“我们希望以共享为纽带，整合产学研各方力量，倒逼核心技术攻关，让共享过程中积累的用户需求、技术经验、智力成果，转化为仪器研发的驱动力，逐步实现高端气体稳定同位素质谱仪器自主可控和相关科学技术自立自强。”
文 |《瞭望》新闻周刊记者 付敏
同位素质谱仪器能够通过测量样品中的同位素比值来揭示物质来源、年代与环境信息，是地球科学、环境、食品、考古等领域的核心精密仪器。当前同位素质谱仪器已实现部分国产化，但高端仪器仍高度依赖进口，并存在重复购置、资源利用率不高等问题。近年来，我国加大力度推动同位素质谱仪等高端科研仪器资源向社会开放共享，并以共享加速高端仪器研发。
自然资源部第三海洋研究所（下称“海洋三所”）形成了以放射性与稳定同位素技术为特色的全国仪器共享服务体系，在共享中挖掘需求、在服务中迭代技术、在协同中推进研发，蹚出一条以共享促研发、以开放促创新的高端科学仪器国产化自主创新之路。
自然资源部第三海洋研究所李玉红高级工程师开展吹扫捕集 / 气相色谱—同位素比值质谱联用技术调试（2025 年 7 月 21 日摄） 受访者供图
让稀缺高端仪器变普惠
同一元素的化学性质几乎一样，但原子质量不同，能被同位素仪器精准识别。这是因为同位素的质子数相同，但中子数不同，科学家把同一元素的不同核素互称为同位素。利用同位素技术，科学家能够推算地球的年龄、破解马王堆汉墓文物的年代密码、精准诊断甲状腺疾病、鉴别蜂蜜是否掺假、追溯白酒年份……
高端同位素质谱仪器购置成本高、运维难度大、专业要求高，单靠一家单位、一个部门难以实现高效利用，而且还存在重复购置、资源分散等问题。如何让包括同位素质谱仪器在内的高端仪器得到更高效利用，海洋三所的科研仪器共享之路给出了答案。
海洋三所科学仪器共享平台主任尹希杰介绍，为响应国家重大科技基础设施和大型科研仪器向社会开放的政策要求，海洋三所率先组建科学仪器共享平台，涵盖同位素质谱仪、放射性检测设备、环境监测仪器等高端科研设备，由分析测试中心统一管理运行，通过集约化管理+网络化预约+有偿服务+考核激励，面向高校、企事业单位开放共享。
十多年来，海洋三所的仪器共享规模从最初的57台套，扩充至如今的280台套，仪器总原值达2.1亿元。该平台已为全国30个省区市、82个城市的273家高校院所和企业提供检测技术服务，既助力青年科研人员开展前沿研究，也为中小企业降低研发成本，消除创新过程中的硬件制约。
在科技部组织的国家科研仪器共享考核中，海洋三所科学仪器共享平台多次被评为优秀、良好等级，成为全国科研仪器共享的标杆案例。
满足用户需求让仪器变好用
单纯分配仪器机时、提供硬件使用，只能解决“有得用”。海洋三所科学仪器共享平台跳出传统的开放硬件、分配机时共享模式，深度挖掘仪器背后的技术潜力，将仪器共享优势转化为技术创新优势。
“共享平台的技术团队扎根一线，深挖仪器性能，针对不同领域的科研需求，开展测试方法优化、实验技术创新、设备升级改造，实现功能进阶，突破高端设备技术瓶颈。”尹希杰表示。
2023年12月，生态环境部南京环境科学研究所丁达研究员团队在研究地下水污染物以及中国科学技术大学刘桂建教授团队在研究大气污染物时，由于苯系污染物浓度太低，现有分析技术无法完成其碳和氢同位素的精准测试。
两家单位科研团队通过与海洋三所科学仪器共享平台对接，海洋三所同位素技术团队经过半年多的技术攻关，研发了吹扫捕集/气相色谱—同位素比值质谱联用技术，实现水体中痕量苯系物单体碳氢同位素精准测试的能力。
与此同时，海洋三所同位素技术团队还将国产热脱附设备与稳定同位素质谱联用，成功建立了大气中微量挥发性有机化合物（VOCs）的单体碳氢同位素检测方法，解决了科学家们在相关研究中遇到的检测技术难题，推动了同位素技术在水体及大气污染物中的示踪研究。
“从样品前处理、检测参数优化，到数据报告分析、科研问题解答，平台技术人员全程跟进，实现从采样到数据的全流程质量管控。这种以需求为导向的服务模式，让仪器共享成为真正贴合科研实际、助力成果产出的精准服务，让每一台高端仪器都能发挥最大价值，变‘能用’为‘好用’。”尹希杰说。
技术攻关持续升级仪器水平
针对进口仪器的适配性短板，海洋三所技术团队主动攻关，开展仪器升级改造与核心技术研发，填补了多项国内技术空白。
例如在同位素检测核心设备元素分析—同位素质谱联用系统的改造中，技术人员针对国外自动进样器样品室不密封、氦气消耗大、测试本底高的问题，自主研制零本底自动进样器，既提升了测试精度，又大幅降低耗材成本；针对硫同位素测试过程中产生的二氧化硫气体腐蚀性强、记忆效应大、现有仪器无法检测低含量硫样品的痛点，该团队研发二氧化硫气体捕集和富集纯化一体装置，解决了废气污染与检测局限的双重难题……这些仪器升级改造与技术创新成果，不仅提升了海洋三所的科研核心竞争力，更通过共享平台面向全国开放，成为行业共同的技术财富。
此外，聚焦国家高端质谱仪器国产化的重大科研需求，今年3月，海洋三所分析测试中心与天美集团签约共建“Sercon气体稳定同位素质谱技术研发及应用创新实验室”。该公司全资持有全球气体稳定同位素质谱标杆品牌英国Sercon，双方通过共建实验室，将推进气体稳定同位素质谱仪尽早国产化，形成国产仪器从技术研发到场景化应用的全链条闭环。
截至目前，海洋三所围绕仪器改造与技术研发，累计发表学术论文50余篇，涵盖同位素分离、检测技术、应用研究等核心领域；获得国家技术发明专利十余项，其中4项成功实现转化，破解了多项同位素检测领域的“卡脖子”技术难题，让国内科研机构与企业能够享受高精度、低成本的同位素检测服务。
“我们希望以共享为纽带，整合产学研各方力量，倒逼核心技术攻关，让共享过程中积累的用户需求、技术经验、智力成果，转化为仪器研发的驱动力，逐步实现高端气体稳定同位素质谱仪器自主可控和相关科学技术自立自强。”尹希杰说。■
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