吴季兰

辐射化学家

吴季兰，辐射化学家。北京大学辐射化学教研室的主要创建人。他在辐射化学基础研究领域解决了如下理论问题：确定了磷酸酯磷氧键激发能量传递机制：发展了化学探针多重效应的概念和方法；确立了乙醇可作为辐射化学等研究中的模式溶剂和探针，用以研究溶剂化电子（es），氢原子（H），羟乙基自由基（CH3CHOH），有机过氧自由基（RO2）和过氧自由基（HO2）等中间活性粒子和化合物的反应，并为黄酮类分子的改造提供了途径。并开展了中草药、食品主要组分和金属硫蛋白（MT）的系统辐射化学研究，对保证辐照药物和食品的安全性和质量监督起了重要作用。对高放射性核燃料后处理过程中使用的萃取剂和离子交换树脂辐解机理进行了研究，提出了抑制辐解的方法。对裂解型高分子材料和辐射稳定性差的聚丙烯进行了辐射交联改性

人物生平

吴季兰，1928年5月17日出生于浙江省余姚县，抗日战争期间就读于大同大学化工系。在这期间，他参加了中共地下党领导的抗日救国教育活动，同时，在学校中也受到了严格的数理化及外语训练。由于受家庭影响，尤其喜爱化学。1946年因成绩优异，获得青树奖学金，于同年年底考入浙江大学化学系。那时，浙江大学刚从贵州迁回，条件十分艰苦，然而正是浙江大学的“求是”学风培养了学生能在艰苦条件下埋头苦干的作风，这也是他以后的工作基础。在此期间，他被选为浙江大学化学学会主席，积极参加反饥饿，反内战的学生运动。1950年毕业后留系任有机和分析助教；院系调整后，在化工系担任讲师。1955年3月到11月，在北京师范大学无机——物化班听苏联专家讲课。于同年11月调入北京大学物理研究室参加培养我国第一代原子能专业学生的教学工作，准备核物理导论和放射化学实验，讲授放射性防护课程。后随苏联专家从事放射性铅的苯基衍生物的β蜕变后子体化学状态分布的研究。1957年9月赴苏联列宁格勒大学从事放射化学研究。发现列宁格勒大学的β蜕变化学工作中，由于没有注意到子体元素的部分取代衍生物很不稳定，它们在一定条件下可与加入的载体发生作用，在他们先前的工作中引入了系统的误差，以至得不到可靠的子体化学状态分布的平衡总和。在吴季兰的相关研究中，找到了实验方法用以控制或避免第三次反应并开展了无载体色层法。这一方法最后受到列宁格勒大学放化教研室的肯定，1959年4月受邀在全苏高校第一次放射化学会议上宣读论文，并参加杜布纳联合所放射化学会议。

因国内工作需要，1959年吴季兰又转至莫斯科大学巴哈教授实验室进修辐射化学，从事高氯酸水溶液辐射化学研究。同年9月回国筹建北京大学技术物理系辐射化学教研室，1960年辐化教研室成立，任教研室主任，组织同事和学生先后建成了具有特色的、操作简便安全的400克镭当量和2000居里60Co源装置。这些装置为几百名学生进行辐射化学实验起着重要作用。教研室成立后，为全国培养了近百名的进修教师和科研人员。1962年吴季兰开始招收研究生，结合我国原子能工业发展的需要，对高放射性核燃料后处理过程中使用的萃取剂磷酸三丁酯（TBP）和离子交换树脂的辐射分解规律、机理和抑制辐解途径开始了深入的研究。发现丁基膦酸二丁酯（DBBP）、苯基膦酸二丁酯（DBPP）能有效地抑制磷酸三丁酯的辐解。在60Coγ射线辐照下，确定了水的存在能显著地加剧苯乙烯磺酸树脂和季胺型阴离子树脂的交换基团的辐射分解，水辐解产生的中间活性粒子与苯乙烯型树脂的作用，主要在树脂表面上进行。若干自由基俘获体浓水溶液能显著地抑制其破坏。这些工作对后处理过程中，选择何种分离方法和试剂，判断分离剂的使用期限等都有重要作用。此外，他还用电子顺磁共振（ESR）方法测定出磺酸树脂含有对辐射敏感的特碳磺酸树脂，这一工作在1980年东京第三次国际辐射加工会议报告时，引起同行的兴趣和关注。

1969年技术物理系迁至汉中。1970年，当吴季兰从“五七”干校回汉中北京大学分校时，辐射化学教研室已人为地解体了，设备损失殆尽，队伍也散了。在这样恶劣的条件下，他仍坚持研究工作，组织同事从事放射性同位素应用的推广工作，研究低剂量中子照射鱼卵刺激生长等。同时进行辐射化学动力学理论计算。在此期间提出了TBP磷氧键激发态与DBBP和DBPP磷氧键激发能量传递机制及其动力学计算。这一成果曾在1979年第六次国际辐射研究会议分组会上报告。

1979年北大汉中分校迁回北京，吴季兰领导重建辐射化学教研室。仅用了两年时间，恢复了实验室和新开设了辐射动力学、高分子辐射化学等课程。80年代初，国际上蓬勃兴起一种高技术产业——辐射加工工艺，他积极协助国家科委制定同位素与辐射技术的发展规划和攻关课题。

经过30余年的努力，特别是改革开放以来的18年，教研室培养了50余名研究生，其中博士生10余名。他的主要业绩如下。

技术成就

1.电离射线辐照时，磷酸酯磷氧激发态的生成及其能量转移动力学。这一课题起始于核燃料萃取剂TBP的辐解研究。他在80 年代初发表了系列文章，阐明磷氧基团的激发态能引起键的断裂及其能量转移动力学。TBP可受环烷烃、烷烃激发态的敏化，也可为酮类、亚砜类的化合物抑制其辐解。近年来有关DNA的辐照直接损伤，着重于有关磷酸酯单元损伤的研究。TBP可作为生物体磷酸酯的简单模式，来研究关于磷氧基团的激发能否导致磷酸酯键的断裂这一尚未解决的问题。90年代初，他指导研究生使用脉冲辐解方法，单重态探针方法和光化学研究等，确定了磷氧基团激发态的存在及其抑制。

这一课题的深入研究还表明磷氧键激发态与生命起源中简单生命小分子的合成有关。

在上述研究中，当使用酮、磷酸酯作为激发能量接受体时，还发现其他效应，如电子俘获，H原子俘获等。运用多重效应的概念和方法，得到了受照体系中活性粒子反应的更多的信息。

2.确定了在辐射化学研究中，乙醇可以作为溶剂探针研究es、H、CH3CHOH、RO2和HO2等中间活性粒子和化合物的反应。

众所周知，水辐解时其中间活性粒子的生成、反应以及与产物的物料平衡已基本研究清楚，因此水溶液辐射化学及水体系活性粒子的控制、转化等以有利于定向反应的研究甚为充分。但有机溶液的辐射化学的研究很不充分，因前人没有找到理想的有机溶剂。以乙醇为例，其辐解终产物乙醛（CH3CHO）来源未能完全确定，得不到主要辐解产物的物料平衡，因而不能利用乙醇辐解中产生的活性粒子es等去研究与溶质的反应。

吴季兰与同事们详细研究了乙醇的辐射化学，证明了CH3CHO仅来源于刺迹反应，未发现羟乙基自由基歧化反应的贡献，并得到了主要辐解产物氢气（H2）、乙醛和2，3-丁二醇等合理的物料平衡。根据H2、CH3CHO和2，3-丁二醇G值的变化，并采用计算机解数值方程的方法代替稳态近似法，求得系列化合物与es、H、CH3CHOH等的反应速率常数，与脉冲辐解法求得的一致。由于这一方法简单易行，扩大了乙醇体系中这些活性粒子的反应研究范围，并发现了一些反应的反常现象。此外，还发现羟乙基自由基很易被引入到黄芩甙、甘草酸等分子的活性部位处，为药物分子的改造提供一种可能的途径。他们还采用氧气饱和乙醇辐照体系为探针研究RO2和超氧阴离子（O2）与黄酮类分子的反应，确定其清除自由基的活性部位。

简历

1928年5月17日出生于浙江省余姚县。

1950年毕业于浙江大学化学系。

1950-1955年浙江大学化学系、化工系任助教及讲师。

1955-1957年北京大学物理研究室任讲师、放射化学实验室主任。

1957-1959年苏联列宁格勒大学从事放射化学研究（访问学者）；莫斯科大学从事辐射化学研究。

1959-1988年北京大学技术物理系辐射化学教研室主任、副教授、教授、副系主任。

1986年至今北京大学技术物理系博士生导师；中国核学会第一、二、三届理事会理事。

1990年至今北京大学校务委员会副主任。

主要论著

1 Nefedov，吴季兰.母体分子的化学本性和蜕变条件对子体元素化学状态分布的影响.北京大学学报，1961，1：173

2 吴季兰，哈鸿飞，袁荣尧.磷酸三丁酯—丁基膦酸二丁酯体系的辐射及能量转移的研究.核化学与放射化学，1979，1（1）：19