李文博

一艘遠(yuǎn)洋貨輪能裝多少東西？環(huán)保紀(jì)錄片“Sea Blind”《海盲》告訴我們，以全球最大的貨輪“奧斯卡”號(hào)為例，它可以容納19200個(gè)船運(yùn)集裝箱。如果這些集裝箱內(nèi)裝滿跑鞋的話，一次可以運(yùn)輸1.17億雙。由此不難發(fā)現(xiàn)，海上運(yùn)輸因?yàn)檫\(yùn)量大、成本低，早已成為國(guó)際貿(mào)易主要的運(yùn)輸方式。

目前在全球范圍內(nèi)，80%以上的國(guó)際貨物通過(guò)海運(yùn)完成，我國(guó)更是高達(dá)90%以上。我國(guó)水路貨物運(yùn)輸量和港口吞吐量已連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一，世界上十大最繁忙的港口有7個(gè)在中國(guó)。

但在這些繁忙海運(yùn)的背后，港口城市和海岸帶地區(qū)就成為船舶尾氣污染的重災(zāi)區(qū)。特別是海岸帶地區(qū)位于陸地與海洋交界處，涉及人為污染源多且復(fù)雜，影響大氣環(huán)境的成因也較為復(fù)雜?，F(xiàn)有研究顯示，長(zhǎng)三角、珠三角、環(huán)渤海和長(zhǎng)江等沿海沿江地區(qū)，船舶港口排放已成為海岸帶大氣污染的重要來(lái)源之一。

張艷十多年來(lái)致力于研究船舶交通大氣污染，她希望通過(guò)控制船舶污染物的排放，提高港口城市和海岸帶地區(qū)的空氣質(zhì)量，將“舉目已是晴空碧，宜趁東風(fēng)揚(yáng)帆起”的場(chǎng)景從夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

張艷

夢(mèng)開(kāi)始的地方

張艷最初在南京氣象學(xué)院學(xué)的是氣象學(xué)，在她讀書(shū)的那個(gè)年代里，空氣污染還不是所有人關(guān)注的焦點(diǎn)，因此國(guó)內(nèi)還較少有人研究氣象與環(huán)境的關(guān)系。但是張艷卻有一種強(qiáng)烈的愿望，“氣象學(xué)比較偏重自然科學(xué)的研究，而我當(dāng)時(shí)的研究志向是想將自己所學(xué)的理論與社會(huì)發(fā)展聯(lián)系起來(lái)”。在這樣的感召下，張艷先是攻讀了南京大學(xué)大氣科學(xué)系的碩士研究生，然后又考取了復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系的博士，這樣多學(xué)科的背景，氣象與環(huán)境的結(jié)合，不僅讓張艷看待問(wèn)題更加全面客觀，而且解決實(shí)際問(wèn)題的手段也增多了。

來(lái)到復(fù)旦大學(xué)之后，張艷倏地感覺(jué)到了許多變化?！耙?yàn)樵谀洗蟠髿饪茖W(xué)系時(shí)，我們偏重?cái)?shù)值模型研究，而復(fù)旦則非常重視外場(chǎng)觀測(cè)，到真實(shí)的大氣環(huán)境中觀測(cè)大氣污染物濃度的變化，拿到第一手?jǐn)?shù)據(jù)?！彼袑?shí)感受到了，只有第一手資料才能客觀、令人信服地說(shuō)明問(wèn)題。博士期間，張艷在上海洋山島住了兩個(gè)月，一日三餐都只能吃冰箱里儲(chǔ)存的食物，但是通過(guò)親身觀測(cè)，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)果，這樣巨大的成就感讓張艷體會(huì)到了科學(xué)的魅力?！拔宜鶎W(xué)的知識(shí)、我做的研究，我可以在真實(shí)的大氣環(huán)境中看見(jiàn)它、感受它?！睆埰G說(shuō)話時(shí)，仿佛還在回憶那段特別的經(jīng)歷。

張艷在博士畢業(yè)后順理成章地投身于空氣污染的研究中。她在博士期間特別關(guān)注空氣污染物傳輸?shù)胶Ｑ笊蠒?huì)對(duì)海洋的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生怎樣的影響。而上海日益發(fā)達(dá)的船舶業(yè)給了她新的科研啟發(fā)，她將目光投向了航運(yùn)排放對(duì)空氣質(zhì)量的影響。

和課題組研究生合影

看得見(jiàn)的影響

船舶污染對(duì)空氣質(zhì)量的影響真的有那么大嗎？它離我們的生活那么遠(yuǎn)，它的污染怎么可能會(huì)傳到陸地上來(lái)呢？這些疑問(wèn)是張艷剛開(kāi)始做航運(yùn)排放對(duì)空氣質(zhì)量影響時(shí)，聽(tīng)到最多的話，專家們一次又一次的質(zhì)疑，沒(méi)有讓張艷放棄，反而讓她越挫越勇。在張艷的測(cè)算中，2010年長(zhǎng)三角區(qū)域及中國(guó)東部海域船舶排放的二氧化硫可達(dá)到38萬(wàn)噸/年，在人為排放源中占到14%～15%，貢獻(xiàn)是比較大的。其排放的氮氧化物在人為排放源中的占比與二氧化硫差不多，但卻鮮有人提及。在張艷看來(lái)，不僅與船舶柴油尾氣朝夕相處的船員等面臨嚴(yán)重的健康危害，港口城市居民也是船舶污染的重要受害者。

“我2009年開(kāi)始申請(qǐng)青年基金項(xiàng)目的時(shí)候，國(guó)內(nèi)還幾乎沒(méi)有基金項(xiàng)目做船舶大氣污染物研究的，我當(dāng)時(shí)覺(jué)得沒(méi)關(guān)系，一次不行就兩次，總會(huì)有行的時(shí)候。”在張艷的堅(jiān)持下，2010年她申請(qǐng)到了自己科研生涯中第一個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“航運(yùn)排放對(duì)區(qū)域及城市空氣質(zhì)量的影響”，她的研究也由此拉開(kāi)了序幕。

2011年，張艷和團(tuán)隊(duì)以上海港為研究對(duì)象進(jìn)行了外場(chǎng)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)物種包括二氧化硫、二氧化氮和臭氧這些痕量氣體，同時(shí)采集了氣溶膠樣品，包括TSP（總懸浮顆粒物）、PM2.5等，并對(duì)氣溶膠樣品和重油樣品中的釩、鎳等元素進(jìn)行了分析，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，在沿海氣流的輸送下，上海港區(qū)的二氧化硫、二氧化氮和釩主要來(lái)自船舶的排放。研究確認(rèn)了顆粒物中的釩可以作為船舶大氣污染排放的示蹤物，該研究結(jié)果在英國(guó)《大氣環(huán)境》期刊上發(fā)表后已被引用160余次。

在前期研究的基礎(chǔ)上，張艷相繼獲得了國(guó)家基金委面上項(xiàng)目的資助，開(kāi)始了船舶排放煙羽對(duì)沿海城市大氣環(huán)境影響的動(dòng)態(tài)過(guò)程的影響研究。張艷研究團(tuán)隊(duì)將前期建立的基于AIS的實(shí)時(shí)港口群區(qū)域航運(yùn)大氣排放清單技術(shù)和空氣質(zhì)量模式技術(shù)與實(shí)時(shí)大氣單顆粒觀測(cè)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了船舶煙羽影響港口城市大氣環(huán)境的動(dòng)態(tài)解析，研究發(fā)現(xiàn)船舶排放對(duì)港口及沿海城市大氣PM2.5的平均貢獻(xiàn)比例在1%～10%，受到船舶煙羽影響的特定峰值時(shí)刻，船舶排放的貢獻(xiàn)可達(dá)到50%。由此可見(jiàn)，船舶大氣污染排放不容忽視。

一次偶然的機(jī)會(huì)，香港環(huán)保署的官員邀請(qǐng)張艷參加關(guān)于大型國(guó)際會(huì)議的航運(yùn)排放專題論壇，這讓她有些受寵若驚。“時(shí)任環(huán)保署署長(zhǎng)告訴我說(shuō)，非常欣喜看到內(nèi)地學(xué)者開(kāi)始關(guān)注船舶排放對(duì)空氣質(zhì)量的影響，未來(lái)讓我們一起推進(jìn)清潔空氣行動(dòng)?！币舱沁@一次接觸，讓張艷意識(shí)到，航運(yùn)排放的基礎(chǔ)研究對(duì)于未來(lái)空氣污染政策的推行是非常重要的，比如說(shuō)可以推動(dòng)對(duì)船舶行業(yè)大氣污染物管控的政策實(shí)施。

2015年11月，交通運(yùn)輸部印發(fā)了《珠三角、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海（京津冀）水域船舶排放控制區(qū)實(shí)施方案》（以下簡(jiǎn)稱“方案”），規(guī)定自2017年1月1日起，船舶在排放控制區(qū)內(nèi)的核心港口區(qū)域靠岸停泊期間應(yīng)使用硫含量≤0.5%m/m的燃油。在這份文件推出的前序階段的研討會(huì)上，能看到張艷忙碌的背影?！皬?010年到2015年，我已經(jīng)有5年的積累了，政府相關(guān)的工作人員也知道我有這個(gè)基礎(chǔ)，所以他們第一次想要啟動(dòng)排放政策制定的工作會(huì)議，就邀請(qǐng)了我參加，讓我以專家的身份發(fā)出自己的聲音?！苯璐藱C(jī)緣，張艷多年的研究成果與數(shù)據(jù)積累成為制定政策的科學(xué)參考意見(jiàn)。

在考察的輪船上

在探索中前行

在《方案》實(shí)施的幾年后，張艷通過(guò)在上海港區(qū)和陸地站點(diǎn)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，上海港實(shí)施排放控制區(qū)政策后，港區(qū)及沿岸城區(qū)PM2.5中硫酸鹽和其他含硫組分有所降低，且比硝酸鹽下降更為明顯，含釩顆粒物的濃度也明顯降低?！斑@說(shuō)明我們排放控制區(qū)政策的實(shí)施是有效的?！睆埰G如是說(shuō)。

除了關(guān)注航運(yùn)排放對(duì)空氣環(huán)境的影響外，張艷也格外關(guān)注航運(yùn)排放對(duì)人體健康的影響。“船舶排放相關(guān)的空氣污染和人體健康研究是在全球尺度上受到關(guān)注的問(wèn)題?！睘榇?，張艷與美國(guó)健康效應(yīng)研究所（Health Effects Institute，簡(jiǎn)稱HEI）開(kāi)展了長(zhǎng)期合作，對(duì)2015年中國(guó)核心港口群所在的長(zhǎng)三角區(qū)域航運(yùn)和相關(guān)活動(dòng)對(duì)人群的空氣質(zhì)量和健康的影響進(jìn)行了全面和詳細(xì)的空間分析，同時(shí)考察了中國(guó)國(guó)內(nèi)排放控制區(qū)政策實(shí)施前和3種未來(lái)排放控制情景下的排放和健康影響。

該研究于2019年12月20日，在HEI官方網(wǎng)站發(fā)布了《中國(guó)長(zhǎng)三角區(qū)域和上海地區(qū)的航運(yùn)對(duì)空氣污染物排放、空氣質(zhì)量和健康的影響》研究報(bào)告，為中國(guó)航運(yùn)相關(guān)的政策制定提供了科學(xué)依據(jù)。

2020年，張艷獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金委對(duì)她在船舶研究領(lǐng)域的第3個(gè)科研項(xiàng)目——“船舶黑碳顆粒物排放及多尺度環(huán)境與氣候效應(yīng)研究”的資助，這個(gè)項(xiàng)目從船舶的常規(guī)大氣污染物排放視角切換到溫室效應(yīng)物質(zhì)黑碳，不僅關(guān)注環(huán)境影響也涉及氣候影響，將她自大學(xué)以來(lái)的學(xué)科背景和近些年的研究經(jīng)歷較好地融合了起來(lái)。

“我小時(shí)候的夢(mèng)想是想做一個(gè)偵探，雖然現(xiàn)在沒(méi)有成為偵探，但是做研究之后，就發(fā)現(xiàn)我也是通過(guò)一個(gè)一個(gè)的現(xiàn)象去推理它背后的成因，這可能是另一種意義上的‘探案’吧?！睆埰G笑著說(shuō)道。隨著她解決的問(wèn)題越多，她收獲的成就感就越大。

在科研之余，張艷還是一個(gè)平易近人的老師?！拔覍?duì)學(xué)生的要求相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較寬松的：一是希望他們熱愛(ài)科研；二是希望他們?cè)跓釔?ài)的同時(shí)要有一顆平常心，不能急于求成；三是希望他們要有自信，遇到困難時(shí)，可以努力克服?！睆埰G希望研究團(tuán)隊(duì)里的同學(xué)們能在日常的訓(xùn)練中不斷積累自己的經(jīng)驗(yàn)，成為獨(dú)當(dāng)一面的科研人員，這就是她作為老師最大的意義。

當(dāng)前張艷主攻的船舶排放污染物是海岸帶和近海區(qū)域典型人為污染源，未來(lái)她還想拓展新的研究領(lǐng)域——如近海海洋生源相關(guān)的自然污染源排放、人為源和自然源在海洋邊界層中的相互作用，以及它們對(duì)近海岸的高密度人群健康以及海洋生物地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生的各種影響。正因?yàn)榭蒲惺窃诓粩嗦菪仙模肋h(yuǎn)不會(huì)是固定的，它會(huì)一直往前發(fā)展，所以張艷的腳步也不會(huì)停下，未知海洋中的巨大謎團(tuán)仍然吸引著她不斷探索。