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   來(lái)源：中國(guó)科技網(wǎng)-科技日?qǐng)?bào)

  [導(dǎo)讀] 世界最大硫酸鉀肥生產(chǎn)基地在羅布泊建成,圖為鹽田鹵水湖的一處港口。如今,清華的技術(shù)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,其產(chǎn)品出口到120多個(gè)國(guó)家和地區(qū),實(shí)現(xiàn)銷售收入175 億,樹立了中國(guó)高科技成套設(shè)備進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的典范。 
追光燈下的創(chuàng)新傳奇

  鎂光閃耀，舉起中國(guó)最高科技獎(jiǎng)勵(lì)證書。沒(méi)有金牌，卻比黃金重。

  今年科技大會(huì)獎(jiǎng)勵(lì)項(xiàng)目中，有支撐經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，也有拓展認(rèn)知邊疆的前沿探索。一份沉甸甸的成就清單，透露出中國(guó)與日俱增的科技實(shí)力。

  起死回生，人工肝神了

  中國(guó)是肝病高發(fā)國(guó)家，各種病毒肝炎，加上脂肪性、酒精性、藥物性、免疫性肝病患者，共有超過(guò)1億人。這病非同小可，許多患者最終病情加重，成了肝衰竭、肝硬化和肝癌。

  重癥肝病這個(gè)階段，病死率非常高，很難治。為了攻克它，在李蘭娟院士和鄭樹森院士的帶領(lǐng)下，浙江大學(xué)附屬第一醫(yī)院的100余位科研人，結(jié)合基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)，歷經(jīng)14年，取得了一系列重癥肝病診治的理論創(chuàng)新和技術(shù)突破，成功救治數(shù)以萬(wàn)計(jì)的重癥病人。他們的成果也獲得此次國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

  獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)是“人工肝”。它借助體外機(jī)械和生化裝置，置換血漿和透析，能清除人體內(nèi)的毒素，暫時(shí)替代肝臟的一部分功能。肝臟是人體的“解毒工廠”，但當(dāng)其受到病毒、酒精或藥物的傷害后，細(xì)胞會(huì)大量壞死，功能衰竭。受損的肝臟需要修復(fù)，但是藥物同時(shí)會(huì)加重肝臟的負(fù)擔(dān)，這是肝病治療中一大矛盾。

  有了人工肝“換班”，在用藥的同時(shí)，重型肝炎、肝衰竭患者的肝細(xì)胞就能暫時(shí)休息一下，慢慢恢復(fù)功能。做了肝移植手術(shù)的病人，在肝臟一開始無(wú)功能的階段，也可用人工肝先頂一陣。

  用了人工肝系統(tǒng)，患者群的急性、亞急性重型肝炎病死率從88.1%下降到了21.1%；慢性重型肝炎病死率由84.6%降到56.6%；重癥肝病肝移植患者5年生存率提高到80%以上。而且所有治療恢復(fù)的過(guò)程都大大加快了。

  作為輔助措施，人工肝還能在肝極量切除術(shù)、高膽紅素血癥以及急性中毒時(shí)，為病人解毒。在適當(dāng)?shù)纳{(diào)整后，人工肝能夠篩除各種毒素。

  據(jù)介紹，人工肝技術(shù)的9項(xiàng)專利已經(jīng)轉(zhuǎn)給企業(yè)產(chǎn)業(yè)化；相應(yīng)的指南和標(biāo)準(zhǔn)也已得到國(guó)際肯定；在國(guó)內(nèi)，人工肝正在普及到各大醫(yī)院，成為重癥肝病治療的“標(biāo)配”。

  一步到位，化工廠凈了

  合成科學(xué)與人們的生活密不可分，人類的衣、食、住、行離不開合成產(chǎn)品。而合成工業(yè)的初始原料主要來(lái)自石油煉出的碳?xì)浠衔铩奶細(xì)浠衔锏交钚怨倌軋F(tuán)原料，過(guò)程耗能、費(fèi)時(shí)，而且造成大量污染。

  如果能從廣泛存在的、廉價(jià)的、惰性碳?xì)浠衔镏苯又苽涓吒郊又档牟牧希瑢⒏淖儌鹘y(tǒng)路徑，實(shí)現(xiàn)合成工業(yè)的革命，價(jià)值之大無(wú)法衡量。

  而要讓懶惰的碳?xì)湮镔|(zhì)變身為勤快的有機(jī)官能團(tuán)，關(guān)鍵是高選擇性地活化和轉(zhuǎn)化惰性碳?xì)滏I。這一問(wèn)題被譽(yù)為“化學(xué)圣杯”。

  北京大學(xué)的施章杰教授，用全新的辦法制備“聯(lián)芳基”化合物，被視為實(shí)現(xiàn)高選擇性轉(zhuǎn)化碳?xì)滏I的重要一步。這一成果也獲得本次國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

  所謂“聯(lián)芳基”，就是兩個(gè)苯環(huán)面貼面擁抱在一起。聯(lián)芳基化合物是許多藥物和材料的靈魂。2010年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，就頒給了發(fā)明聯(lián)芳基合成方法的3位化學(xué)家。

  聯(lián)芳基的合成，需要一個(gè)帶鹵素原子的苯環(huán)，攜手另一個(gè)帶金屬原子的苯環(huán)。煉油之后的碳?xì)湓献罱K變成聯(lián)芳基，離不開鹵素（氟、氯、溴、碘等）的介入，這意味著會(huì)生成有毒性的酸。

  如果能避開鹵素，直接從碳?xì)湮镔|(zhì)到聯(lián)芳基，不僅避免冗長(zhǎng)步驟，而且更便宜環(huán)保。中國(guó)科學(xué)家成功做到了這一點(diǎn)，他們提出了基于碳?xì)滏I活化的“氧化偶聯(lián)”，可以讓苯環(huán)有選擇性的（選擇6個(gè)頂點(diǎn)中的某一點(diǎn)）去化合；同時(shí)避免了鹵化物和金屬試劑的使用。《科學(xué)》雜志以“干凈的鏈接”為標(biāo)題，報(bào)道了這一成果。

  近5年來(lái)，施章杰團(tuán)隊(duì)的成果3次入選中國(guó)年度十篇最具影響力的科學(xué)論文。施章杰本人近年來(lái)也屢獲國(guó)際獎(jiǎng)項(xiàng)。他說(shuō)，人類奪取化學(xué)圣杯的時(shí)間尚不能預(yù)估，一旦實(shí)現(xiàn)，將對(duì)現(xiàn)實(shí)生活影響深遠(yuǎn)，也會(huì)制造出重量級(jí)的諾貝爾獎(jiǎng)。

  普查摸底，蛋白質(zhì)全了

  人類和老鼠的基因組有99％相同，但卻相差甚遠(yuǎn)。因?yàn)樯顒?dòng)的執(zhí)行者是基因編碼的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)放大了基因的細(xì)微差別。DNA是我們的生命腳本，但它是怎么調(diào)控生命、制造生命、逆轉(zhuǎn)生命異常的？靠的就是人體內(nèi)10萬(wàn)多種蛋白質(zhì)。

  人們對(duì)蛋白質(zhì)的認(rèn)識(shí)剛剛起步。過(guò)去是一個(gè)一個(gè)地研究，技術(shù)發(fā)達(dá)后，就開始一群一群地研究。研究“成群結(jié)隊(duì)”的蛋白質(zhì)很有必要，因?yàn)樵S多重大疾病如癌癥、心血管病等是多種蛋白質(zhì)共同作用的結(jié)果，研究單個(gè)蛋白質(zhì)運(yùn)作規(guī)律，是找不到頭緒的。

  本世紀(jì)初，一個(gè)大的計(jì)劃應(yīng)運(yùn)而生。如果說(shuō)人類基因組計(jì)劃展示出了寫滿人類生命密碼的天書，那么人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃的作用便是解讀這本天書。2002年11月，在法國(guó)凡爾賽首屆人類蛋白質(zhì)組組織大會(huì)上，宣布啟動(dòng)“人類血漿蛋白質(zhì)組計(jì)劃”和“人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃”，這標(biāo)志著“人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃”正式開始實(shí)施。

  由賀福初院士牽頭的“人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃”是第一個(gè)人類組織或器官的蛋白組計(jì)劃，這也是中國(guó)第一次領(lǐng)導(dǎo)大型國(guó)際科學(xué)計(jì)劃。相關(guān)研究人員也榮獲本次國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)榮譽(yù)。

  要找到新的有效藥物靶標(biāo)，有待于蛋白質(zhì)組學(xué)的系統(tǒng)研究和篩查，從蛋白質(zhì)功能層面上闡明生命活動(dòng)及病理機(jī)制。賀福初院士介紹說(shuō)，以人類主要的100—150種疾病進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)該有3000—15000種蛋白質(zhì)具有成為藥物靶標(biāo)的可能。而所有新藥所用到的藥靶僅500余種。這些藥靶就像淺水中的魚容易釣到，而深水中的魚就很難捕撈。蛋白質(zhì)組計(jì)劃就好比把巨大水庫(kù)徹底放干，將魚蝦泥鰍一網(wǎng)打盡。

  “人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃”的路線圖，2002年在華盛頓由中國(guó)人提出，目前已成國(guó)際學(xué)界的共識(shí)和未來(lái)指引。中國(guó)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被國(guó)際廣泛采用。中國(guó)也成為美國(guó)之外發(fā)表成果最多的國(guó)家。

目前，以中國(guó)數(shù)據(jù)為主體，肝臟蛋白質(zhì)組的表達(dá)譜和連鎖圖已經(jīng)出版。這也是第一個(gè)人體器官?gòu)牡鞍踪|(zhì)層面上被徹底查清，匯集成一部“百科全書”。

國(guó)家現(xiàn)已批準(zhǔn)建設(shè)蛋白質(zhì)組學(xué)北京設(shè)施（鳳凰工程），它由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院聯(lián)合清華大學(xué)、北京大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所等共同建設(shè)，將大幅提升中國(guó)的蛋白質(zhì)組學(xué)研究能力。

滾滾鉀肥，羅布泊富了

聞名于世的“死亡之海”羅布泊鹽湖，如今已有碧波浩渺的鹽田，廠房林立，更建成了全球最大的硫酸鉀生產(chǎn)基地。科研人員在這里創(chuàng)造了點(diǎn)石成金的奇跡。

我國(guó)是世界第二鉀肥消費(fèi)大國(guó)，但鉀資源嚴(yán)重匱乏，約70%的耕地嚴(yán)重缺鉀。其實(shí)，早在上世紀(jì)80年代，地質(zhì)科學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)了羅布泊羅北凹地儲(chǔ)量4億噸大型鉀鹽礦床，是世界上已探明最大的硫酸鹽型鹵水鉀鹽礦床，可以生產(chǎn)高附加值硫酸鉀產(chǎn)品，潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值超過(guò)5000億元。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)對(duì)硫酸鹽型鹽湖鹵水的開發(fā)還是空白，國(guó)外只有美國(guó)大鹽湖有類似工藝，但生產(chǎn)工藝無(wú)法照搬，需要重新開發(fā)研究新的技術(shù)路線。

國(guó)投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司（國(guó)投羅鉀）聯(lián)合中國(guó)化工集團(tuán)旗下的長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院等5家單位，歷經(jīng)8年科技攻關(guān)，在利用鹽湖鹵水制取硫酸鉀工藝、設(shè)備及工程等方面實(shí)現(xiàn)突破，他們開發(fā)的“羅布泊鹽湖120萬(wàn)噸/年硫酸鉀成套技術(shù)”也榮獲本次國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

2000年，長(zhǎng)沙院和羅鉀公司簽署技術(shù)開發(fā)合作協(xié)議，共同破解鹽田工藝和加工技術(shù)難題。經(jīng)過(guò)小試、中試、工業(yè)性試驗(yàn)以及工藝放大和工程化研究，科研人員使得這套全球獨(dú)一無(wú)二的工藝日臻完善。特別值得一提的是，由長(zhǎng)沙院承擔(dān)的核心工藝技術(shù)創(chuàng)新，如軟鉀鎂礬加工技術(shù)、粗氯化鉀加工技術(shù)等，均實(shí)現(xiàn)重大突破。

2008年11月，利用新研發(fā)的成套技術(shù)，在人跡罕至的羅布泊鹽湖腹地，單廠生產(chǎn)規(guī)模全球最大的120萬(wàn)噸/年硫酸鉀廠建成，并一次性投料試車成功。2012年生產(chǎn)優(yōu)等品硫酸鉀138萬(wàn)噸，占世界硫酸鉀總產(chǎn)量的26%，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)78%以上，利稅總額達(dá)31.4億元。

羅布泊目前擁有世界上最大的鹵水開采井群，以及世界最大規(guī)模的硫酸鉀裝置。它成套的新技術(shù)體系不僅節(jié)省了淡水，還提高了鉀礦的品質(zhì)和產(chǎn)量。國(guó)投羅鉀總經(jīng)理李浩介紹說(shuō)，同比美國(guó)大鹽湖，羅布泊項(xiàng)目的鉀回收率提高45%，節(jié)水59%。荒蕪的羅布泊，如今已變成比較繁榮的小鎮(zhèn)。中國(guó)技術(shù)改變了世界硫酸鉀供應(yīng)格局，緩解了鉀肥的供應(yīng)不足，大大提高了中國(guó)的鉀肥定價(jià)話語(yǔ)權(quán)。

油膜現(xiàn)形，渾海水清了

近幾年屢有海上石油事故，牽動(dòng)人心，比如2010年“7•16”事故，那次大連原油庫(kù)輸油管道爆炸，導(dǎo)致1500噸原油流入大海，上百平方公里海域被污染。海面清理人員投放水面護(hù)欄、投放吸油氈、勺舀打撈、噴灑消油劑，忙了一個(gè)星期，海面上仍然飄著零星小片的七彩油膜。

國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃，提出要建立溢油應(yīng)急快速反應(yīng)體制，中國(guó)也制定了相應(yīng)法律，但支撐溢油應(yīng)急反應(yīng)的技術(shù)仍需突破。要控制污染，必須知道溢油的準(zhǔn)確分布地域和運(yùn)動(dòng)方向，但這也是公認(rèn)的世界難題。

飛機(jī)飛到幾百米高去鳥瞰是一個(gè)辦法，但只能白天觀察，而且基于可見(jiàn)光的遙感，很難區(qū)分溢油的閃光，與海面正常反光以及水草的影子。

除可見(jiàn)光探測(cè)以外，還有一些途徑：油膜薄厚不同，吸收陽(yáng)光后釋放的紅外線不同，因此可以對(duì)海面紅外攝像；油膜對(duì)紫外線的反射很高，紫外遙感也能區(qū)別油膜和海水。但它們同樣有不能分辨自然物的問(wèn)題。

科學(xué)家想出一個(gè)好點(diǎn)子：讓飛機(jī)攜帶激光器，向海面發(fā)射激光。油類物質(zhì)含有多環(huán)芳香烴，它會(huì)吸收偏紫外線的激光，放出可見(jiàn)的熒光；別的物質(zhì)沒(méi)有這個(gè)特性。而且熒光光譜不同，還可以識(shí)別出不同的油。

另一個(gè)新穎的工具是雷達(dá)。由于油層阻擋了海表面的細(xì)微波紋，雷達(dá)圖上的色調(diào)就明顯不同。它是唯一可以大面積探測(cè)水上溢油的遙感器。

大連海事大學(xué)的研究人員，把以上幾項(xiàng)技術(shù)結(jié)合在一起，各取其長(zhǎng)處，研發(fā)出了“岸船空基海上油膜探測(cè)傳感識(shí)別系統(tǒng)”，榮獲了本次國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。研究團(tuán)隊(duì)成員李穎介紹說(shuō)，這是國(guó)內(nèi)外首個(gè)完整的機(jī)載激光熒光溢油探測(cè)、港口紫外熒光非接觸式溢油探測(cè)、船載雷達(dá)溢油監(jiān)測(cè)立體平臺(tái)系統(tǒng)。

巧的是，大連海事大學(xué)成果剛完成，就趕上了“7•16”事故。李穎說(shuō)，當(dāng)時(shí)由于下大雨，衛(wèi)星遙感難以進(jìn)行。她們臨危受命，連夜出海。當(dāng)船載雷達(dá)清楚探測(cè)出油膜位置和厚度后，全船一片歡呼。接下來(lái)一個(gè)月，她們每天監(jiān)測(cè)，確保油膜不會(huì)流入渤海和公海。

中國(guó)原油進(jìn)口和成品油輸出絕大部分通過(guò)海運(yùn)，石油化工迅猛發(fā)展，大大增加了中國(guó)海域的溢油風(fēng)險(xiǎn)。按照目前每年港口危險(xiǎn)品船舶通過(guò)量，萬(wàn)分之一的溢出危險(xiǎn)，也會(huì)讓碧海藍(lán)天失色。李穎說(shuō)，在這種形勢(shì)下，她們對(duì)自己的技術(shù)遍布港口和近海很有信心。

神光普照，小細(xì)節(jié)亮了

自從倫琴用X光拍下了自己的手骨頭，人們就有了“洞察內(nèi)情”的法寶。除了醫(yī)療以外，輻射成像用途很多，但這并非一項(xiàng)簡(jiǎn)單的技術(shù)。

20世紀(jì)90年代以來(lái)，中國(guó)在打擊走私、反恐緝毒以及戰(zhàn)略裝備無(wú)損檢測(cè)等方面遇到一系列重大挑戰(zhàn)，清華大學(xué)輻射成像創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)也應(yīng)運(yùn)而生，致力于輻射成像檢測(cè)理論、方法和技術(shù)研究。他們由此榮獲本次國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

清華團(tuán)隊(duì)攻克了若干項(xiàng)國(guó)際技術(shù)難題，包括高能量、低泄漏率、小型化電子直線加速器技術(shù)，探測(cè)效率高、空間分辨率好、抗電磁干擾能力強(qiáng)的探測(cè)器技術(shù)，低劑量弱輻射的投影校正與圖像處理新方法，成功研制了世界上第一臺(tái)以加速器為輻射源的車載移動(dòng)式和組合移動(dòng)式集裝箱檢查系統(tǒng)，一舉使我國(guó)在該領(lǐng)域處于國(guó)際技術(shù)領(lǐng)先地位。該項(xiàng)成果也獲得了2003年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

而針對(duì)我國(guó)大型裝備無(wú)損檢測(cè)的需求，團(tuán)隊(duì)在新型掃描方式、高能量大劑量小焦點(diǎn)加速器等關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，解決了“在大型裝備中檢測(cè)微小缺陷”的核心問(wèn)題，成功研制了大型裝備缺陷輻射檢測(cè)系統(tǒng)，獲得了2010年國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。

團(tuán)隊(duì)成員王學(xué)武教授介紹說(shuō)，從1995年開始，他們一塊塊啃下硬骨頭，推陳出新，幾乎解決了所有國(guó)家急需的輻照成像技術(shù)瓶頸，也拿下多項(xiàng)“世界第一”：第一套加速器輻射源車載式集裝箱檢查系統(tǒng)、第一套組合移動(dòng)式集裝箱檢查系統(tǒng)、第一套具備物質(zhì)識(shí)別功能的高能雙能集裝箱檢查系統(tǒng)、第一套快速集裝箱檢查系統(tǒng)、第一套整編列車檢查系統(tǒng)、第一臺(tái)X射線液體安全檢查系統(tǒng)。

輻照成像是一個(gè)交叉領(lǐng)域，需要加速器物理及應(yīng)用、輻射探測(cè)、核電子學(xué)、成像方法、核系統(tǒng)控制、輻射防護(hù)等方向的綜合研究。清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)匯聚了不同方向的49名學(xué)者，多點(diǎn)突破，齊頭并進(jìn)。如今，清華的技術(shù)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，其產(chǎn)品出口到120多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，實(shí)現(xiàn)銷售收入175億，樹立了中國(guó)高科技成套設(shè)備進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的典范。

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