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吴海龙:开拓分析化学数学分离精准定量新方向

来源:《中国高新科技》期刊 时间:2021-04-14
  由中国化学会主办的“2019年中国化学会计算机化学学术会议”在上海复旦大学成功举办。来自湖南大学的吴海龙教授因其在化学计量学方法和应用研究中做出了完整、系统、创新性的研究成果而获得此次会议的“杰出贡献奖”,并在大会上作了特邀学术报告。

  作为湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室创室常务副主任、前主任,2002年度湖南省科技进步奖一等奖、2003年度国家自然科学奖二等奖和中国化学会第七届分析化学基础研究梁树权奖获得者,吴海龙近年来主要从事分析化学领域的化学计量学、化学传感技术、环境和生命科学中心分析技术等研究,并在pH化学传感器研制、稳健多元统计学发展及在环境科学等领域应用、化学多维数阵分析、化学高阶张量校正(化学多维校正)、化学高阶张量标准加入法理论及应用等方面作出杰出贡献。

  把握分析化学的国内外研究动态

  1978年10月,作为恢复高考后首批应届高中毕业生,吴海龙考入湖南大学,攻读分析化学专业;1992年3月获得理学博士学位,吴海龙在化学计量学多元校正、水环境背景值系统稳健表征、液膜化学传感器等方面取得研究新进展,同时还为湖南大学分析化学学科发展作出了突出贡献。

  1993年5月,吴海龙东渡日本留学深造。在日本千叶大学工学部学习期间,他曾具体研制计算机辅助/容积可变/流动注射进样装置,参与相关化学软件编制(化学结构式变换),取得原创性系列成果。在日本近5年的深入学习,使吴海龙对国外分析化学学科的研究现状及分析仪器的发展形成了较完整的认知体系。

  学得一身技术本领的吴海龙怀着一颗赤子之心,于1998年3月回到湖南大学任教,继续在恩师俞汝勤院士的帮助下开展研究,并取得了一系列令国内外同行瞩目的科研成果。

  瞄准学科前沿  开展合作研究

  自1982年以来,吴海龙瞄准分析化学学科前沿,先后从事过液膜生物碱药物传感器研制,液膜氢离子(pH)选择性电极研制,大气和水质等环境监测,区域环境质量及影响评价,长江水系水环境背景值系统分析与稳健表征研究,化学计量学实验优化设计、多元分辨及多元校正新算法,液膜碘离子电极研制,流动注射分析系统计算机辅助容积可变进样装置研制,多维数阵分析理论及其在现代分析化学中应用,化学张量校正(化学多维校正)及张量标准加入法研究及与HPLC-DAD和三维荧光光谱、LC-MS等现代分析仪器相结合的新应用,智能化荧光光谱仪试制等科研工作,并取得了系列创新性成果。

  在湖南大学的研究生活,三十余年如一日,在这段漫长而又充实的时光中,他在液膜pH化学传感器、稳健统计学新应用、三维数阵分析、二阶张量校正、二阶标准加入分析及其应用等方面取得系列创新性成果:在分析化学、化学计量学等领域期刊发表学术论文逾320篇,其中SCI论文逾250篇,被引用逾5000篇次;参与编著中英文论著9本(其中6本由科学出版社出版),其中参著的英文学术书籍FundamentalsandAnalyticalApplicationsofMulti-wayCalibration已成为Elsevier出版集团畅销书;还与梁逸曾教授、俞汝勤院士共同主编了《分析化学手册(第三版)第十分册:化学计量学》(化学工业出版社,2016)一书。

  这些创新性成果得到了国内外同行专家的高度评价,有关成果还被浙江大学、南开大学等高校和研究机构的科研人员先后关注、跟踪并进一步开展化学计量学多维校正方面的工作。他们运用吴海龙团队发展的基于灵巧数学分离的二阶校正方法与现代分析仪器相结合,在工业过程产品分析、农副产品安全监测等方面开展了系列实用性的研究工作。吴海龙团队的相关研究工作的近期成果已汇总于综述论文(TrAC,130:115954,2020)。

  注重学科建设和人才培养

  吴海龙不仅紧抓科研项目,还十分注重学科建设及教学管理。2001年7月,他具体负责组织申报的我国高校第一个分析化学领域国家重点实验室——“化学生物传感与计量学国家重点实验室”获得国家科技部批准,依托湖南大学边建设、边开放。经过一年多时间,该实验室从组建精干团队、凝练学术方向到建设科研平台、扩大国内外学术交流都取得了可喜的成绩。

  该实验室特别注重科研人才的引进培养和团队建设。仅建室后8年,就已经成功完成和承担国家、省部级各类基础和应用基础研究课题达百项之多,发表SCI收录论文逾3000篇,迄今仅获得的国家自然科学二等奖就有3项,成为国内该领域的佼佼者。八年来,实验室形成了一支以俞汝勤院士等为学术带头人的科研梯队,培养毕业硕士研究生近千名、博士研究生数百人。而吴海龙长期具体负责的分析化学国家重点学科也在数次全国性评估中名列前茅。

  育人不仅是一份职业,更是吴海龙的毕生追求。在校外,他也常常参与科普性相关工作。2018年起,吴海龙担任湖南省检验检测学会首届名誉会长,并在学术研讨会上作了“检验检测如何进行精准定量”专题报告,该报告深入贯彻落实国家关于检验检测高科技服务业发展的方针政策,有力地推动了湖南省检验检测科技进步,促进检测机构能力整体水平提升,助推各会员单位转型升级和技术创新,提高了行业技术水平。

  拓展分析化学理论和应用新方向

  从事研究工作以来,吴海龙倾力于分析化学理论创新和应用研究拓展,尤其在数学分离分析新方向的创建方面,贡献突出。他不仅参与了“中国化学科学丛书:分析化学学科前沿和展望的研究”中化学计量学方向的研究及专章撰写,而且也参与了《庆祝中国化学会成立80周年:高速发展的中国化学》一书的第23章“化学计量学”的撰写。相关创新性成果得到了国内外同行专家的高度评价与广泛认可,并被《分析化学百科全书》收录有关综述,作为国际化学计量学界二阶校正领域代表性的原创性工作获得大篇幅正面引用。国际分析化学界名著《化学因子分析》的第三版,以新增章节形式独立介绍了吴海龙团队三线性分辨及校正等多个创新方法。

  近几年,在食品、环境废水监测领域的相关应用研究(TrAC,2007),吴海龙团队的工作也获得较好关注。吴海龙团队首创的数学分离相关算法近年被国际大数据领域研究专家给予很高评价(SoftComputing,2020),被认为是世界上用于三维数阵分解中收敛速度最快且效果最好的算法,后续结果可期待。

  吴海龙曾说:“从事科学研究,要怀有赤子之心和钢铁意志,遇到困难时决不轻言放弃,不断追求创新突破;不应强调个人得失,要心系大局,时时刻刻以国家和集体利益为先,勇挑重担,默默奉献。”秉持这样坚定的信念,吴海龙将走上属于自己的更广阔的人生舞台。他所倡导的复杂体系数学分离精准定量新方向必将大放异彩,化学多维校正理论必将在分析检测领域获得重视,基于灵巧数学分离及定量分析的绿色分析化学思想及策略同时可为振兴我国民族分析仪器工业作出重要贡献。

  撰稿:胡 月

  本文刊发于《中国高新科技》杂志2021年第1期

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