应对有毒化学污染物向人类生存环境的挑战—访国家自然科学二等奖获得者江桂斌

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分享： 2006/06/14 10:25:51

　在中科院生态环境中心的一间宽敞明亮的办公室里见到刚刚获得“国家自然科学二等奖”的江桂斌研究员，这是一个普普通通的下午。在见他之前我看到这样的简介：
江桂斌，男，1957年生，973POPs项目首席科学家，博士，研究员，1989-1991和1994-1996分别在加拿大国家研究院化学所和比利时Antwerp大学化学系完成博士论文和博士后研究，主要研究领域为环境分析化学、环境化学和生态毒理学。
　　这短短的几行文字是我对江博士最初的了解。
　　2004年2月20日上午，2003年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行，分析测试领域捷报频传，由湖南大学俞汝勤院士领衔的“复杂体系成分分析及波谱结构解析的化学计量学研究”和以中科院生态环境中心江桂斌博士为首的“有毒化学污染物形态研究中的联用技术、方法学及相关机理”两项成果同时获得国家自然科学二等奖。
　　国家科学技术奖励评审委员会对江桂斌博士等人的研究成果是如此评价的，“该项目在有毒化学污染物形态测定中的各种新的联用技术、方法学及其相关机理方面取得了突出成绩，若干方面的研究处于国际领先水平，并引发了大量的引用和后续研究”。
　　当问及这个奖对于他的意义时，江博士显得非常平和，表示将会把这个奖作为对自己阶段性工作的肯定和鼓励，同时强调课题组所面临的后续研究工作依然十分艰巨，决不能因为获奖而有丝毫懈怠。
　　江桂斌博士获奖的课题是“有毒化学污染物形态研究中的联用技术、方法学及相关机理”。从80年代后期，江博士就开始了这方面的研究。他介绍说，有毒化学污染物引起的环境问题已成为21世纪影响人类生存与健康的重大问题。化学污染物的毒性主要取决于该物质在环境中存在的形态。有毒化学污染物形态的检测方法是研究这类物质环境化学过程、毒性特点与健康风险的关键性制约因素。在现有技术中，尚没有成熟方法能够单独用于痕量元素形态的准确测定。因此，我们主要是围绕方法学机理，联用和特效检测技术等方面开展研究。
　　江博士指出，从有毒化学污染物分类来讲，主要有这么几类：首先是以C、H化合物为主的有机物；其次是重金属元素；第三是有机金属化合物。其中，重金属和有机金属化合物的毒性是取决于其形态，而不是仅仅取决于总量。因此测定不同形态的化合物的含量及其形成机理就显得十分重要了。而现有的分析方法却无法满足这一需要，譬如：像ICP-MS、原子吸收这样的仪器做重金属的总量测定是完全没有问题的，但它们无法解决重金属形态的问题，因为这些仪器没有分离功能，所以需要发展一些新的分析测试方法。而从分离的角度看，色谱技术恰恰能很好的解决这个问题，可以把不同的化合物分离开，但是，现有色谱的检测器对重金属化合物的检测灵敏度又很低。在这种情况下，我们提出了把光谱的高灵敏度检测技术和色谱的分离技术结合起来，实现两种分析技术的优势互补，这也是我们这个项目中的核心技术。
　　谈到这里，江博士给笔者举了个例子。譬如：某些自然环境中的金属，如果在其环境周围没有其他因素影响（如微生物的影响，化学的作用等），本身是稳定的，也是安全的。但一旦受到周围环境因素的作用（如甲基化作用），这个金属就有可能转化成为甲基金属化合物，那么这个金属就带有有机基团，成为有机金属化合物，而有机金属化合物就有可能进行生物积累，譬如可以富集到鱼体里，这样的鱼被人食用后对人体是非常有害的。同时金属形成有机金属化合物后沸点会减低很多，易于挥发，而挥发就表明其可以参加大气循环，就可以远距离传播，从而对人类生态环境造成严重危害。
　　而我们开发的低温色谱技术主要就是针对金属氢化物，金属甲基化合物分析的。为什么叫低温色谱呢？因为这些化合物的沸点一般在50℃以下，沸点较低，常温下多为气体形态，用常规色谱很难分离，需要降低色谱操作温度。我们开发的低温色谱技术最低控温范围可达-15℃~-50℃，它有别于常规色谱的色谱炉控温，是通过电控的方法来控制温度的，我们把毛细管色谱做在一个很小的电器元件上（4cm×4cm），既可以升温，又可以降温，很好的解决了这类化合物定量测试的问题，并可以进一步研究形成这些化合物的过程。这对研究大气循环，地圈及生物圈循环具有极为重要的意义。
　　同时，江博士反复向笔者强调，虽然色谱-光谱联用技术是该项目的核心技术，但绝不能孤立地看待，整个项目其实是一个系统工程，从样品前处理过程、分离过程、测定过程、数据分析确定过程、质量保证过程，每一个环节都非常重要，都做了大量工作。就拿质量保证过程来说，我们共开发出了7种环境标准物质，均被定为国家一级物质，在国内外得到推广使用。再譬如，从光谱检测技术方面而言，为了适应色谱-光谱联用技术的需要，我们开发了电热石英原子化器以取代传统的石墨炉。大家知道，石墨炉采用的是脉冲加热，瞬间可以达到很高温度，但原子化温度持续的时间很短，而我们现在做的是针对不同形态金属化合物的分析工作，要和色谱联用，这就需要原子化温度能持续一个相对较长的时间，这样一来石墨炉就很难符合要求了，这就需要有一个能够恒温的原子化装置来替代它，这也是我们采用石英管作为原子化装置的主要原因。
　　特别值得一提的是，江博士向笔者谈到了样品前处理在当今分析测试工作中的重要性。江博士认为，随着仪器自动化程度的提高，分析测试工作中的大部分工作量将会集中在样品前处理过程，样品前处理的好坏直接影响最后所得到的分析结果，因此我们在这方面也做了一些探索性的工作，譬如我们开发的流动注射预富集技术。作为样品传输和样品前处理的一个平台，流动注射技术是非常实用和方便的，我们在此基础之上将传统的流动注射技术和膜富集技术结合起来，形成二次富集，这样就可以对一些清洁样品（例如：水样）自动富集，还可以设定富集时间，大大提高了样品处理的自动化程度。
　　在整个采访过程中，江博士一再表示，荣誉是属于课题组全体同志的，并多次提到其他同志在这个项目中所作出的巨大贡献。譬如：严秀平教授在原子光谱机理、倪哲明研究员在氢化物发生-原位富集、牟世芬研究员在离子色谱方法的研究与应用、韩恒斌研究员在标准参考物质方面均做出了许多开创性的工作。
　　当谈到下一步的工作设想时，江博士告诉笔者，我们目前开发的联用技术主要是侧重在原子吸收方面，今后的工作重点将逐步转移到原子荧光上来，这主要是考虑到原子荧光是我们国家较少的几种有自己特色的商品化仪器，我们希望能把液相色谱、气相色谱等技术和原子荧光技术联用起来，利用色谱分离等技术来排除样品中的干扰因素，这样就弥补了原子荧光作定性分析稍差的缺陷，再加上原子荧光价格低，将来在国内推广应用起来也会容易得多。
　　一个小时的采访时间，不知不觉的就过去了，在采访即将结束的时候，江博士又带我参观了他所领导的实验室。实验室里世界一流的分析仪器，朝气蓬勃的年轻科技工作者都给我留下了深刻的印象，这一切都使我有理由相信，中国环境分析化学领域的未来正如这悄悄走来的春天一样，一定充满阳光，充满生机，充满收获！（定稿于2004年4月）

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[来源：本网]

标签：环境污染