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        踏霾歸來尋藍(lán)天

        2016-07-04 08:33:44李曉文
        科學(xué)中國人 2016年5期
        關(guān)鍵詞:氣溶膠空氣質(zhì)量河北

        李曉文

        “不要等到問題出來之后再去挽回,我們生活在同一片天空下,霧霾已經(jīng)成為每個人必須面對對并亟待解決的問題。遠(yuǎn)離霧霾,呼吸同一片純凈天空?!?柴靜在《穹頂之下》如是說,環(huán)境污染已經(jīng)成為中國人休戚與共的問題。

        的確,每個人都期待一個綠色的中國,一個美麗的家鄉(xiāng)。懷揣夢想去遠(yuǎn)方,帶著責(zé)任回家鄉(xiāng),清華大學(xué)環(huán)境系畢業(yè)后,王麗濤選擇了一條“以科技服務(wù)家鄉(xiāng)”的科研道路。憑借女性科學(xué)家特有的細(xì)致和敏銳,她回到家鄉(xiāng)邯鄲,搭建了霧霾監(jiān)測站,研究河北地區(qū)霧霾形成和治理問題,捍衛(wèi)人類生存環(huán)境的未來。

        不忘初心,方得始終

        1952年12月5日的倫敦城,霧霾被控制在大氣層之下沒有辦法散去,人們走在大街上都沒有辦法看到自己的腳。在中國眾多城市污染問題中,北京霧霾治理似乎更為迫切。申奧成功后,中國向全世界承諾要“綠色奧運”,時值王麗濤正師從清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系教授郝吉明院士門下攻讀博士,2001年王麗濤加入到北京奧運空氣質(zhì)量保障隊伍。

        當(dāng)時,全國主要有三所機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)北京市空氣質(zhì)量保障工作,王麗濤所在的清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系主要負(fù)責(zé)北京市市內(nèi)的污染源控制方案,“時間非常緊張,既有數(shù)據(jù)非常少,很多事情都是從零開始。我和一個師兄配合,輪流值班,拿到數(shù)據(jù)就開始分析,幾乎是每天連軸轉(zhuǎn)?!被貞浧甬?dāng)時情景,王麗濤感慨,“那個時候也不覺得辛苦”。

        可喜的是,“北京市奧運期間空氣質(zhì)量保障方案研究”取得極大成功,他們采用概率計算的方法,用較小的計算成本反映實際氣象條件的不確定性,在時間緊張的情況下保障了控制方案的按時出臺,該項目的研究成果被國務(wù)院采納,在奧運期間發(fā)揮了巨大的作用,保證了我國“綠色奧運”承諾的兌現(xiàn)。2010年,該項目獲教育部科技進(jìn)步獎一等獎。

        王麗濤告訴記者,目前的研究表明,北京全年P(guān)M2.5來源中區(qū)域傳輸貢獻(xiàn)約占28~36%,在本地污染貢獻(xiàn)中,機(jī)動車、燃煤、工業(yè)生產(chǎn)、揚塵為主要來源,分別占31.1%、22.4%、18.1%和14.3%。天津每年的燃煤量約為北京的3倍,河北約為北京的10倍,是北京大氣污染的主要輸送區(qū)域。

        受城市發(fā)展、地理位置等因素影響,河北省污染形成問題很復(fù)雜,自2014年起,河北各地陸續(xù)開展大氣污染源解析工作,“這個時候,我們邯鄲已經(jīng)積累了好幾年的空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)。”“和北京霧霾污染不同的是,不論風(fēng)向如何,河北南部的城市都可能出現(xiàn)重度污染。”王麗濤出生于河北重工業(yè)發(fā)達(dá)的邯鄲,“小時候就對家鄉(xiāng)環(huán)境污染問題印象非常深刻,當(dāng)時我是我們班為數(shù)不多的報考環(huán)境專業(yè)的人,我很想弄清楚大氣污染相關(guān)的問題到底是怎么回事?!睅е@份好奇,王麗濤選擇回到家鄉(xiāng)河北工程大學(xué)任教。

        最初回家鄉(xiāng)那幾年,內(nèi)心也會有一些落差,大城市有小城市無可比擬的優(yōu)勢。“但那種白手起家的感覺還是很好的。”2010年,王麗濤獲得“中央財政支持地方高校發(fā)展專項”的大力支持,建成了河北省高校中第一個達(dá)到國際先進(jìn)水平、可為科學(xué)研究服務(wù)的空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測平臺。

        只有本地的才是世界的

        搞科研是一件寂寞的事情,在地方搞科研的寂寞會加倍。王麗濤的生活始終沒有離開“霧霾”兩個字,一方面要加緊籌備監(jiān)測站的進(jìn)一步完善,一方面還要不斷克服地方信息、技術(shù)交流的限制?!拔覀兂Uf要上天入地搞科研,”所謂上天就是要與國際先進(jìn)技術(shù)搭界,入地則為研究最基本最本地的東西。這些年,王麗濤主持和參與了多項科研項目,包括國家自然科學(xué)基金“考慮氣溶膠-氣象反饋下河北地區(qū)霾污染關(guān)鍵源識別及貢獻(xiàn)機(jī)制研究”“河北南部地區(qū)灰霾的來源和形成機(jī)制研究”,河北省自然科學(xué)基金“河北南部城市群細(xì)微顆粒物污染特征及形成機(jī)制研究”等等。對河北地區(qū)防霾問題的研究可謂是“行家”。究竟是什么原因讓河北霧霾問題如此嚴(yán)重呢?

        從全國城市的統(tǒng)計結(jié)果來看,近50年來邢臺市的平均霾污染頻率位列全國第二,上世紀(jì)90年代之后則躍居全國首位,因此在河北一帶開展霾污染問題研究刻不容緩?!艾F(xiàn)有國際通用監(jiān)測、治理手段已經(jīng)不能滿足國內(nèi)的需要,需要我們根據(jù)特定地區(qū)霾污染特性采用不同的監(jiān)測、治理方案”。然而,現(xiàn)狀是我國在河北南部地區(qū)霾污染問題的研究仍然處于初級階段,開展研究舉步維艱。

        找到問題產(chǎn)生的根源,才能對癥下藥找到應(yīng)對策略,王麗濤在河北工程大學(xué)前期科研工作主要圍繞河北南部城市霾污染的來源以及形成機(jī)制。通過量化河北南部城市霾污染來源的方法,對其來源的復(fù)雜性做出探索。她還發(fā)現(xiàn),即便是在十多年來霾污染最嚴(yán)重的兩個代表月,這一地區(qū)的污染模式(pollution pattern)也存在明顯差異,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因很有可能與河北省特殊的地理位置和復(fù)雜的排放環(huán)境有關(guān)。為此,王麗濤將自己研究重點放在對河北地區(qū)嚴(yán)重霾污染時段的污染特征、污染模式的識別上。

        氣溶膠,一種由固體或液體小質(zhì)點分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的膠體分散體系。高濃度氣溶膠的存在會降低到達(dá)地面的太陽輻射強(qiáng)度,繼而引發(fā)一系列連鎖反應(yīng),包括NO2光解速率減小導(dǎo)致空氣濕度增加,大量細(xì)粒子又作為凝結(jié)核引發(fā)霧的產(chǎn)生,大氣中多種污染物的濃度水平、空間分布和停留時間受到影響。

        在此基礎(chǔ)上,王麗濤和她的團(tuán)隊在原有研究基礎(chǔ)上對河北地區(qū)霧霾污染過程進(jìn)行分析,應(yīng)用空氣質(zhì)量模擬系統(tǒng)對這些霾污染過程展開模擬,該地區(qū)的污染特征、類型及模式可得到一定識別。另外,在模擬中加入氣溶膠-氣象反饋機(jī)制,可對其在重污染形成過程所起到的作用進(jìn)行量化,整個評估機(jī)制可以有效評估各類污染源對河北城市PM2.5的濃度貢獻(xiàn)。

        已有的研究表明,氣溶膠-氣象反饋在重污染時段可以引發(fā)高達(dá)65%的PM2.5的濃度增長。鑒于此,王麗濤在河北地區(qū)污染模擬中,對氣溶膠-氣象反饋的作用加強(qiáng)了重視。并初步發(fā)現(xiàn)當(dāng)河北南部PM2.5濃度高于400ug/m3時,氣溶膠-氣象反饋造成的效應(yīng)貢獻(xiàn)了50ug/m3左右的濃度增加;200?400ug/m3時,該效應(yīng)的貢獻(xiàn)在10ug/m3左右。王麗濤課題組承擔(dān)了邯鄲市市政府委托的PM2.5來源解析項目并于2015年完成,為邯鄲市市政府制定霾污染控制方案提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

        “有句話說,只有民族的才是世界的,環(huán)境治理,我堅信只有地方的才是世界的?!蓖觖悵F(xiàn)階段研究工作主要立足本地,采用監(jiān)測和模擬相結(jié)合的方法,對河北南部大氣污染做深入探討,針對霾污染的特征、來源做未來控制策略制定。與此同時,她還建成了具備應(yīng)用國際最先進(jìn)的空氣質(zhì)量模型進(jìn)行區(qū)域空氣質(zhì)量模擬能力的高性能計算工作站。近年來,王麗濤關(guān)于此項目的研究發(fā)表論文有60余篇,其中SCI收錄20篇,EI收錄16篇。特別是發(fā)表在大氣科學(xué)頂級刊物《Atmospheric Chemistry and Physics》上的論文,上線4個月內(nèi)下載4000余次,屬SCI高被引論文。

        培養(yǎng)人才需因材施教

        河北工程大學(xué),前身為1952年創(chuàng)建的開灤煤礦工業(yè)學(xué)校,學(xué)校60多年發(fā)展歷史也成為河北多年發(fā)展的縮影,很多從這座城市走出去的學(xué)子學(xué)成后又回到家鄉(xiāng)?!皩W(xué)校有很多來自名校的老師,在這里師承北大、清華、海外名校的老師們聯(lián)合搞科研可以輕松實現(xiàn)?!薄霸敢饣貋砑亦l(xiāng)的,都是真心真意想把地方事情做好,也都是一群頗有理想主義的人?!蓖觖悵f。

        現(xiàn)階段,王麗濤的團(tuán)隊正著力打造一個高水平的工程技術(shù)研究中心,整合河北工程大學(xué)在煤炭資源、化學(xué)化工、工業(yè)過程裝備、機(jī)械電子、能源環(huán)境等方面的傳統(tǒng)優(yōu)勢,重點針對煤炭綠色開采和清潔利用、重點工業(yè)行業(yè)污染控制、新能源技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用、大氣污染實時溯源和綜合決策幾個領(lǐng)域,從源頭防治霧霾源產(chǎn)生,為地方生態(tài)環(huán)境改善服務(wù)。

        王麗濤對因材施教有自己的理解和實施方法。“學(xué)生們維護(hù)一個24小時空氣質(zhì)量監(jiān)測站,從2012年8月到現(xiàn)在從沒有停止過”,學(xué)生們親自觀測,拿到一手?jǐn)?shù)據(jù),他們會非常珍惜自己檢測所得數(shù)據(jù)。作為一名老師,王麗濤很注重學(xué)生自主性和潛能的開發(fā),“我們學(xué)校學(xué)生大多都是河北生源,他們學(xué)習(xí)成績基本屬于中等以上水平?!?/p>

        針對這部分學(xué)生,王麗濤有自己的一套教學(xué)方法,在她看來,她所帶的這部分學(xué)生有一定學(xué)習(xí)能力,很聽話,但同時又缺乏一定積極性和主動性。針對這個特點,“我會把他們送出國開會交流,看看國外是怎么搞科研的,他們悟性很高,可塑性很強(qiáng)?!睂W(xué)生動手操作能力是王麗濤老師很重視的,一些模擬實驗對技術(shù)要求很高,新入學(xué)的學(xué)生都要跟著她學(xué)習(xí)1~2個月的模擬技術(shù),外加實際模擬操作訓(xùn)練,所培養(yǎng)出來的學(xué)生很受各大大氣環(huán)境研究所的歡迎?!叭ツ昵迦A賀克斌院士在河北省環(huán)保廳有項目,現(xiàn)有人才都是管理水的,懂大氣的幾乎沒有,我們學(xué)生去了之后可以立馬上手,對接工作很方便?!薄爱?dāng)然,我們對課題組的要求也是非常嚴(yán)格,學(xué)生們必須發(fā)表一篇英文論文才能畢業(yè)。”

        我們聽過大大小小的道理,又被太多條條框框所限制,丟棄最原始的好奇心?!昂闷嫘暮苤匾?,一件事情,就是沒人給你錢,你也非常想去做,這樣你就成功了一半?!闭劶皩W(xué)生培養(yǎng),王麗濤指出一定要培養(yǎng)孩子的好奇心,對所鉆研課題有求知的欲望,才能有源源不斷的動力支撐你向前?!爱?dāng)然,還要能坐得住,科研必須要耐得住寂寞”。

        每位職場女性都要面對事業(yè)與家庭問題,王麗濤也不例外?,F(xiàn)擔(dān)任資源學(xué)院院長的王麗濤,一方面要處理學(xué)校方面各項行政事宜,一方面還不能落下相關(guān)科研項目?!坝幸淮?,我聽傅瑩演講時談到的一句話特別好,她說,對女性來講事業(yè)與家庭之間沒有平衡,只有犧牲”,確實是這樣,很多事情二者之間天然存在不可調(diào)和矛盾,所能做的就是在恰當(dāng)時機(jī)把需要完成的事情做到最好,被忽略掉的再盡全力去彌補(bǔ)。

        時下,空氣污染仍是國人亟待解決的主要問題之一,霧霾治理下一步究竟應(yīng)該怎么走?溯本逐源,從源頭控制污染物的排放,再加上末端的綜合治理,才是大氣污染防治的治本之策?!拔磥恚蚁M覀儸F(xiàn)有霧霾污染控制平臺整合的更大的一些,針對河北典型污染制定行之有效應(yīng)對策略,為中國治霾提供新思路。”

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