科學家周少奇：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瓶頸，有沒有可能另辟蹊徑？這時候，跨學科研究讓周少奇靈光一閃……

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

“跨界”科研讓他靈光一閃

中國著名科學家錢學森晚年提及創新人才培養時，曾回憶起自己年少時既學理科又學繪畫和音樂的經歷，他認為藝術上的修養對他后來的科學工作很重要，開拓了他的科學創新思維。這就是“跨界”的妙處，對此周少奇深有體會。作為理工男的他，從中學時代就對哲學、歷史比較感興趣。從本科到博士后，周少奇橫跨了化工機械、工程力學、發酵工程和生物化工等幾大專業，成為我國發酵工程學科培養的第一位博士后。

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

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

面對污水中氮磷處理這一技術瓶頸，有沒有可能另辟蹊徑？這時候，跨學科研究讓周少奇靈光一閃。周少奇說，只要環境適當，一個細菌在晝夜間可以繁殖出數十億個。微生物和人一樣，維持生命也需要消耗營養物質，包括有機物、氮、磷和其他營養元素，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，將之前所學的生物技術應用到環境工程上，一定會找到一個突破口。

翻越一座百年科技高峰

周少奇的跨學科背景，果然發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，傳統理論和教科書并不能完全解釋他看到的現象，即有微生物能以氨氮為電子供體、硝氮為電子受體實現生物脫氮轉變為氮氣，他將其命名為“硝反硝”反應。周少奇不知道的是，他無意間發現的，正是近20 多年來風靡學術界的厭氧氨氧化反應，遺憾的是，當時找不到相關參考文獻，導致他未能及時發表論文。

1998 年，經過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。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計量模型，解決了國際上生物脫氮研究領域120 余年無法逾越的難題，為環境污染治理、水體富營養化控制與生物脫氮研究與應用提供了理論基礎。

由于周少奇的研究太超前，在相當長時間里，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。來自外界的質疑之聲，也并沒有中斷。從理論到應用，還有很長的路要走。周少奇面臨一個現實的問題是：如何證明自己。

不怕吃閉門羹，周少奇主動找設計院和企業合作。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，被應用于全國20 余個省區的實際工程中，并取得了巨大的經濟效益和環境效益。2009 年，周少奇主持研發的“含氮有機廢水生物脫氮新技術與工程化應用”項目榮獲國家科技進步二等獎。去年，周少奇問鼎何梁何利基金科學與技術創新獎，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新的全鏈條，這也是他特別看重創新鏈條和創新生態的原因所在。他眼中的“技術創新鏈”或“鏈式科技創新”，涵蓋了科學理論創新、技術原理創新、工藝創新、設備研制、裝備研發、工程示范、產業化應用等諸多環節。“很多的科研成果之所以走不出實驗室，就是因為沒有打通成果轉化的最后一公里，沒有打通創新鏈中的‘堵點’。”周少奇說，對于工程學科而言，有價值的學術成果要先實現“六化”（即工藝化、設備化、裝備化、工程化、產業化、社會化），才能最終實現實用化。

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于社會經濟發展，就不能體現出其應有的價值。“著眼于實際應用的科研成果，往往更有生命力。像牛頓的經典力學與萬有引力定律、愛因斯坦的相對論和質能公式等，最終都實現了成果轉化和實際應用。”

要服務社會，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境保護局掛職，任局長助理。當時，貴州省的城市污水處理建設剛剛起步，周少奇踏遍了貴州85 個縣市區，在污水處理技術的推廣示范和產業化應用上，大展拳腳。2012 年6 月，周少奇成為貴州“成龍配套”引進的緊缺高層次人才，從廣東來到貴州工作。針對困擾西部地區60 多年的農村污水處理與資源化技術難題，他作為首席科學家領銜提出技術創新方案，獲得2016 年國家重點研發計劃專項支持，而他和團隊取得的重要突破和創新成果，為西部農村污水處理提供了強有力的科技支撐。

有趣的是，城市污水處理也好，農村污水處理也罷，周少奇都喜歡把自己的博士生或碩士生派駐到工程現場，以便開展針對性的實驗和研究。20 多年來，周少奇指導培養了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場進行或具有工程實際應用背景。