创新天地宽——记新华联科技奖突出贡献奖获得者李冰研究员

2012-12-26

李冰，女，国家二级研究员，中国地质科学院博士生导师，中国地质大学（北京）兼职教授。1975年毕业于西北大学化学系分析化学专业，1975年至1992年在西北有色地质研究所工作，主要从事原子发射光谱分析工作。1992年至今进入国家地质实验测试中心工作至今，一直从事等离子体光质谱应用研究。期间以访问学者在日本、美国及比利时等国家做过科研合作。目前其研究团队的方向是痕量元素及其形态分析方法学研究以及在地学和生态环境地球化学中的应用研究，李冰教授带领其研究团队现正在开展国土资源系统公益性行业专项和国家重大科学仪器设备开发专项的子课题。目前项目进展顺利，公益性项目研究成果具有广泛的应用前景，将会带来重要的经济和社会效益。

李冰教授热爱地质事业，从事地质实验测试工作30多年来，潜心致力于地质实验测试新技术新方法研究，带领痕量元素及元素形态分析特色的科研团队，在“十五”和“十一五”期间负责承担和参加了国家自然科学基金、地质大调查项目、部行业基金专项、国家重大仪器专项工作任务等20多项科研项目。科研项目主要围绕地质调查样品中痕量超痕量元素分析新技术新方法研究以及方法标准化研制、以及元素形态分析方法研究和环境地球化学应用研究。她对待科研工作认真负责，勇于创新，承担完成的多个地调工作项目和课题评定为优秀，多次获得科技成果奖和优秀工作者奖励。注重科研成果的转化，研究成果服务于地质找矿、多目标地质调查和国计民生问题。

创新之一：为我国地质勘查和多目标地质调查提供必要的技术支撑，在地质样品中痕量超痕量元素分析、76元素配套分析和质量监控系统的建立方面做出突出贡献。

1．开发地质样品痕量超痕量实验测试新技术新方法研究，重点解决稀土、稀有稀散等多元素同时快速分析问题，解决大批量非矿化地质调查样品中铂族元素分析以及溴碘等非金属元素难题，取得创新性成果。

20世纪90年代以来，我国的地质事业得到了快速发展，资源和环境并重的科学发展观、不断深入的地学研究和多目标地质调查对地质实验测试技术提出越来越高的要求。而常规的分析技术和方法已经不能适应新的分析要求。因此，必须根据地质科研的新需求，研发痕量超痕量元素分析新技术新方法，建立适应不同基体地质样品的多元素配套分析系统。

作为“痕量超痕量元素分析新技术新方法在地质调查中的应用研究”项目负责人，李冰教授带领研发团队共同攻克技术难关，建立了以ICP-MS等大型现代分析仪器为主，辅之以其它分析技术的多元素的分析系统。研发了11个多元素配套分析方法，优化了3个原有分析方法，提出了4套以ICP-MS等先进技术为主的适应不同类型地质样品分析的多元素的配套分析系统。建立的配套分析方法先进实用，可操作性强，分析效率提高，已应用于地质调查和地学研究，并在国内其它培训班中推广应用，产生了显著经济效益和社会效益。研究成果显著提高了等离子体质谱为主体的现代分析技术在地质实验测试领域的开发应用水平。新技术新方法成果在2003年芬兰举办的国际地质分析会议以及国内多次分析会议上进行了交流，获得了有关同行的好评，分析方法被编录到有关专著，全社会共享，起到了重要作用。该项目于2005年和2007年分别获中国分析测试领域最高奖CAIA二等奖，国土资源系统科技成果二等奖。

2．合作研发76元素分析技术和质量监控系统，为我国76元素化探填图计划提供新技术支撑。

为了实现我国地质科学家在国际上率先提出的76元素化探填图计划的实施，李冰教授带领团队和地科院物化探所（项目第一承担单位）合作完成“勘查地球化学样品中76元素测试方法技术和质量监控系统的研究”地调项目，研制了勘查地球化学样品中76元素配套分析方法系统，制定了覆盖76种元素的新的质量监控系统。率先将ICP-MS和ICP-OES等新仪器新方法应用于勘查地球化学大规模样品分析中，在本行业为新仪器法新技术的引进推广起到技术引领作用。分析方法技术指标处于国内外领先水平，对国内外各种地球化学填图计划的发展和进步起到了重要作用。该项目获国土资源系统2011年度科技成果一等奖。

3．针对地质矿产资源需求，拓展等离子体光质谱现代仪器在矿物矿石分析应用范围，扩大元素数量，提高分析效率。

矿物矿石主成分以往多采用传统化学分析方法，准确度较高，但由于多数是人工操作的化学分析方法，速度慢，流程长，分析效率极低，而且地质找矿研究中所希望获得的有研究价值的多种伴生微量元素的测定比较困难。等离子体质谱等大型现代仪器在痕量超痕量元素分析中具有显著优势，但在矿物矿石高含量成分分析应用较少，准确度和精密度会受到一些影响。李冰教授带领研发团队针对黄铁矿、锌矿和钴镍矿等硫化物矿物矿石，开展了新方法研究，解决了样品处理中的一些问题以及测定中遇到的干扰等难题，建立了多元素同时分析的等离子体光质谱配套方法。新方法和以往采用的化学方法相比，可测定元素数量大大增加，不仅可以同时测定含量高达百分之几十的主成分，而且可以同时测定多种微量伴生元素，方法的准确度和精密度可以满足矿物矿石分析规范要求。

创新之二：开创了国内地质行业以元素化学形态分析技术为基础的地球化学新领域，围绕生态环境地球化学研究的需求，系统开展元素形态分析方法学和应用研究。

形态分析（价态、化合态、金属有机化合物等）对于环境地球化学具有非常重要的意义。生态地球化学调查及评价是全方位的，仅测定元素总量不足以反映有益元素的有效性、有害元素的毒性。比如，溴酸盐是致癌物质，无机砷毒性很大，而有机砷几乎无毒性，有机汞的毒性远远大于无机汞等。地矿分析部门在无机元素总量分析方面较为成熟，多年来在高质量完成大量化探填图任务中形成了多种配套方法，从技术能力到质量监控水平均处于世界领先地位。但形态分析对于地质分析界来说是相对不熟悉的领域。金属有机化合物的测定因其分析技术要求高，难度大，成本高，目前尚处于研究阶段，还没有形成标准分析方法体系。我国地质系统在金属有机化合物形态分析方面的工作更少。

近年来，在国家自然科学基金项目、国家科技计划项目、国土资源系统公益性行业专项和地调项目的支持下，李冰教授带领科研人员率先在国土资源地质行业领域培育并形成相对稳定的元素化学形态分析及其生态环境地球化学应用研究团队，目标是围绕生态环境地球化学研究的需求，系统开展元素（主要有砷、汞、锡、铅、镉、碘、溴、铬等）形态分析方法研究，建立包括元素价态、金属有机化合物、生物可利用有效态的形态分析体系，为生态环境地球化学调查与评价研究提供先进的技术支撑。

建立的系列形态分析方法为生态环境地球化学调查和评价研究以及社会服务方面提供了先进的技术支撑作用，取得了较好的效果。具体实例有：商品瓶装矿泉水中溴酸盐含量调查；溴的工业污染问题；碘的环境地球化学以及IDD病区成因的问题；大气气溶胶中碘、溴的形态分布、来源及其环境意义研究；镉形态分析用于镉积累植物的耐镉机制研究；浒苔砷形态分析等。

创新之三——注重科研成果转化，将地质实验测试新技术新方法研制成国家和行业标准。

李冰教授带领研发团队承担研制了国家或行业标准10多个，其中5个已颁布实施，其它待送审。研制的标准填补了国内等离子体光质谱同类标准空白。提交19份研究报告，在国内外核心期刊发表论文约80篇，论著/合（译）著8部，全国范围内ICP-MS，ICP-AES培训几十次，培训约300多个实验室1000人次以上。为缅甸地质局实验室ICP-MS培训3人次。这些不仅为行业和国家地质实验测试中心的实验测试技术体系创新做出贡献，而且也对我国等离子体光质谱分析技术的进步起到了积极推动作用。

后记

目前李冰教授正和她的研发团队开展国土资源系统公益性行业专项“重要金属单矿物及同位素关键技术实验测试方法研究”（2009-2012年）和国家重大科学仪器设备开发专项“ICP痕量分析仪器的研制与应用”子课题——应用ICP痕量分析仪器检测地矿稀土、稀有、稀散元素的方法研究（2011～2015年）。目前项目进展顺利，公益性项目研究成果具有广泛的应用范围，将会带来重要的经济和社会效益。