:吴少敏 杜玮淦  2017-07-26 14:55:10


    技术人员使用在线单颗粒气溶胶质谱仪测试空气中的PM2.5成分。


近年来,“灰霾”影响了市民日常生活,也让越来越多市民关注一个专业术语“PM2.5”。

国家“千人计划”专家、暨南大学教授周振创办的中国第一家专业质谱公司——广州禾信仪器股份有限公司(以下简称“禾信仪器”),花大力气转化科研成果,研发制造的空气PM2.5监测“神器”已在全国100多座城市应用。

近日,记者实地探访了位于广州科学城的禾信仪器,利用空气PM2.5监测“神器”在线单颗粒气溶胶质谱仪,可在一小时内精确地“捕捉”到污染源,破解了空气污染治理的世界性难题。

创办中国第一家专业质谱公司

如果一项工作做到极致,满分是1分的话,那么研发质谱仪的每一项成果都要达到0.9分以上,且最终要数十个甚至上百个0.9分的叠加,才能做出一台质谱仪——周振形象地说明了质谱仪研发的难度。

“咚”……至今,想起那声清脆钟声,周振依然心潮澎湃。今年4月,周振带着15人团队在北京敲钟,见证禾信仪器挂牌新三板这一里程碑时刻。

从零开始,到缔造一家高科技上市企业,周振用了13年时间;但“做中国人的质谱仪器”的梦想,却早已在他心中燃烧了26年。

1991年,在厦门大学读仪器工程专业的周振,开始接触到质谱仪。据介绍,质谱仪用于观测“看不见的世界”,直接测量物质的原子量和分子量,是现代科学研究最重要的基础工具之一,也代表着一个国家在高精尖科学技术的水平。据统计,在国民经济发展中,环境、药物、食品和国家安全等60%以上的领域,都涉及使用质谱仪进行监测检测。但国内使用的质谱仪,几乎全部依赖进口,每年进口额达到上百亿元。

“为什么不研发中国人自己的质谱仪?”周振心中一直有这样的疑问。而随着研究的深入,周振发现:质谱仪的研发是一项系统工程,涉及数理化、机械、电子、计算机、真空、材料等各个科学领域。“如果一项工作做到极致,满分是1分的话,那么研发质谱仪的每一项成果都要达到0.9分以上,且最终要数十个甚至上百个0.9分的叠加,才能做出一台质谱仪。”周振形象地说明了质谱仪研发的难度。

在厦门大学获得化学博士学位后,1998年周振赴德国攻读物理学博士,继续向高精尖的质谱仪器研发前进。周振说,在德国他得到无网反射飞行时间检测器和垂直引入式飞行时间检测器专家的指导,并在2000年成功研制了垂直引入式飞行时间质谱仪,技术指标为当时国际同类仪器的最高水平。

从2000年起,周振开始往返于欧美与中国,希望把这一技术在中国实现产业化。在2002年的中国广州留学人员科技交流会上,周振做了一个报告,提出“做中国人自己的质谱仪器”的目标。周振说,中国科学院院士傅家谟院士在听完周振的研发思路之后,很快便决定支持他们研发国产质谱仪,并个人资助20万元作为启动经费。”

2004年,周振从美国携带家眷,拎着一箱资料和一箱价值10万元的零件,带上10万元存款,来到广州创办中国第一家专业质谱公司——禾信仪器。

 破解追溯PM2.5污染源难题

没有质谱仪之前,要找到PM2.5的污染源,要离线采样、实验室分析、模型计算等,需要耗费数百万元和半年时间。但现在通过在线单颗粒气溶胶质谱仪,一小时内就能精确地“捕捉”到PM2.5的污染源。

走进禾信仪器的办公楼,墙上的红字映入眼帘——做中国人的质谱仪器。

在质谱仪研发实验室内,安静却紧张忙碌。技术人员正在使用一台在线单颗粒气溶胶质谱仪,测试空气中的PM2.5成分。空气一穿过,仪器屏幕上快速地显示出多种有机物、重金属等污染物质的变化信息。

“没有质谱仪之前,要找到PM2.5的污染源,不仅需要耗费数百万元,而且花费半年时间。”周振说,“现在通过在线单颗粒气溶胶质谱仪,一小时内就能精确地“捕捉”到PM2.5的污染源。”

在成功研发出在线单颗粒气溶胶质谱仪前,周振走过了一段艰辛的创业路。像很多创业公司一样,很快遇到了资金、人才瓶颈。公司里只是一个4人团队,账户上有百万元研发资金,但两年后遭遇资金寒流,公司账户上只剩下2万元。“一边勒紧裤腰带过日子,一边没日没夜搞研发。”周振用这句话说明创业期迈过的“坎”。

拐点出现在2009年。这一年,周振入选了国家“千人计划”;差不多同期,广州科技风险投资给了第一笔股权资金500万元,公司的资金压力慢慢缓和。

2010年,周振团队推出国内尖端商品化质谱仪器——在线单颗粒气溶胶质谱仪,应用于环境监测,解决灰霾污染源在线解析这一世界性难题。2014年,环保部下发了《关于开展第一阶段大气颗粒物来源解析研究工作的通知》,寻找污染物源头的工作拉开序幕,大部分省会城市要在2015年底,地级以上城市要在2016底摸清PM2.5的主要来源,利用在线单颗粒气溶胶质谱仪进行PM2.5在线源解析,成了关键突破点。

“没有质谱仪之前,我们检测空气的PM2.5污染源,要离线采样、实验室分析、模型计算等,需要耗费数百万元和半年时间。现在通过在线单颗粒气溶胶质谱仪,一个小时内就能精确地‘捕捉’到空气中PM2.5的污染源。”周振说。

如今,在线单颗粒气溶胶质谱仪已在100座城市应用,监测空气中的PM2.5污染源,为国家治理环境节约上百亿元,并且在多个盛会中,在监测空气质量方面发挥了不可替代的作用。

打造质谱仪研发世界级“军团”

近两年来,广东出台多项激励科技创新的政策,给高校科研人员“松绑”,引导高水平大学、高水平理工科大学建设单位和科研人员,主动对接服务企业转型升级和区域经济发展,为创新驱动发展提供人才、智力和技术支撑。

在实验室里,周振指着另外一台大型质谱仪说,“历时6年时间研发,这台国家重大科学仪器设备即将‘出生’。”

2011年,禾信仪器牵头启动国家重大科学仪器设备开发专项,吸引了14家知名大学和研究所参与,研发国内首台广泛用于制药、临床试验等领域的新型高分辨率杂化质谱仪。

像这样,由一家民营企业牵头国家重大科学仪器设备开发专项,联合高校和科研院所研发新型高分辨率杂化质谱仪,并不多见。近两年来,广东出台多项激励科技创新的政策,给高校科研人员“松绑”,引导高水平大学、高水平理工科大学建设单位和科研人员,主动对接服务企业转型升级和区域经济发展,为创新驱动发展提供人才、智力和技术支撑。

“现在大学教授有成果就可以大胆地转化。”周振笑着说,公司迅速发展、快速上市,得益于暨南大学高水平大学建设的大刀阔斧改革:学校下大决心、花大力气鼓励科研成果转化,彻底破解产学研的“两张皮”问题。其中,周振发挥了双重“身份”优势——既是大学教授又是企业老板的他,打通了科研成果转化的“最后一公里”,实现了政府引导、高校科研成果、市场前沿、用户应用及社会贡献的无缝对接,服务于地方经济社会、创新驱动发展。

禾信仪器研发投入占营业额的36%,坚持以技术为发展驱动力。如今,团队成员从当初4人增加到今天的240人,其中博士14人、硕士78人、国外兼职教授3人、院士顾问5人,形成了国内最大的质谱仪研发、生产和销售“军团”。

禾信仪器发挥灵活机制,多方合力研发新一代质谱仪。至今,禾信仪器承担了3项国家“63”计划、2项国家重大科学仪器设备开发专项、4项省部级重大科技项目,并与多所顶尖高校和科研院所合作,完成中国新一代质谱仪自主创新研发。

“用一颗火热中国心,做中国人的质谱仪器。”周振表示,未来几年内还将推出两三款商品化质谱仪器,整体技术水平都属于国内首台或国际首创。

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