科學(xué)家周少奇：從微生物里找出水污染的克星

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

他突破國際上生物脫氮研究領(lǐng)域120 余年無法逾越的難題，讓自己的新技術(shù)推廣應(yīng)用于城市污水、煉油廢水、垃圾滲濾液和農(nóng)村污水等領(lǐng)域的污水治理工程。他就是周少奇，貴州科學(xué)院副院長。

“跨界”科研讓他靈光一閃

中國著名科學(xué)家錢學(xué)森晚年提及創(chuàng)新人才培養(yǎng)時，曾回憶起自己年少時既學(xué)理科又學(xué)繪畫和音樂的經(jīng)歷，他認(rèn)為藝術(shù)上的修養(yǎng)對他后來的科學(xué)工作很重要，開拓了他的科學(xué)創(chuàng)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(xué)時代就對哲學(xué)、歷史比較感興趣。從本科到博士后，周少奇橫跨了化工機(jī)械、工程力學(xué)、發(fā)酵工程和生物化工等幾大專業(yè)，成為我國發(fā)酵工程學(xué)科培養(yǎng)的第一位博士后。

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

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

面對污水中氮磷處理這一技術(shù)瓶頸，有沒有可能另辟蹊徑？這時候，跨學(xué)科研究讓周少奇靈光一閃。周少奇說，只要環(huán)境適當(dāng)，一個細(xì)菌在晝夜間可以繁殖出數(shù)十億個。微生物和人一樣，維持生命也需要消耗營養(yǎng)物質(zhì)，包括有機(jī)物、氮、磷和其他營養(yǎng)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(xué)的生物技術(shù)應(yīng)用到環(huán)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(xué)科背景，果然發(fā)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(tǒng)理論和教科書并不能完全解釋他看到的現(xiàn)象，即有微生物能以氨氮為電子供體、硝氮為電子受體實現(xiàn)生物脫氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)?，他將其命名為“硝反硝”反?yīng)。周少奇不知道的是，他無意間發(fā)現(xiàn)的，正是近20 多年來風(fēng)靡學(xué)術(shù)界的厭氧氨氧化反應(yīng)，遺憾的是，當(dāng)時找不到相關(guān)參考文獻(xiàn)，導(dǎo)致他未能及時發(fā)表論文。

1998 年，經(jīng)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(xué)。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(tǒng)計量模型，解決了國際上生物脫氮研究領(lǐng)域120 余年無法逾越的難題，為環(huán)境污染治理、水體富營養(yǎng)化控制與生物脫氮研究與應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

由于周少奇的研究太超前，在相當(dāng)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(zhì)疑之聲，也并沒有中斷。從理論到應(yīng)用，還有很長的路要走。周少奇面臨一個現(xiàn)實的問題是：如何證明自己。

不怕吃閉門羹，周少奇主動找設(shè)計院和企業(yè)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(shù)，被應(yīng)用于全國20 余個省區(qū)的實際工程中，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。2009 年，周少奇主持研發(fā)的“含氮有機(jī)廢水生物脫氮新技術(shù)與工程化應(yīng)用”項目榮獲國家科技進(jìn)步二等獎。去年，周少奇問鼎何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)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(chuàng)新的全鏈條，這也是他特別看重創(chuàng)新鏈條和創(chuàng)新生態(tài)的原因所在。他眼中的“技術(shù)創(chuàng)新鏈”或“鏈?zhǔn)娇萍紕?chuàng)新”，涵蓋了科學(xué)理論創(chuàng)新、技術(shù)原理創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、設(shè)備研制、裝備研發(fā)、工程示范、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等諸多環(huán)節(jié)?！昂芏嗟目蒲谐晒宰卟怀鰧嶒炇?，就是因為沒有打通成果轉(zhuǎn)化的最后一公里，沒有打通創(chuàng)新鏈中的‘堵點(diǎn)’。”周少奇說，對于工程學(xué)科而言，有價值的學(xué)術(shù)成果要先實現(xiàn)“六化”（即工藝化、設(shè)備化、裝備化、工程化、產(chǎn)業(yè)化、社會化），才能最終實現(xiàn)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(wù)于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，就不能體現(xiàn)出其應(yīng)有的價值?！爸塾趯嶋H應(yīng)用的科研成果，往往更有生命力。像牛頓的經(jīng)典力學(xué)與萬有引力定律、愛因斯坦的相對論和質(zhì)能公式等，最終都實現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化和實際應(yīng)用?！?/p>

要服務(wù)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(huán)境保護(hù)局掛職，任局長助理。當(dāng)時，貴州省的城市污水處理建設(shè)剛剛起步，周少奇踏遍了貴州85 個縣市區(qū)，在污水處理技術(shù)的推廣示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上，大展拳腳。2012 年6 月，周少奇成為貴州“成龍配套”引進(jìn)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(qū)60 多年的農(nóng)村污水處理與資源化技術(shù)難題，他作為首席科學(xué)家領(lǐng)銜提出技術(shù)創(chuàng)新方案，獲得2016 年國家重點(diǎn)研發(fā)計劃專項支持，而他和團(tuán)隊取得的重要突破和創(chuàng)新成果，為西部農(nóng)村污水處理提供了強(qiáng)有力的科技支撐。

有趣的是，城市污水處理也好，農(nóng)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(xiàn)場，以便開展針對性的實驗和研究。20 多年來，周少奇指導(dǎo)培養(yǎng)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(xiàn)場進(jìn)行或具有工程實際應(yīng)用背景。