全国环境化学大会分会97：聚焦仪器设备研制新进展

11月28日至12月2日，由五邑大学和中国化学会环境化学专业委员会主办的第十三届全国环境化学大会在江门举行。本届大会以“创新环境科学 推动绿色发展”为主题，聚焦环境化学领域科技前沿与国家重大需求，设置104个分会场，涵盖理论环境化学、环境与健康、环境催化、环境管理以及水、土、气和固废相关的环境分析、界面过程、生态毒理、污染治理与修复技术，特别是国家“双碳”战略、新污染物治理等领域。

　　大会期间，97分会场“仪器设备研制专题” 于11月29日下午举办。分会由中国科学院深圳先进技术研究院罗茜研究员、中国科学院生态环境研究中心曲广波研究员、中国科学院广州地球化学研究所黄正旭副研究员和杭州谱育科技发展有限公司胡建坤正高级工程师召集。中国科学院生态环境研究中心江桂斌院士、俄罗斯斯科尔科沃科学技术研究院Evgeny Nikolaev教授、中国科学院化学研究所何圣贵研究员、中国仪器仪表学会分析仪器分会吴爱华秘书长、深圳先进光源研究院殷志斌副研究员、复旦大学屠秉晟研究员、中山大学王自鑫教授、中国科学院广州地球化学研究所于志强研究员、浙江大学王志彬研究员、暨南大学胡斌副研究员、广东省麦思科学仪器创新研究院李磊副研究员、北京航空航天大学王璞教授、中国环境监测总站程建华高级工程师、深圳市真迈生物科技有限公司吴平、中国科学院深圳先进技术研究院惠允博士带来了精彩的学术报告。

俄罗斯斯科尔科沃科学技术研究院 Evgeny Nikolaev教授

报告题目：Multi electrode harmonized Kingdon ion trap as a platform for high resolution mass spectrometer for environmental analyses

　　Evgeny Nikolaev教授介绍，针对传统自动分析装置的局限，其团队研发以多电极协调Kingdon离子阱为核心的质谱设备。采用替代活性电位、金属封装等优化方案，在不改变电位分布的前提下提升效率，检测时结合FT-ICR方法：引入离子并激发同步运动，通过SWIFT去除杂离子，检测诱导信号后经傅里叶变换将频率转化为质量分布。设备性能显著提升，分辨率从初期约30万优化至超200万，真空系统小型化且重量可控，适配移动需求。经多种样品测试，搭配研发的5毫米定位精度坐标台，解决了腔室信号等问题。该设备因高分辨率及移动适配性，在环境研究中具备良好应用前景。

中国科学院化学研究所 何圣贵研究员

报告题目：离子分子反应质谱研制与应用

　　何圣贵介绍，离子分子反应兼具环境分析与化学研究意义，其团队以无溶剂、原子数目精准等优势开展研究，自主研发质谱系统并集成光谱技术。在环境应用中，其在四川成功检测机动车排放关键中间体，较商业仪器更具优势。并且，还介绍了在于压力、温度等反应条件控制：开发新型离子阱，解决高气压反应与质谱低气压检测的矛盾，实现1800气压反应且离子损耗低；研发高温离子阱，用于解离动力学研究、能垒测量等；还开发双离子阱系统、高分辨二级质谱，用于光反应研究。通过自动化改造，数据获取效率提大幅提高，积累万余数据。最后，他还分享了如何利用机器学习和人工智能分析复杂实验数据，以提高研究效率和数据准确性。

中国仪器仪表学会分析仪器分会 吴爱华秘书长

报告题目：国产仪器发展现状和趋势

　　报告涵盖国产与进口仪器市场规模、企业分布及科研投入，指出国产仪器存在市场占有率低、产业链带动性弱、用户信任度不足等问题，并且面临研发周期长、资金投入大的挑战。对此，她提出构建创新生态、提高转化效率、深化产学研合作的发展建议。当前科学仪器产业呈国产化、高端化趋势，原材料及零部件自主研制取得进展；外企加大本土化布局，国产仪器品质提升推动海外份额增长，融资环境改善，人工智能在研发中应用深化但影响待观察。尽管全球经济放缓，中国仍保持中个位数增长，创新突破至关重要。展望未来十年，仪器行业将持续升级实现自立自强，并提及了未来重点发展的高端替代、人有我优、人无我有三类仪器。

深圳先进光源研究院 殷志斌副研究员

报告题目：单细胞成像质谱研制

　　报告聚焦于单细胞成像质谱技术的研发，强调其在细胞亚群信息获取及药物机制研究中的重要性。但单细胞质谱成像面临着空间分辨率与绝对检出限相互制约挑战。团队研发一系列仪器：第一代近场解吸-单光子后电离质谱成像仪器（“AFM + 质谱” 整机），实现 250nm 空间分辨率单细胞成像；第二代光纤锥面投影质谱成像仪器，提高离子源寿命、抗污染能力、普适性及代谢物电离效率，消除背景干扰；第三代高空间分辨率成像技术，经模块化设计增强通用性和稳定性，应用于主脑纸质分布研究及单细胞药物分子与代谢物质分析，采用非秒激光信息电离技术解决传统纳米器官热效应和碎片问题，提升信号强度、电离效率及分子存活率，降低谱图解析难度，为药物研发提供新手段；第四代极紫外激光电离冷冻质谱成像仪器研制完成。

复旦大学 屠秉晟研究员

报告题目：基于潘宁阱的超高精度质量分析技术

　　屠秉晟介绍，核心依托自主研制的国内首台紧凑型潘宁阱，实现离子稳态约束与测量，精度达 10⁻¹¹ 量级。该技术结合高均匀强磁场、低温环境及静电四极场，搭配自研超导体、低温放大器等关键部件，通过测量离子回旋频率标定质量，有效降低热运动影响。团队核心工作包括原子结合能（键能）测量，及长寿命电子能级测量——借助质谱技术直接检测电子能态，解决了光谱无法测量长寿命电子态的难题。此外，技术在核素 / 带电粒子/原子分子质量测量、原子核结构研究、光谱分析中前景广阔，还探索量子纠缠技术应用；微弱信号检测中，调制解调技术进一步提升了检测精度，凸显自主设计制造的核心价值。

中山大学 王自鑫教授

报告题目：微弱电信号检测技术在科学研究中的应用

　　王自鑫核心聚焦传导噪声、量化噪声、相位噪声三大科学与技术难题的突破。团队针对性开展三大方向研究：针对传导噪声，深入探究信号间传导干扰机理并形成抑制方案；针对量化噪声，研发高速高分辨模数转换处理技术；针对相位噪声，攻克超时钟分辨锁相设计及高层次综合工具研发难题。依托技术突破，团队已形成微弱信号检测系列产品，包含12款在售产品。应用方面，与复旦大学、物理所、中山大学等国内外多家知名机构开展广泛合作，产品已成功应用于TDLAS、STM、测温测控等多个行业，为相关领域科研与产业发展提供重要技术支撑。

中国科学院生态环境研究中心 江桂斌院士

报告题目：新污染物识别的方法与仪器研制

　　江桂斌围绕新污染物治理，涵盖规划、风险评估等，介绍了全氟化合物研究进展：2000 年起开展研究，涉及代谢产物分析、对儿童学习记忆影响等，提及 2016 年提出的八分身份识别方法及前瞻性技术研发。还阐述高通量毒性测试技术，包括细胞、干细胞测试方法，其具有高分辨率、低成本优势，已与多机构合作推动标准化。最后他强调环境化学与健康科学融合，生物传感器和 AI 可提供精准信息加速研究；倡导健康优先，指出未来需跨学科合作，结合生命科学研究复杂领域，推动两者深度融合。

中国科学院广州地球化学研究所 于志强研究员

报告题目：环境介质和人体中典型新污染物转化产物的筛查研究

　　于志强介绍，新污染物研究面临识别难、分类复杂、全球性突出的挑战，大型新型化学品毒害效应和环境风险未知，核心科学问题为复杂环境中高风险新污染物的精准筛查。团队重点开展基于高分辨质谱的非靶向识别技术研究，攻克前处理技术、低响应质谱峰深度挖掘等难点，通过液相+液相串联技术、色谱和质谱参数优化、基于机器学习的分子结构分析与预测等改造，提升分离效率与识别能力；还开展疑似靶向识别技术研究，涉及非羟基类内分泌干扰物筛查与暴露标志物研究。最后，他提出筛查策略建议：构建非靶向筛查和定量分析标准方法体系，推进复合污染下筛查技术标准化；开展区域性筛查以识别特征污染物及成因，建立风险管控模式；耦合效应导向分析与非靶向筛查、暴露分析与危害特征识别，优化新污染物筛评 “一站式” 方案。

浙江大学 王志彬研究员

报告题目：基于掩日通量技术的挥发性有机物通量测量系统研发

　　王志彬的报告聚焦VOCs监测核算难题，核心解决“浓度与排放量如何评估”的关键问题。当前传统监测以浓度测量为主，难以满足总量控制目标评估需求，存在排放总量底数不清、测量方法体系缺乏、控制效果难以评估三大问题。为此，团队研发ZJU-SOF仪器系统，核心搭载动态成像反馈式太阳追踪器，相较传统技术太阳跟踪更全面，且机电结构与控制系统更简便，外场仪器性能表征良好。该仪器已应用于石化企业、精细化工等场景，可有效提高VOCs综合管控水平，科学量化减排效果，并能协同构建走航监测体系，为VOCs无组织排放通量监测提供关键技术支撑。

暨南大学 胡斌副研究员

报告题目：面向现场环境分析的质谱机器人装置与方法

　　胡斌介绍，现场环境质谱分析中，人工现场分析仅适用于常规污染环境，而危化污染环境、工况环境污染源等危险或复杂场景，需依托机器人现场分析 —— 通过遥控智能机器人远程采样并开展现场质谱分析，实现远程无人化全流程采样与自动分析。该技术已落地多类实际应用：完成有毒废水中农残与毒剂的精准分析，实现放射性污染物的元素分析及同位素分析。最后他指出，环境监测质谱机器人为复杂环境介质现场分析提供质谱新方法，为核生化特殊环境分析创造新可能，为智能质谱仪器创制提供新思路；未来更智能、更高效的质谱分析机器人发展仍需加大支持力度。

广东省麦思科学仪器创新研究院 李磊副研究员

报告题目：气溶胶在线分析质谱仪的研发与应用

　　李磊指出，大气气溶胶化学组成的实时监测至关重要。气溶胶质谱分析技术分为总成分分析与单颗粒分析。单颗粒气溶胶质谱技术具备三大特点：全粒径段的空气动力学透镜系统、独有两步空气动力学测径系统、新一代指数脉冲延时引出技术。现有在线气溶胶质谱（AMS）是最快速的单颗粒质谱仪，但是其价格过于昂贵，团队开发出可替代 TOF-ACSM-X 的国产质谱仪，其特点为：更宽更高效率的颗粒捕集热蒸发器、更优化的真空结构布局、模块化飞行时间质谱分析器设计。AC-TOF 与 ACSM 同步比对显示，国产仪器透镜传输效率提高，NO3 离子效率基本保持一致，有机物质谱检测、大气观测结果方面一致性较高。

北京航空航天大学 王璞教授

报告题目：相干拉曼显微成像在环境科学中的应用

　　王璞介绍，传统成像技术受荧光标记局限、自发拉曼低效等瓶颈制约，而相干拉曼信号强度较传统拉曼提升10⁶倍，大幅优化信噪比与分辨率。团队研发的DM-CARS系统可抑制90%以上非共振背景，灵敏度提升约100倍，为环境应用奠定基础。该技术在环境领域可实现无标记、高灵敏检测，如监测环境微生物代谢活性、分析污染物原位分布；结合同位素标记代谢流分析，还能追踪污染物降解路径。同时其在活体代谢研究、药物敏感性测试等领域已成熟应用。

中国环境监测总站 程建华高级工程师

报告题目：国产质谱仪器在应急监测的研制与应用

　　程建华首先阐述环境应急监测背景：近年突发环境事件频发，对监测快速性要求提高，国家重视国产化设备，《生态环境监测条例》等法规助力能力提升，其在污染评估、处置决策中关键。接着讲质谱技术适配应急监测，强调其定性定量准、动态范围广的优势，及便携化挑战——需攻克小型化、抗震动、耐环境等难点，介绍部里研发进展：快速真空、长续航、前处理创新等，车载 ICP-MS 等案例佐证应用。还提及质谱应用于环境、疾控等领域，强调“快速准确智能可靠广谱自主”目标，需自主研发检测器等核心部件，推进数字化实验室。

深圳市真迈生物科技有限公司 吴平

报告题目：基于SURFSeq测序技术的环境DNA解决方案

　　吴平介绍，传统方法难以支持大尺度、标准化、精准的野外生物多样性监测。eDNA(environment DNA)，从土壤、水、空气等环境样品中获取的全生态 DNA，具备巨大监测潜力。真迈基于SURFSeq测序技术的eDNA全流程自动化监测系统涵盖采样、富集、自动提取等环节，可选择宏条形码和宏基因组两种技术路线。该系统通过快速过滤、核酸提取及高通量测序，能短时间完成大量样本分析，准确率高，既提升野外采样效率，又降低实验室操作复杂度，可用于捕捉水样微生物 DNA、监测濒危或入侵物种及水生态质量评价。他强调自主芯片与核心化学技术的重要性，展示了藻类数据库建立、环境样本分析等成果，展望未来将与高校合作构建庞大微生物数据库及环境智能监测系统。

中国科学院深圳先进技术研究院 惠允

报告题目：用于阿尔茨海默病早期诊断的单分子免疫检测技术

　　惠允指出，传统诊断方法存在局限性，血液标志物检测也面临诸多挑战，而单分子免疫技术为疾病早期诊断提供了新潜力。该技术通过数字信号替代模拟信号，实现了单分子级别的精准识别，可针对性解决早期诊断难题。但报告也提及，高昂的仪器与耗材成本成为制约该技术普及的关键瓶颈。团队正重点探索更低成本的芯片及流控技术，旨在通过技术优化进一步提升检测的灵敏度与效率，突破现有应用限制，助力其在临床诊断中更广泛应用。

　　“仪器设备研制专题” 分会场上，15位来自科研院所、高校及企业的专家学者，围绕质谱技术革新、单分子检测、环境DNA测序等核心方向，系统呈现了仪器设备从基础研发到产业应用的全链条突破，既破解了传统监测手段的局限，更回应了“双碳”战略、新污染物治理等国家重大需求。这些创新技术的落地转化与持续升级，必将进一步夯实环境科学研究的技术支撑，为推动绿色发展、筑牢生态安全屏障注入更强劲的科技动力。