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中国色谱学科的开创者与中国《色谱》之父
2011年2月21日 来源:中国色谱网 责编:肖昌佐

中国科学院大连化学物理研究所卢佩章院士介绍

  在国内外色谱领域享受盛名的《色谱》杂志创办于1984年,其创始人正是我国著名分析化学科学家、中国色谱学科的开创者——中国科学院大连化学物理研究所卢佩章院士。卢院士首开中国高效色谱研究之先河,在中国色谱领域“戎马一生”,毕生致力于以色谱为主的分析化学研究,开展气相色谱及液相色谱理论、新技术发展及其应用方面的研究,特别是在我国色谱人才的培养、色谱研究基地的创建、色谱学科的对外合作及交流上做出了卓越的贡献。

研究篇·回首色谱人生路,荣获奖励无数

  卢佩章院士于1925年10月7日出生于浙江杭州的一个书香门第之家,祖籍福建永定。卢院士生在战争频繁、民不聊生的旧中国,少年时饱经忧患,1938年杭州沦陷,当时只有13岁的他眼看着日本帝国主义的铁蹄踏入家乡,无比愤恨,不得不随家流亡到重庆,并于1942年在重庆清华中学学习,从此开始了他在祖国大西南求知、求学的生涯。

  卢老先生的父亲卢公恒早年曾留学日本,一生厌恶官、商,受父亲影响,卢佩章院士从小就立志长大献身科学,走科技报国之路。后来,他在边工作边自学的环境下,考入上海同济大学理学院化学系,在校期间又得到了汤腾汉教授、黄衡禄教授、李国镇教授的亲切教导,培养了他对化学学科的兴趣和热爱。

  1948年在同济大学毕业后,卢佩章先生留校任助教。1949年9月,在新中国成立前夕,卢先生怀着科技报国的热情,放弃了同济大学助教职位,奔赴百废待兴的东北,走进了当时新组建的中国科学院大连化学物理研究所的前身——大连大学科学研究所。

  当时,“色谱”对很多科学家而言,还是一个陌生的名词,但由于建国初期国家亟需完成从煤里制取石油这一国民经济急需的科研任务,卢佩章先生在承担了其中水煤气合成产品的分析任务后,完成了“熔铁催化剂水煤气合成液体燃料及化工产品”项目任务,并荣获中国国家自然科学奖三等奖。在此项工作中,为了克服原始低温分馏方法分析速度慢、周期长的不足,卢佩章开始了色谱分析化学的研究,从此与“色谱”缘定今生。

  后来,在新中国成立初期气相色谱研究还是空白的条件下,卢佩章先生和他的研究小组经过几百次的试验和摸索,终于在1953年我国第一个五年计划开始时,设计出我国第一台体积色谱仪,使分析石油样品的速度由原来的30多个小时缩短到不到1小时,而且所用样品量仅是原来的千分之一。这项技术迅速在全国石油化工企业普及应用,促进了石油工业的发展。

  1954年,卢先生首先把气—固色谱法的体积色谱成功用于水煤气合成产品的气体组分分析;1956年,卢先生领导开展气液色谱法取得成功,并用于石油产品分析;1957年,卢先生等成功研制出了“5701型色谱担体”,后又改进为“6201型硅藻土担体”,由大连红光化工厂生产。

  与此同时,卢佩章先生点燃了中国色谱学科研究的“星星之火”。从20世纪50年代初期,他先后开展了气相色谱及液相色谱理论、新技术发展及其应用方面的研究;1956年,在中国科学院学部委员会成立大会上,刚刚30岁的卢佩章做了我国第一篇气相色谱研究的学术报告;1959年建国10周年之际,作为新中国的一项科学成果,卢佩章在前苏联第一次色谱分析报告会上做特邀学术讲演,这个报告被苏联人编撰到色谱学专著里,随后又被德国翻译发表。 卢佩章先生的色谱研究,开创了中国科技界一门崭新学科,并和中国国防工业的发展紧密地联系在一起。

  从20世纪60年代起,在我国国防事业的需要下,卢佩章先生的研究方向开始转向国防工业。

  60年代初期,在前苏联专家撤走,我国制造原子弹最困难时期,卢佩章先生的科研小组在承担测定金属铀235和铀238同位素中气体杂质的科研课题后,在极短的时间里,完成了原子能工业应用的气相色谱研究,创建了固体中痕量气体的色谱分析,准确地测定出金属铀235和铀238这两种同位素气体杂质的含量,并从扩展到工厂实际出发,为设计新工艺流程提供了一套核原料中腐蚀气体的分析方法,保证了我国自己生产纯净的适于裂变的合格铀235,为中国第一颗原子弹的爆炸贡献出了自己的一份力量。

  1963年,在中国第一艘核动力潜艇79号密闭舱气体分析的紧急科研任务中,卢佩章先生的科研小组深入现场调查和实验,克服重重困难,通过方法研究、仪器试制和现场反复考核,将色谱技术应用到潜艇密闭舱中,研制出当时世界上最先进的船用色谱仪,以迅速、连续净化密闭舱中的气体组分,确保潜艇人员在水下长期作业的生命安全和生活需要。

  同期,为满足先进可靠运载火箭武器系统中制备高纯液氮燃料,卢佩章先生组建了超纯气体分析组,开始了长达20年的科学探索工作。他们成功研制出了当时国际上仅少数国家才能生产的新型吸附剂--分子筛,并敏锐地察觉到这种吸附剂用做催化剂将有特殊性能,使我国先于国际上其它国家成功研制出脱氧分子筛105催化剂,并建立相应的测试方法。这项工作为成功解决液氢制备的关键技术环节提供了帮助,满足了我国核工业、航天工业和电子工业对超纯气体的需要。

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  卢佩章先生的色谱研究工作在20世纪70年代遭遇了挫折。在“文化大革命”期间,他曾被关进“牛棚”,被当时的领导在报纸头版头条批判,尽管如此,卢先生依然意志坚强地坚持着对色谱科学的执着探索。“外面打枪打炮,室内灯光明亮”,为取得高浓氟气,卢先生曾和他的同事连续倒班一个多月,干得腿发软,吃的是大饼子加白菜萝卜,但也能产生这么大的干劲。

  在此时期,国际上刚刚开始高效液相色谱研究,卢先生开展了微粒型硅胶及其各种化学键合相的研究,并成功研制出高效液相色谱柱,供应国内需求;在柱系统研究方面,卢先生改进了进样和检测系统,将色谱柱效能提高10倍,并在此基础上与大连大学科学研究所内的仪器厂合作成功研制出了“K—1型高效吸附型液相色谱柱”,达到国际先进水平;在与西德合作研究的反相ODS毛细管柱中,柱效达到80万塔片;在国际上首次提出影响柱效的是柱外效应,而非管壁效应;1978年,他领导发展了“柱色谱多元组分分离理论”,荣获“中国科学院科技进步三等奖”。

  中国色谱学科在改革改革开放后终于迎来了科学生命的春天。卢佩章先生先后被任命为研究室主任、大连化学物理研究所副所长,色谱学科也被列为化物所四大重点科研方向之一。在卢先生的推动下,在“文化大革命”时期中断的“全国色谱学术报告会及仪器展览会”迅速得到回复。1984年,卢先生创办《色谱》杂志,中国的色谱工作者正式拥有了属于自己的专业期刊。

  1980年,卢佩章先生以他30年间在新中国分析化学领域,尤其是在开创色谱学科领域和利用先进的色谱分析分离技术应用到中国国防工业和中国国民经济建设中所取得的卓越成就,当选为中国科学院院士。

  20世纪80年代以来,卢院士领导开展了具有国际水平的色谱专家系统理论、技术及软件开发等方面的研究,并在研究色谱峰型等规律基础上提出了选择色谱最佳操作条件的方法,成功地应用于发展细管径高效液相色谱;在深入和系统地进行气相色谱和高效液相色谱理论研究的基础上,卢院士又领导开发出气相和液相色谱定性、拟合定量和智能优化等专家系统及其软件。这项庞大的系统工程,结合了我国老、中、青三代色谱人的汗水和智慧,能够帮助普通操作者完成平时需要科学家才能做到的复杂的色谱分离技术,到20世纪90年代中期课题才初步完成,这项工程先后荣获各种奖励20余项和“前苏联色谱学会茨维特奖”,并被誉为在色谱研究过程中具有里程碑意义的工程。

  在此期间,卢院士还精心组织各种技术力量,先后研制成功了“1000系列气相智能色谱仪”和“2000系列液相智能色谱仪”。

  2007年6月5日,在中国大连举办的第30届国际毛细管色谱会议上,为表彰卢院士对于中国和世界毛细管色谱科学技术研究所作出的突出贡献,“在本次大会的开幕会议上,中国色谱之父卢佩章教授荣获Golay奖,卢教授是获得此殊荣的第一位中国的科学家”(注:中国色谱网译自《Journal of Chromatography A》,原文为“At the opening session of the meeting Prof. Peizhang Lu,the father of Chromatography in china received the Marcel Golay Award.Prof. Lu is the first Chinese scientist to received tihs prestigious award”,作者为大连化学物理研究所许国旺研究员)。Golay奖项是国际毛细管学会为了纪念第一位发明毛细管色谱柱的Golay教授而设立,卢佩章院士是第30位获此殊荣的科学家。

  卢佩章院士自1949年以来,投身科学半个世纪多,他参加的科研课题研究不计其数,在数十年的色谱研究生涯中,在国内外发表学术论文近300篇,编写出版的专著有《气相色谱法讲义》(1964)、《HPLC微粒填料》(1980)、《中德色谱报告会文集》(1983)、《色谱理论基础》(1989)、《高效液相色谱及其专家系统》(1992)、《气相色谱法》(1993)、《气相色谱的专家系统》(1994)等,并出版了《卢佩章选集》。

  多年来,卢院士获得了许多荣誉和奖励,从1956年荣获第一届中国自然科学奖三等奖到2009年1月,他获得的各种科学奖达30多项,但他最看重的是党和中国国家给他的荣誉。卢院士曾参加1977年10月中国自然科学学科规划会议、1981年第四次和1984年第五次中国科学院学部委员大会。1999年9月18日,卢院士还参加了党和国家为研制“两弹一星”做出重大贡献的科技专家庆功大会。

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培养篇·肩负人才重任 色谱桃李满天下

  “历史的进步和社会的发展,离不开青年一代的培养,培养年轻人是社会发展永恒的主题”,卢佩章院士在他的回忆录《难忘的岁月·培养青年是历史的责任》中写道。

  卢佩章1949年9月来到大连大学科学研究院后,在张大煜院士的悉心培养下成长起来,并将色谱定为研究方向之一。因此,卢先生一向将为祖国培养色谱人才视为己任。

  从20世纪50年代起,卢佩章先生就踏上了我国色谱人才的培养之路,在从事科研任务的同时,为新中国培养了第一批色谱科研人员,其中张乐沣、周良模、林乐明曾担任过大连化学物理研究所分析室的主任或副主任,吴采樱曾任武汉大学化学系系主任。

  从1959年开始,卢佩章先生开始在全国举办第一届色谱学习班,培养了一批基层的色谱工作人员,其中许多学员后来在学术上均有贡献,不少人曾担任领导工作,特别是黄茂春先生已担任了广东师范大学校长、广东省人大代表。

  改革开放后,卢佩章先生重点转向研究生的培养。作为我国第一批培养博士生和硕士生的导师,自1978年以来,卢院士先后为祖国培养了博士生12名、硕士生16名,其中7名现已是博士生导师,1名为研究室室主任,1名为大连化学物理研究所生物技术部副部长,1名曾担任大连化学物理研究所的副所长。这其中就包括22岁即到所和卢院士共同工作,后又协助他培养研究生并于2003年当选为中国科学院院士的张玉奎先生。现如今,堪称我国色谱领域中坚力量的许国旺、邹汉法、梁鑫淼、关亚风、林炳承、张祥民、李彤等人皆为卢先生培养出来的优秀人才。

  目前,大连化学物理研究所色谱研究队伍已达到近200人,色谱仪超过300台,色质谱联用仪20余台,总价值约1亿人民币,已被公认为国际一流的色谱研究队伍和设备。

  在培养年轻一代的色谱人才时,卢院士不仅注重培养年轻人严谨的学术思想和创新精神,更注重培养年轻一代热爱祖国、热爱科学的意识。卢佩章院士曾说过:“科学家应该有一颗热爱祖国、热爱科学的心,我不相信一个追求个人名利的人,能在科学上作出更大的贡献”。

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交流篇· 与国外名流共同探索  让世界了解中国色谱

  科学研究无国界,技术的进步需要各国科学家的相互交流和合作,正如卢佩章院士所言,“搞科学研究是为祖国服务,因此研究工作者广泛及时地查阅国际科学资料和国外学者广泛交流并建立合作和友谊是必需的,而祖国的强大是我们合作的根本性基石”。

  卢佩章院士自1949年以来,投身色谱学科半个世纪多,曾到过25个国家或地区参加学术交流、讲学授课,与许多国外著名的色谱科学家都结下了深厚的友谊,建立了广泛的合作关系。

  与德国等欧洲国家的合作

  卢院士与德国的合作历史最为悠久、成果最为显著、合作最为紧密。1959年,卢院士在莫斯科参加“第一届全苏色谱会”上,会见了前民主德国当时的色谱学会主席Kaiser教授。卢院士曾在这次会议中的“前苏联第一次气相色谱报告会”上作过3个学术报告,同年被前民主德国学者H.G.Struppe在《气相色谱的新进展》一书中收录,这也是卢院士在国外发表的第一批著作。

  1979年,当时德国吐宾根大学校长及色谱学会负责人Ernst  Bayer教授来华访问,参观了大连化学物理研究所。随后,卢院士又参加了洛桑国际会议,开始访问德国,在这次会议上,卢院士结识了高效液相色谱柱研究的先驱——Saarlandes大学的Halaz教授,Halaz教授向卢院士介绍了用多阶矩法来模拟真实色谱峰的方法。

  此后,在中德合作奠基人卢院士和Ernst  Bayer教授的合作下,中德色谱人员交流频繁。Bayer教授曾派出他当时的博士生Bauer、Frank和毛细管色谱柱专家Nickelson先后来到大连化学物理研究所合作研究,后又邀请张玉奎、李秀珍、陈洪薇、王俊德、王清海等人来到德国,在Bayer教授和他的第一个博士生(时任生物化学研究所所长和医院实验室主任)Voelter教授处,以访问学者身份进行了色谱柱及毛细管液相色谱柱及在生化应用中的研究,并提出申请由德国资助400万马克在大连成立色谱生化研究分析中心的建议。在这期间,他们还与德国Biotronic等公司在仪器生产方面建立合作关系,并参观了Bruker—Franzen分析仪器公司。

  在此基础上,第一届中德色谱会议于1981年在大连召开,此后数届会议分别由中德双方承办。在第四届中德色谱会议上,Bayer教授提名和慕尼黑研究所的Kettrup建立联系,派遣卢院士的学生梁鑫淼到该所进行环境污染的研究,由于研究取得的突出成就,1983年第一家合资色谱仪器的合作也因此诞生。后来,卢院士又派张玉奎、包绵生、杨书明、于亿年和红光化工厂的工作人员到德国考察液相色谱仪和色谱柱的合作,并签订了色谱合作协议。

  随着学术交流的密切,德国色谱界还邀请卢院士作为名誉教授在德国和意大利等国讲学近一年。1988年4月10日到8月30日,卢院士作为客座教授在吐滨根大学讲学,并先后到奥地利维也纳大学、意大利Urbino大学、法国巴黎大学讲学,并在维也纳第17届色谱国际会议上作特约报告。

  北京分析测试学术报告会及展览会(BCEIA)

  卢院士曾回忆道,创办BCEIA的灵感来自于美国匹兹堡会议(Pittcon)的启发,“中国的发展必须举办我国自己的有关分析学科和仪器方面的国际会议,而美国匹兹堡会议为国际交流不以赚钱为目的,用于支持大量国际学者来参加会议,并使国际著名厂商均把当年最先进的仪器带来参展,从而吸引了广大的科技工作者,使会议原来只有几百人扩大到现在有几万人参加。它每届的主席们均以普通服务员身份来参加······”。

  1985年11月,第一届北京分析测试学术报告会与展览会(BCEIA)在北京召开,当时国际上大多数知名色谱学者都参加了本次会议,他们不仅在会上都作了精彩的报告,还和与会的众多色谱学者共同讨论了“细管径液相色谱柱的发展”这一论题。

  在本届会议的准备阶段,为邀请国外知名学者参加,Bayer教授起到很关键的作用,他不仅邀请本国的知名学者参加,并协助邀请了英国、荷兰、奥地利等国学者参加,参加本届会议的还有美国和日本的色谱学者。在此届会议期间,大会还举办了国内外知名色谱学者讲学班,并且连续举办了三届,后因经费困难而遗憾停办。

  与美国的合作

  卢院士和美国色谱领域的合作同样紧密。1980年,美国曾派遣包括李远哲在内的美国政府代表团来到大连化学物理研究所考察。同年,当时美国最大的分析仪器公司Perkinelmer公司到大连化学物理研究所进行考察。

  1982年,卢院士等人组成的中国代表团到美国参加了匹兹堡会议,同美方就BCEIA建立了合作关系。在这次会议期间,美国Perkinelmer公司展出了他们研制出的智能色谱仪,同时Water公司也和佛山分析仪器厂达成了合资建厂的意向书。

  Perkinelmer公司是与大连化学物理研究所色谱仪器开展协作的第一个美国公司,不仅早在1980年该公司总裁Atwood先生及资深顾问Etter先生为首的代表团来访我所,提供仪器,开展了色谱智能软件的研究,还多次邀请卢院士参观美国总公司,特别是与Perkinelmer公司气相毛细管色谱创始人Golay的会见。在相互的合作中,卢院士与Atwood先生结下了深厚的友情。

  Varian公司也曾与卢院士合作紧密,主要原因是该公司和卢院士一样开展了智能色谱的研究。Varian公司的创始人Packard先生不仅参加了第二届BCEIA和第二届国内外知名色谱学者讲学班,作了有关专家系统的报告,并邀请卢院士到美国参观了他们公司和他建立的色谱专家系统。

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  与前苏联及前捷克斯洛伐克的合作

  1959年,卢院士受中国科学院的派遣到苏联科学研究院进修半年,在Rogingskii(罗金斯基)院士的指导和他的助手雅诺夫斯基亲自帮助下,学会了搞放射色谱,随后又将整套仪器赠送给大连化学物理研究所,同时开展离子化鉴定器的研究。而苏联色谱学会创始人茹霍维茨基教授邀请卢院士作全苏第一次色谱学会大会报告,并送给卢院士他的色谱专著,书中引用了卢院士等人的研究成果。

  1990年,在当时的俄罗斯色谱学会主席Sakodynskii教授的邀请下,卢院士重访俄罗斯,不仅被授予了茨维特奖章,还签订了两国色谱协会的协议,并两次组织代表团到中国参加BCEIA会议。

  与日本的合作

  卢佩章院士认识的第一位日本色谱学者是1949年到大连认识的反对日本侵华战争的学者滨井专藏先生,他们一起共同进行了水煤气合成的研究,滨井专藏还教会了大家很多科研方法和技术。

  另外还有一位留在大连化学物理研究所工作的学者萩原定一先生,他组织了以他为首的亲华“日中友好团”。1978年11月,“日中友好团”组织安排了第一个“中国分析化学代表团”访问日本,卢院士等人不仅见到了当时日本最有名的色谱科学家石井大道教授、博多野教授和一批新老日本学者,还参观了岛津、日立、日本电子等公司。

  1986年5月,石井大道教授还特别邀请了卢院士参加第七届国际毛细管色谱会议并作大会报告,还应日本名古屋大学博多野教授邀请在该大学讲演。同年10月,卢院士再度应石井大道教授邀请,参加了在日本CHIBA召开的第23届国际色谱进展会议,结识了很多国际色谱学者。

  2000年7月,第一届中日色谱会议在大连召开,卢院士在这次会议上作了学术报告,此后数届会议分别由大连和日本轮流承办。

  后记:六十年的光阴转眼即逝,卢佩章院士将毕生的心血奉献给了祖国的色谱科学事业,他开创了中国色谱学科,并带领中国色谱走向成熟、辉煌,在中国色谱发展史上留下了浓墨重彩的一笔。

  卢院士为中国色谱学科做出的贡献让人尊敬,更让人尊敬的是他热爱祖国、热爱科学的精神,作为新中国最早访美的学者之一,美国曾有人主动提出为他申办绿卡,卢院士婉言谢绝:“如果问我为什么不去美国?道理很简单,我们这一代人受中国传统的影响是不可更改的;身为中国人就想为中国自己做点事情,为炎黄子孙留下一点科学的财富” ,这在物欲横流的现代经济社会尤为可贵。

  参考文献:1.卢佩章院士著:《难忘的岁月》;

  2.大连日报:《访中国色谱分析先驱者卢佩章》。

 


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