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环境科学专家唐孝炎: 一生执着一件事 与大气污染为敌

日期:2019-08-05    来源:华西都市报  作者:杜江茜 等

国际节能环保网

2019
08/05
08:26

关键词: 大气污染防治 空气质量 燃煤锅炉

     来到人生的第87个年头,唐孝炎院士整个人消瘦了。这位一生都在解锁大气环境化学奥秘的科学家,眼下最大的敌人是时间。除了高血压、高血糖、高尿酸之外,心律不齐的房颤,大大减缓了她的行动速度。

   
    这一生,她都走在环境保护的前沿。她曾指出,大城市群的建设中会面临区域性空气污染问题,也曾主持牵头北京奥运会空气质量保障。这为随后上海世博会、广州亚运会等重大活动的空气质量保障提供经验。
 
    她想做的事情有很多。上世纪90年代,她和钱易院士在第四次世界妇女大会上,共同主持妇女与环境分论坛,被参会者感叹“关注女性社会角色和个人选择”。到了78岁,她开始为北京大学的本科一年级学生开设课程《环境问题》,出面邀请各领域专家授课。
 
    几乎很难数清,在如今国内的大气环境化学领域,有多少人是她的学生。在她80岁生日时,学生们发起并捐资设立以她名字命名的环境科学创新奖学金,以此激励全国在环境科学领域具有创新精神、独特见解、杰出表现的优秀学生。
 
    她曾跑遍整个中国。如今,更多时候,都呆在北京大学环境科学大楼的办公室里,为本科一年级新生准备课程。一如47年前,她一手创建我国最早的环境化学专业时,率先开出环境概论、三废治理、环境化学和大气化学等一系列环境新课程。
 
    她觉得自己的一生没有白过。
 
    1959年,地球化学应用化学研究所中国进修人员合影。
 
    兰州光化学烟雾研究

    划出我国空气污染研究分水岭
 
    曾经,唐孝炎一年超过4个月在外考察。她不像一个院士,永远都是自己拎包,和学生一起吃住,然后爬上高处去采样。
 
    “很较真地去做每件事。”在广东、广西做酸雨成因调查,动用地面100多个监测点;没有自动采样仪器,到雨天,科研人员端着量杯出去采集雨水;申请到用飞机采集高空云水后,唐孝炎吃住都在机场,守着每一次样本。
 
    过去40多年来,唐孝炎的学科,解锁的都是眼下的困境。
 
    不是每个人都能说出大气污染成因,但任何人都关注并能感受得到空气情况的好坏。所以,一切判断都要特别小心——你可能影响到的是整个区域的产业布局、发展规划,或者是这里居民的身体健康、居住情况。
 
    她,应该是最了解中国大气环境治理进程的中国专家。
 
    在大众还不愿面对中国有空气污染的上世纪70年代,她领导组织兰州光化学烟雾大规模现场综合研究,首次证实光化学烟雾在我国的存在,这被视作是中国空气污染研究的分水岭。
 
    在对酸雨研究还集中于高硫煤地区的上世纪80年代,她在低煤硫的两广地区,对酸性雨水、雾水和云水开展酸化过程的化学研究,提出中国存在输送类型酸雨的观点。
 
    到了上世纪90年代,她在维也纳臭氧层保护公约和蒙特利尔议定书的履约过程中,主持编写的“中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案”,获《议定书》国际执委会批准,被译成六国文字,是其他国家和地区的参考范本。
 
    化繁为简,唐孝炎能用最简单通俗的语言解释雾霾天气的成因。
 
    造成严重雾霾,污染是内因,气象条件是外因。二氧化硫、氮氧化物、氨气以及挥发性有机物等污染物都是气体,大气具有氧化性,能源燃烧后排放的气体污染物是一次污染物,进入大气中之后,产生非常复杂的化学反应,形成二次污染物。
 
    那么,各种复杂的化学反应分别都是什么?不同地区主要污染物和成因有哪些?如何实现空间上城市尺度、时间上污染过程尺度的精细化描述、还有大气治理的各项精准实测等等。这些都是唐孝炎和她的同行们所钻研和攻克的命题。
 
    为了给这些命题一个尽可能准确的答案,唐孝炎一直在和现状赛跑。科学家要看得更高更远,才能在问题初现时拿出最好的指导意见。一如42岁那年,她从全苏联科学院地球化学与分析化学研究所进修回国,原本担任北京大学技术物理系放射化学教研室副主任,在兰州光化学烟雾研究后,她决然从原本的放射化学领域,真正扎进大气污染研究,并再也没有离开。
 
    “那是我第一次体会到大气是这么奥妙,大气的化学反应比我在学校学的化学反应,要复杂很多很多倍。”
 
 
    2010年3月16日,为北京大学本科生讲授《环境问题》课程水俣病案例。
 
    保证蓝天的脉络

    近十年科研成果护航“奥运蓝”
 
    如果说,在大气污染研究的领域,科学是一棵根枝繁杂的参天大树。那么,领域内各个分支的科研成果,一点一滴拼凑出应对污染,保证蓝天的脉络。
 
    唐孝炎的研究,都是以至少10年为单位。上世纪70年代的研究,为之后在大气污染领域的探索有融会贯通的作用。这些经验,也为随后酸雨研究、臭氧污染,PM2.5的机理和转化,提供经验和模板。
 
    到21世纪初,奥运会城市空气质量保障工作组,几乎是和申奥成功同时落地。当时,对北京空气质量能否达到比赛标准的质疑甚嚣尘上。
 
    2007年,北京奥运会倒计时一周年,时任国际奥委会主席罗格在接受美国媒体采访时表示,北京空气中的粉尘含量过高,一些格外需要耐力的项目,如长跑和自行车,可能会被推迟或改到另一天。
 
    这一采访被美国《时代》周刊、英国《卫报》、德国《明镜》相继引用,对北京奥运会期间北京空气质量的质疑进一步推向高潮。
 
    事实上,在2008年8月奥运会举办的16天内,北京市共有10个一级天,刷新了十年来的最高水平。
 
    “保障北京奥运的空气质量,是积累了近十年的科学研究成果。”唐孝炎透露,也正是这一次的研究,京津翼地区区域性污染的路径被摆上案头,从原本集中研究北京的污染成因,扩大到对周边省份的共同研究。
 
    北京奥运会期间,首钢的5座高炉中,关闭4座;北京和周边地区,大约1100家制造厂停工;1.63万个燃煤锅炉改用清洁燃料,市内行驶的私家车实行单双号限行措施。
 
    “这么多的人,齐心协力来做好这一件事。”唐孝炎记得,到奥运会准备后期,六个省市的主要领导一起参加筹备会议。还有一位环境研究的科学家,每天都要出去数车,看每天的车流量、车种类,以此佐证限行和不限行的区别。
 
    这一次的经验,为之后的上海世博会、广州亚运会、深圳大运会等重大活动期间的空气质量保障提供经验。
 
    更重要的,这是较早对区域性污染控制的研究。到2013年,6部委联发《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》,将京津冀及周边地区空气质量明显好转,纳入一盘棋中。
 
    如是这般,发现现象、探究原理、预判趋势,是让唐孝炎沉溺其中的科学之美。
 
 
    1986年,唐孝炎在美国进行科学研究,内容是酸雨地面观测。
 
    助力蓝天保卫战

    2000名科学家组大气治理科研“国家队”
 
    时间来到2013年,国务院印发“大气十条”,提出了10条35项综合治理措施。在全国范围内,各省市、各部门协同作战,共同打响一场蓝天保卫战。
 
    对蓝天的向往,成为这场蓝天保卫战凝聚共识的基础和最原始的驱动力。
 
    2017年9月,国家大气污染防治攻关联合中心成立,作为大气重污染成因与治理攻关的组织管理和实施机构。
 
    这是一支由科学家、科研工作者组成的科研“国家队”,汇集国内2000多名环境科学、大气科学、气象科学以及行业治理等方面的优秀科学家、一线科研工作者。顾问委员会名单里,院士11位,学术委员里,院士5位,都是国内顶级专家。
 
    正是这支队伍,建立起京津冀及周边地区的区域高分辨率排放清单,实现对区域污染特征的精细化梳理,更好地支撑相关地区的空气污染预测预报以及污染物来源解析。
 
    事实上,每一微克污染物浓度的改变,背后都是庞大的系统工程——产业转型、压减燃煤、控车减油、治污减排、清洁降尘等等。这其中,专家团的“把脉问诊”,是“对症下药”的重要支撑。
 
    时年85岁的唐孝炎,是顾问委员会专家。这些年,随着各省市对大气环境治理的思路愈加清晰,她依然忙碌着。
 
    仅在西南地区,作为四川大气环境保护专家顾问团专家,她就多次入川,和其他科学家一起,助力地方蓝天保卫战行动方案的制定,助推大气环境保护重点实验室和重点工程技术中心建设。
 
    日前,在2019环保产业创新发展大会上,过去6年大气治理“成绩单”公布:污染排放历史降幅最快,空气质量持续改善。从2013年至2018年的6年间,在国内生产总值增长39%、能源消费量和民用汽车保有量分别增长11%和83%的情况下,我国实现了空气质量总体改善,京津冀、长三角等重点区域明显好转。“大气环境治理并不容易,但越来越多的力量加入,新生力量成长,终归是充满希望的。”唐孝炎坦言道。
 
 
    1986年,唐孝炎在美国参加酸雨航测。
 
    杜江茜刘开怡
 
    北京摄影报道
 
    一切都是从零开始
 
    中国要培养自己的环境专家
 
    “因为国家需要,当时没人来做,那就我来。”事实上,就在1973年,北京大学环境化学系在北大汉中分校招收了首批学员,唐孝炎就是系主任。
 
    “当时周总理说的,我们要培养自己的环境专家。”1972年,联合国在斯德哥尔摩召开第一届人类环境会议,中国政府代表团成员出席会议,带回了《联合国人类环境宣言》,同时带回了“环境保护”这个词。那也是1971年中国重返联合国后,中国代表团首次参加的会议。
 
    1973年,在周恩来总理的亲自过问下,在北京召开了全国第一次的环境保护会议,从此,中国的环境保护事业艰难起步。
 
    两次关于环境保护的会议,影响了当时的一代知识分子。
 
    作为中国代表团成员的曲格平,下决心要把毕生精力献给中国的环保事业。他回国后,向周恩来总理作汇报时,说了两句话:城市环境的污染问题,中国不比国外轻;自然环境的破坏程度,中国远在外国之上。
 
    后来,他成为中国环境保护的开拓者和见证者,是中国常驻联合国环境规划署代表,第一任国家环境保护局局长,参与20多部环境与资源保护法律的修改或起草,被誉为中国环境保护之父。
 
    同一时间,唐孝炎也决定,从放射化学的研究转向环境化学,同时,培养一批相关领域的人才。
 
    最初的教材
 
    从相关专业搜集编写梳理
 
    这是一个从零开始的过程。
 
    最初,这个专业叫做北京大学汉中分校环境分析化学专业,定点为北京市培养各个区县环保局和监测站的骨干力量。
 
    有学生,没教材,唐孝炎和团队一起访遍北京市的各个高校,例如,清华大学水利专业涉及到的排水治理,还有北京工业大学、理工大学等高校的相关教材,他们都搜集到,再在这个基础上进行编写梳理。
 
    最终,唐孝炎率先开设了《环境概论》、《三废治理》、《环境化学和大气化学》等一系列环境课程。而在当时去汉中的十几位老师中,有的从外校招来,有的带着家眷,但都全身心地去做这件事。
 
    如今,唐孝炎的学生中,有中国工程院院士,有北京大学长江学者特聘教授,有人获得了“中日韩三国环境部长奖”,除了在北京大学,她还在郑州大学、复旦大学独立和联合指导学生。到2017年7月,已培养出40名博士、10多名硕士。其中大多数如今是大气环境研究领域的专家和带头人。
 
    现在的担忧
 
    每个学校都要能有领域的特色
 
    十年树木,百年树人,唐孝炎想做的事还有很多。
 
    2004年,由中国工程院院长带队,包括唐孝炎在内的五六个院士到河南调研。他们感受到河南的空气污染问题,但同时,人们还没有真正重视起来,对于大气环境专业的概念模糊。而未来,如果城市群建立起来,区域性污染会加重。
 
    当时,她受自己的博士生张瑞芹邀请,到郑州大学做演讲。演讲中,她鼓动郑州大学展开相关研究。随后,在她的支持下,张瑞芹开始在郑州大学建立环境科学研究院,并在此基础上慢慢放大,在郑州市建立了一个环境科学与技术重点实验室。
 
    “学校的工作做得更多,我也就是给了他们一些支持,如果需要我,我仍会一如既往支持他们。”
 
    如今,全国有100多所学校开设了环境科学类本科专业,有硕士和博士的学位点,而开设环境工程专业的学校就更多了,达到200多所。
 
    对此,唐孝炎有些忧心,她关注课程设计,环境所涉及的内容太多,学生离开学校还需要一个适应过程。因此,课程中,哪些是必须上的,哪些是重点上的,如何选择都有讲究的。“其实,最好的是各个学校都能有一些自己的特色,能够根据自己的情况培养有特色的学生。”
 
    杜江茜
 
    未到谢幕时,但是时候退到幕后了
 
    “要让年轻人赶紧出头”
 
    在唐孝炎80岁生日时,她的学生们发起并捐资设立“北京大学唐孝炎环境科学创新奖学金”,以此激励全国在环境科学领域具有创新精神、独特见解、杰出表现的优秀学生。
 
    “当时在取名字的时候,我就提到了创新。”回顾四十多年的大气化学研究,从最开始的一片空白,到靠着一代科研人员,从无到有。在唐孝炎看来,创新是不可或缺的科学精神,“现在的学生,有那么好的条件,就应该开始考虑新的东西,不能老停留在老的上面发展。科学家,就应该比大众看得更加长远。”
 
    巅峰之后
 
    有意给年轻人更多发挥的空间
 
    到如今,在北大,除了给一年级新生讲课之外,唐孝炎已经很少出现别的场合。2007年,她突发心肌梗塞入院抢救,留下手抖的后遗症。也就是从那时候开始,她有意给年轻人更多发挥的空间,“要让年轻人赶紧出头,不要因为我还在这前面堵着,别的人就起不来了。”
 
    不能再长时间在外做调查,但唐孝炎觉得自己能做的还有很多。出院后的第二年,2008年开始,她为北大新生开设了一门新课程,叫做《环境问题》。课程中,她会邀请到各个环境领域最前沿或者最资深的专家开讲座,空气、水、土壤、法律、NGO组织等等方面。
 
    每学期的期中和期末,唐孝炎都会收集一次学生意见,她希望,自己的学生出去后,至少成为一个懂环境问题的人,或许他只是其中一个领域的工作人员,但是必须了解全部。
 
    终生学习
 
    “了不起这个念头绝对不能有”
 
    严谨的科学态度,遵从内心的选择,这是唐孝炎的坚持。她永远记得,早年在前苏联科学院地球化学与分析化学研究所进修时,苏联的和平利用原子能代表团到了美国,她被抽调去担任苏联地球化学和分析化学研究院院长的翻译,那时她才刚过接触到关于放射化学的内容。
 
    在回家路上,同车的王淦昌院士问她觉得翻译得怎么样,年轻的唐孝炎轻快回答,“哎呀,好像那么容易就翻过来了,我对反应堆的东西也不熟悉,除了讲稿,以外的东西都翻译顺了。”
 
    这个回答,当时就被王淦昌院士一顿批评,“说我这么一点年纪就自以为了不起,一个人一辈子都在学习新东西,觉得自己了不起这个念头,绝对不能有。”
 
    对于唐孝炎而言,这是一记棒喝。她从不忘这一次的对话,终生都在不断学习中。
 
    到了80岁,她还在学习使用电脑、微信、信用卡,每次出门前都会将头发打理清爽,衣着简单得体。这么多年,她都有给学院的保安送吃的习惯,后来考上北大中文系的保安甘相伟还记得,在环境学院工作时,就经常收到唐孝炎送来的好吃的东西。
 
    如今,唐孝炎还保持着晚睡的习惯,睡前她会阅读,不过,看的多是侦探小说,从福尔摩斯到阿加莎,她有一柜子的类似小说,“多动动脑子,年轻时还会的俄文,现在就只会一些个别的字词了。不过,我的英语还是没问题的。”
 
    又是一年六月夏至,北京大学环境科学大楼,唐孝炎院士的办公室内,一片安静。那些来自毕业生的欢呼几乎传不到这里,对比欢送,这位院士最近忙碌着的,是迎接。
 
    马上,针对本科新生的环境课程就要开始了,她已经在开始准备新的课程设计、邀请专家了。
 
    杜江茜
 
    在中国,大气污染防治提速发力
 
    2013年,国务院印发“大气十条”,提出了10条35项综合治理措施,重点行业整治、产业结构调整、能源结构优化、机动车污染治理等全面推行。“十三五”规划纲要提出,到2020年地级及以上城市空气质量优良天数比率达到80%以上,细颗粒物(PM2.5)未达标地级及以上城市浓度累计下降18%。随着污染防治攻坚战的全面开展,“大气十条”目标全面完成,全国环境空气质量进一步提高,蓝天保卫战成效显著。
 
    全国空气质量逐年提高。2018年,全国338个地级及以上城市中,有121个城市环境空气质量达标,占35.8%,比2015年提高14.2个百分点。338个城市平均优良天数比例79.3%,比2015年提高2.6个百分点;重污染及以上天数比例为2.2%,比2015年降低1.0个百分点。
 
    城市颗粒物浓度逐步下降。2018年,全国338个城市可吸入颗粒物(PM10)年平均浓度为71微克/立方米,比2015年下降18.4%;PM2.5年平均浓度为39微克/立方米,比2015年下降22.0%;PM2.5未达标城市(基于2015年PM2.5年平均浓度未达标的262个城市)年平均浓度43微克/立方米,比2017年下降10.4%。 重点区域细颗粒物浓度显著下降。2018年,京津冀、长三角和珠三角地区PM2.5平均浓度分别比2013年下降了48%、39%和32%。北京市PM2.5大幅下降,从89.5微克/立方米下降到51微克/立方米,下降43%。温室气体排放大幅降低。2018年,中国单位GDP二氧化碳排放较2005年降低45.8%,提前完成2020年单位GDP二氧化碳排放降低40%~45%的目标,为实现中国2030年左右碳排放达峰并争取尽早达峰奠定了坚实基础。
 
    人物名片
 
    唐孝炎
 
    中国工程院院士、环境科学专家。在我国创建环境化学专业和开创、发展大气环境化学新领域方面有显著贡献。在环境化学前沿领域大气臭氧、酸雨和大气细颗粒物(气溶胶)化学方面做过许多具有开拓性和创造性的系统工作。
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