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        “跨界”科研讓他靈光一閃 從微生物里找出水污染的克星
        時間:2020-09-15 14:50:43

        人物檔案

        周少奇,教授、博士生導師,貴州科學院副院長、院學術委員會副主任。榮獲國家“萬人計劃”領軍人才、國家重點研發計劃項目首席科學家、國務院政府特殊津貼專家、國家“有突出貢獻中青年專家”等榮譽,主持完成國家及省部級重要科研攻關與示范項目50多項,形成國內外專利120多項,發表期刊學術論文410余篇,多項科研成果獲國家科技進步二等獎等獎項。

        他突破國際上生物脫氮研究領域120余年無法逾越的難題,讓自己的新技術推廣應用于城市污水、煉油廢水、垃圾滲濾液和農村污水等領域的污水治理工程。

        正是微生物催生了奇妙的反應,中華民族的祖先釀造了美酒瓊漿,古埃及人做出了美味的面包。而他,則從中破解了水污染的治理密碼。9月3日,在2019年度貴州科學技術獎勵大會上,他從貴州省委書記孫志剛手中接過了最高科學技術獎的證書。從臺下走上頒獎臺,只有幾米之遙,但他的科研之路,卻整整走了20多年。

        突破國際上生物脫氮研究領域120余年無法逾越的難題,讓自己的新技術推廣應用于城市污水、煉油廢水、垃圾滲濾液和農村污水等領域的污水治理工程,他以科技之手,描摹美麗中國。

        他就是周少奇,貴州科學院副院長。

        “跨界”科研讓他靈光一閃

        中國著名科學家錢學森晚年提及創新人才培養時,曾回憶起自己年少時既學理科又學繪畫和音樂的經歷,他認為藝術上的修養對他后來的科學工作很重要,開拓了他的科學創新思維。

        這就是“跨界”的妙處,對此周少奇深有體會。作為理工男的他,從中學時代就對哲學、歷史比較感興趣。從本科到博士后,周少奇橫跨了化工機械、工程力學、發酵工程和生物化工等幾大專業,成為我國發酵工程學科培養的第一位博士后。

        之后,周少奇將研究方向鎖定在環境工程上。1996年,周少奇到香港大學從事環境生物技術方向的博士后研究,在導師方漢平教授的指導下,從未涉足過環境專業的他,從環境污染與治理的基本概念學起,一邊看教科書,一邊做實驗,很快就入了門。

        早在20世紀80年代,隨著我國開始新一輪的工業化進程,周少奇就注意到了日趨嚴峻的環境問題。尤其是不斷推進的城市化進程,讓城市污水的排放量迅速增加,但在相當長的時間里,全國城市污水處理率僅為50%左右,由氮磷超標引起的水體富營養化日益突出,而傳統工藝同步脫氮除磷效率嚴重偏低,往往還需輔以化學藥劑,容易造成水體污染。

        面對污水中氮磷處理這一技術瓶頸,有沒有可能另辟蹊徑?這時候,跨學科研究讓周少奇靈光一閃。

        周少奇說,只要環境適當,一個細菌在晝夜間可以繁殖出數十億個。微生物和人一樣,維持生命也需要消耗營養物質,包括有機物、氮、磷和其他營養元素,甚至微量元素。如果能從微生物中找到氮磷克星,一切便迎刃而解了。他堅信,將之前所學的生物技術應用到環境工程上,一定會找到一個突破口。

        翻越一座百年科技高峰

        周少奇的跨學科背景,果然發揮了意想不到的作用。通過脫氮微生物,周少奇率先在高氨氮垃圾滲濾液里看到了神奇的功效,然而,傳統理論和教科書并不能完全解釋他看到的現象,即有微生物能以氨氮為電子供體、硝氮為電子受體實現生物脫氮轉變為氮氣,他將其命名為“硝反硝”反應。周少奇不知道的是,他無意間發現的,正是近20多年來風靡學術界的厭氧氨氧化反應,遺憾的是,當時找不到相關參考文獻,導致他未能及時發表論文。

        1998年,經過1000多個日夜的實驗和分析,周少奇在國際上率先提出了具有跨時代意義的理論——生物脫氮電子計量學。此后10年間,他不斷研究和摸索,相繼獲得了生物脫氮過程的一系列電子計量方程和系統計量模型,解決了國際上生物脫氮研究領域120余年無法逾越的難題,為環境污染治理、水體富營養化控制與生物脫氮研究與應用提供了理論基礎。

        由于周少奇的研究太超前,在相當長時間里,他遇到了前所未有的困難,不過即便到了拿工資倒貼科研的份上,周少奇也從未有過絲毫退縮的念頭。來自外界的質疑之聲,也并沒有中斷。從理論到應用,還有很長的路要走。周少奇面臨一個現實的問題是:如何證明自己。

        不怕吃閉門羹,周少奇主動找設計院和企業合作。這樣,理論很快變成了圖紙,由此衍生出的一系列新工藝和實用技術,被應用于全國20余個省區的實際工程中,并取得了巨大的經濟效益和環境效益。2009年,周少奇主持研發的“含氮有機廢水生物脫氮新技術與工程化應用”項目榮獲國家科技進步二等獎。去年,周少奇問鼎何梁何利基金科學與技術創新獎,成為繼宋寶安院士之后的貴州第二人。

        “被逼上梁山”的周少奇無意間打通了科技創新的全鏈條,這也是他特別看重創新鏈條和創新生態的原因所在。他眼中的“技術創新鏈”或“鏈式科技創新”,涵蓋了科學理論創新、技術原理創新、工藝創新、設備研制、裝備研發、工程示范、產業化應用等諸多環節。“很多的科研成果之所以走不出實驗室,就是因為沒有打通成果轉化的最后一公里,沒有打通創新鏈中的‘堵點’。”周少奇說,對于工程學科而言,有價值的學術成果要先實現“六化”(即工藝化、設備化、裝備化、工程化、產業化、社會化),才能最終實現實用化。

        大地才是真正的實驗室

        周少奇是一個實用主義者,在他看來,科研成果如果不能直接服務于社會經濟發展,就不能體現出其應有的價值。“著眼于實際應用的科研成果,往往更有生命力。像牛頓的經典力學與萬有引力定律、愛因斯坦的相對論和質能公式等,最終都實現了成果轉化和實際應用。”

        要服務社會,就要敢于走出書齋和實驗室,把論文寫在大地上。

        2002年,周少奇由中組部選派到貴州省環境保護局掛職,任局長助理。當時,貴州省的城市污水處理建設剛剛起步,周少奇踏遍了貴州85個縣市區,在污水處理技術的推廣示范和產業化應用上,大展拳腳。

        2012年6月,周少奇成為貴州“成龍配套”引進的緊缺高層次人才,從廣東來到貴州工作。針對困擾西部地區60多年的農村污水處理與資源化技術難題,他作為首席科學家領銜提出技術創新方案,獲得2016年國家重點研發計劃專項支持,而他和團隊取得的重要突破和創新成果,為西部農村污水處理提供了強有力的科技支撐。

        在貴州,“大生態”是三大戰略行動之一,周少奇接連打了不少漂亮仗,其中包括威寧草海之役。

        9月的威寧草海,煙波浩渺,天水一色,鳥兒在水面上歡唱翱翔。這個藏在貴州高原上的湖泊,是與青海湖、滇池齊名的全國三大高原淡水湖之一,但在過去的幾十年間,隨著人口增多、人類活動頻繁,威寧草海一度瀕臨消失。為此,“搶救威寧草海”上升到了國家層面。經過幾年的綜合治理,如今,威寧草海再現碧波蕩漾,這讓周少奇很是欣慰。

        擦亮這顆高原明珠,截污凈湖功不可沒。可一開始,截污效果并不理想,為此周少奇帶領團隊提出創新方案,獲得國家有關專項支持,通過工程實施促進了威寧草海周邊的污水處理設施建設。

        有趣的是,城市污水處理也好,農村污水處理也罷,周少奇都喜歡把自己的博士生或碩士生派駐到工程現場,以便開展針對性的實驗和研究。20多年來,周少奇指導培養了150多名博士生和碩士生,他們超過80%的研究課題是在工程現場進行或具有工程實際應用背景。

        “這樣獲得的科研成果具有實踐性和實用性,能指導工程實踐,易于實現成果轉化與產業化。”周少奇說,對于一個環境科學家來說,用生物技術手段踐行“綠水青山就是金山銀山”的生態理念,責任重大,使命光榮。

        (記者 何星輝)

        關鍵詞: 微生物 污水治理

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