第三屆水光譜組學國際會議于2018年12月2-6日在日本兵庫縣淡路市夢舞臺國際會議中心召開，本次會議主題為“Exploring Water Molecular Systems in Nature(探索自然界的水分子體系)”。來自22個國家的130余位代表參加了此次會議，中國有9位代表參加了會議，其中南開大學邵學廣教授團隊3人、山東大學臧恒昌教授團隊3人、北京大學醫(yī)學部韓晶巖教授1人和華為技術(shù)有限公司2012實驗室的2位技術(shù)人員。

　本次會議著重闡述了水光譜組學的重要性和應(yīng)用，“水光譜組學(aquaphotomics)”是指以生命體系中的水作為研究對象，利用光譜技術(shù)探測水分子在不同環(huán)境下的結(jié)構(gòu)變化，在分子水平上反映生命體系中水分子與其他分子的相互作用或水在生命體系中的功能。為了更好普及水光譜組學的基本知識，提高參與者的應(yīng)用技能，正式會議前進行了6個小時的學習培訓(xùn)。來自日本神戶大學的水光譜組學概念的提出者Roumiana Tsenkova教授在學習培訓(xùn)班和大會開幕式時分別呈現(xiàn)了題目是Open for public lecture: Aquaphotomics introductory course (公開講座：水光譜組學介紹)和Why Aquaphotomics? (為什么進行水光譜組學研究)的報告。報告從不同角度介紹了水光譜組學的前世今生，以及水光譜組學的優(yōu)勢和應(yīng)用，尤其強調(diào)了在近紅外光譜技術(shù)方面的應(yīng)用。

　　本次會議參會論文68篇，其中主題報告(keynote lecture)14篇，邀請報告(invited lecture)26篇，墻報(poster)28篇。報告分為11個會議單元(session)，主題分別是水光譜組學的應(yīng)用(2個單元)、x射線/紫外/太赫茲/電磁波光譜(4個單元)、化學計量學(1個單元)、基礎(chǔ)研究與新視野(2個單元)、生命中水的作用(2個單元)。

　　水光譜組學的應(yīng)用作為會議的第一大主題，會議安排了兩場主題報告，題目分別是Recent trend in NIR spectroscopy including quantum chemistry and 2D-COS and its future potential for aquaphotomics(近紅外光譜技術(shù)在量子化學和2D-COS方向的最新發(fā)展趨勢及其在水光譜組學中的應(yīng)用前景)和Applications of aquaphotomics in biodiagnostics, biomeasurements and biomonitoring(水光譜組學在生物診斷、生物測量和生物監(jiān)測中的應(yīng)用)。前者強調(diào)了量子化學和2D-COS在水光譜組學分析過程中的重要作用，后者介紹了水光譜組學實時在線分析的優(yōu)勢。在本研究方向有14場口頭報告，分別介紹了如何利用水光譜組學對近紅外光譜數(shù)據(jù)進行分析，并應(yīng)用于農(nóng)作物、食品、飲用水以及相關(guān)產(chǎn)品分析中。在這些研究工作中，“實用性”是最突出的特點，但是很多研究工作不僅僅是使用商用儀器開展研究工作，而是針對自己的研究對象開展了深入的研究工作，例如在線測量農(nóng)產(chǎn)品中營養(yǎng)物質(zhì)含量，實時監(jiān)測溫泉中心的水質(zhì)和在位監(jiān)測地下水澆灌的大棚蔬菜生長情況的裝置設(shè)計。

　　基于其他光譜技術(shù)的水光譜組學方面的研究也是本次會議的重點，此次會議中有十幾篇與x射線/紫外/太赫茲/電磁波光譜技術(shù)相關(guān)的論文，分別介紹了利用各種不同的光譜技術(shù)研究表界面水、水化層、水團簇以及大體積水(bulk water)中水的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。通過增加各種擾動，如溫度、光照、壓力、溶質(zhì)等，觀察水光譜的變化，將水作為“物質(zhì)和能量的鏡子”，反映不同體系中物質(zhì)和能量的變化。此主題很大程度上拓寬了水光譜組學的研究范圍，使其不在局限于近紅外光譜領(lǐng)域的研究。更多實驗手段的加入，使科研工作者可以從不同角度，不同層面認識水的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能。

　　化學計量學在水光譜組學的研究分析中起到重要作用，但一直是“非常困難”的主題。本次會議邀請了南開大學邵學廣教授作報告，題目是Extracting quantitative information from temperature dependent near infrared spectra (提取溫控近紅外光譜數(shù)據(jù)中的定量信息)。報告強調(diào)了溫控近紅外光譜分析中化學計量學的作用，并提出了今后的問題與機遇。重點講述了溫度改變引發(fā)光譜變化的深層次原因，即溶液中水結(jié)構(gòu)變化引發(fā)的光譜變化，該變化和溫度高度相關(guān)，因此可以建立模型進行定量分析。同時，從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出發(fā)介紹了從二維到高維的化學計量學方法對溫控近紅外光譜數(shù)據(jù)進行定量信息的提取。會議還有十余篇化學計量學方面的論文，研究內(nèi)容涉及了大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建、實驗設(shè)計、變量選擇方法以及各種定量模型的建模方法。這些方法無疑對拓展水光譜組學的應(yīng)用范圍和改善近紅外光譜的模型具有非常重要的作用，因此，化學計量學的培訓(xùn)和普及仍是近紅外光譜水光譜組學研究和應(yīng)用領(lǐng)域中的重要任務(wù)之一。

　　基礎(chǔ)研究與新視野是本次會議的重要主題，本次會議安排了兩場大會邀請報告，題目分別是“Nano-ice” forms in cold water and causes the density maximum anomaly (在冷水中形成的“納米冰”是導(dǎo)致水密度異常的主要原因)和A brief story of the theory of torsion field and technology, resulting from it-an attempt to explain some of water anomalies (簡要介紹扭轉(zhuǎn)場理論及由此產(chǎn)生的技術(shù)-試圖解釋一些水的異?，F(xiàn)象)。前者強調(diào)了在溫度降低的過程中水結(jié)構(gòu)的變化會導(dǎo)致類似于冰結(jié)構(gòu)的小團簇形成，并將這種結(jié)構(gòu)形式稱為“納米冰”，重點講述了“納米冰”的形成可能是導(dǎo)致水在降溫過程中密度發(fā)生異常變化的主要原因。后者從扭轉(zhuǎn)場理論出發(fā)討論了水密度、溶解度和粘度的異常現(xiàn)象。本專題還有十幾篇論文，通過不同手段研究了從溶液到凝膠，從大體積水到限域水的性質(zhì)，探索水的神奇特性。

　　生命體系中水的作用是本次會議中獨具特色的主題。華盛頓大學的Gerald Pollack教授作為特別邀請嘉賓，對水的“第四相”進行了一個半小時的專題報告(The fourth phase of water: a central role in health)。Pollack教授通過簡單而嚴謹?shù)膶嶒?，揭示了水分子的排布結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)。他通過對話的方式建立了一個簡潔的框架，展示了水的結(jié)構(gòu)是如何影響我們的世界的。區(qū)別于傳統(tǒng)的固相、液相和氣相，Pollack提出的“第四相”水即EZ water(Exclusion zone water)是發(fā)生在親水表面附近。這種廣泛存在的水的性能與大量水的性質(zhì)明顯不同，基于此，提出了未來可能的能源轉(zhuǎn)換模式，為生命的起源、運輸和滲透等自然現(xiàn)象提供了基礎(chǔ)。在此主題的報告中，有論文對病變部位周圍的水結(jié)構(gòu)進行了分析，也有論文對冠心病病理學過程中水起到的作用進行了研究。

　　此次會議還有一項重要內(nèi)容是成立了第一屆國際水光譜組學協(xié)會，旨在促進水光譜組學和相關(guān)學術(shù)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，并利用這些研究成果促進社會的發(fā)展。日本神戶大學的Roumiana Tsenkova教授當選為第一屆理事長，日本慶應(yīng)義塾大學醫(yī)學院Masato Yasui教授和奧地利因斯布魯克大學Christian Huck教授當選為副理事長，德國水科學研究室Everine van de Kraats教授當選為秘書，同時還有來自8個不同國家和地區(qū)的14位科研工作者當選為理事，其中南開大學邵學廣教授被推薦為理事，主要負責化學計量學方法的研究開發(fā)工作。因本次會議的成功召開，當場吸納會員50余名，可以看出科研工作者對水光譜組學研究抱有極大的熱情。希望國內(nèi)正在進行與水科學相關(guān)工作的科研人員積極加入國際水光譜組學協(xié)會，共同推進水光譜組學及相關(guān)學科的發(fā)展。

　　本次會議得到了參會各方的積極響應(yīng)，秉承緊張、有序、充實、有效的特點，會后交流非常活躍，開誠布公，干貨滿滿?？傮w來看，經(jīng)歷了多年的發(fā)展，對水光譜組學的研究已取得一些階段性成果，并將一些研究成果成功轉(zhuǎn)化到實際生產(chǎn)應(yīng)用中。但是，很多成果只是表面現(xiàn)象的觀察和總結(jié)，對水在生命體系中重要作用的研究尚未上升到科學理論高度。因此，需要各個學科的科研工作者的團結(jié)協(xié)作共同努力，探索研究作為生命體系中不可或缺的組成部分的水的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與功能。相信這次會議的順利召開，將吸引更多的研究者加入到水光譜組學的研究工作中，建立水分子基質(zhì)的科學網(wǎng)絡(luò)，并將其轉(zhuǎn)化應(yīng)用到人們的實際生產(chǎn)生活中，推動社會的進步。