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【复旦人物】坚持真理 执着科研 大气化学家庄国顺:科学应造福人类
发表时间:2013-04-11 阅读次数:4194次


PM2.5,近年来频频成为人们对空气质量关注的重点,早已家喻户晓,而对中国的PM2.5研究有着先驱性贡献的科学家——庄国顺也渐渐被人们知晓。

1月18日,中共中央、国务院在北京人民大会堂隆重举行国家科学技术奖励大会,复旦大学环境科学与工程系庄国顺教授课题组完成的项目“中国大气污染物气溶胶的形成机制及其对城市空气质量的影响”,获国家自然科学奖二等奖。对于这份荣誉,他淡淡地说道:“真正的科研成果得到认同和肯定,当然值得高兴。不过面对我们的成果所揭示的我国大气污染的严重状况,却让我感到悲哀。既然我是一名科学家,就应当肩负科学使命,造福社会。”

大气颗粒物:作用不容小觑

“过去人们讲大气的组成,是没有把大气中的尘埃算进去的,只是把尘埃当做污染物来看待。其实在全球变化中,大气中的尘埃在全球生物地球化学循环中起了非常大的作用,直到上世纪80年代,人们才逐渐认识到尘埃的重要性。”

身着一件黑色夹克衫,里面套着一件淡红色的毛衣,带着一副金色边框眼镜,桌对面这位笑盈盈而略显拘谨的老人,就是近来因PM2.5而“火”起来的大气化学家庄国顺教授。他口中的“尘埃”,就是大气中的颗粒物,学术名叫气溶胶(aerosol),大气中粒径小于2.5微米的颗粒物就是为大众熟知的PM2.5。

采访伊始,庄教授就着重强调了颗粒物是参与全球生物地球化学循环中的重要介质。庄国顺在上世纪80年代到美国,就开始研究尘埃,他称自己的研究领域属于大气化学。为此,他还特意为大气化学“正名”:“大气化学是一门比较新兴的学科,人们对这一研究领域了解不多。在我国,大气化学最近二三十年才逐渐发展起来,而在世界上,第一本大气化学专著也直到1976年才面世。” 大气化学主要研究大气中物质的组成与变化,过去人们过去一般认为空气就是由氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气等物质组成,较为简单,在我国的学科分类中,大气科学属下至今只列入大气物理和气象学两门分支学科。让人感到遗憾的是,对当前全球变化如此重要的大气化学,在我国还未被列入大气科学之下的一门独立的分支学科。随着人们对大气环境污染越来越重视,目前大气化学的研究愈加深入,并取得较大进展。

80年代,在太平洋中位于赤道附近的某一无人居住的小岛以及在夏威夷附近的海域,,庄国顺在他博士导师,国际知名大气科学家Robert Duce指导下,发现了来自中国新疆塔克拉玛干沙漠和蒙古戈壁等地的颗粒物, 飞越大半个亚洲和太平洋, 部分“落足”北太平洋,直接参与了全球生物地球化学循环,其中大气沉降的铁是海洋表层水中铁的最主要来源。庄进一步发现,中亚沙漠及黄土高原的沙尘含有大量三价铁Fe(III),气溶胶及云层水中的四价硫S(IV)被三价铁Fe(III)直接氧化或光氧化或催化氧化,生成硫酸盐,而三价铁Fe(III)则被还原成二价铁Fe(II);在从我国上空传输到太平洋途中,随着硫酸盐的增加,气溶胶中所含的可为海洋表层生物吸收的二价铁随之增加,因而海洋表层的浮游生物也随之增加。,1992年庄以第一作者在《Nature(自然)》杂志发表了其揭示的这一大气海洋物质交换过程中的铁硫耦合反馈机制的相关论文。这篇创新性论文引起国际海洋和大气界的广泛关注,至今仍被频频引用。


首提PM2.5:坚持事实真相

“沙尘暴是一种自然现象,自古就有,它在距离地面2-5公里的空中漂移,仅靠植树造林对沙尘的阻挡作用是很小的。事实上,沙尘暴的真正危害是细颗粒物,也就是PM2.5。”2000年的时候,沙尘暴肆虐我国北方大部分地区,北京因沙尘暴已有人讨论“迁都”之事,当时很多专家提出植树造林等众多应对措施。而此时,刚回国不久的庄国顺却在沙尘暴防治问题上发出了不同的声音。他是国内最早提出并长期坚持研究PM2.5污染的科学家之一。

庄国顺分析说,这一部分极细小的颗粒物易在空中移动,可在大气中存在10天左右,由于工业的发展,尤其是大量的汽车尾气等排放,很多有害物质附着在大气中大量的细颗粒物上与之产生化学反应,导致细颗粒物的化学组成,pH值以至光学特性发生重大变化,并形成诸多对环境以至人体有害的物质,随雨水降落形成酸雨或被吸入人体产生极大的危害。

1998年,庄国顺就开始了对北京空气中细颗粒物的采集与测量,按照当时国际卫生组织的标准,测量结果表明北京的空气质量大大超标。正是考虑到颗粒物传输过程对各地污染的影响不同,庄国顺认为,”即便上海这样看起来距离沙尘暴很远的地方,污染仍然是很严重的。因为当时无论是政府层面还是环保学术界,乃至广大民众都普遍认为上海的空气质量要比北京好很多,我为南方的空气质量焦急,因之我离开北京,来到了上海。”庄国顺于2004年回到母校——复旦大学,进入环境科学与工程系工作。开始对PM2.5进行深入研究,同时,他在2004年就向上海市人大常委会提案建议有关部门对空气质量,尤其是对PM2.5引起足够重视。

但PM2.5观点的提出,反而受到不解甚至反对。庄国顺在研究中指出了PM2.5与人为污染物排放的关联性,尤其是汽车工业发展带来的尾气排量的剧增在人为污染物排放中占据了大头,有人认为,若要解决PM2.5问题,也就意味着我国经济发展要因此而遭受不可避免的“损失”。

在对PM2.5的十几年研究中,庄国顺没少坐冷板凳——关于PM2.5研究的论文多次投稿被拒,科研项目拿不到足够的经费……面对接踵而至的各种质疑与反驳,他认为自己唯一能够做的,就是继续深入入研究,拿出更多实实在在的事实去证明。他宁可被误解,也要坚定地秉持自己的科学精神,悉心呵护自己那块科研净土。


真科学:科学家的社会责任感

为了提供足够的PM2.5研究数据,庄国顺的足迹踏入了塔克里干沙漠中部、多伦县周围的沙漠地区等众多自然条件恶劣的地方。他在中国几个沙尘暴源区及沙尘长途传输途径的典型地区及至东海最远离大陆的小岛设立采样点,没有足够的科研基金,他甚至拿出自己的积蓄去填补……

为了排除人为因素对实验数据的干扰,庄国顺的团队需要深入到非常偏僻甚至人迹罕至的地方采样。在嵊泗列岛花鸟岛上,庄国顺团队利用当地的灯塔进行相关研究。那里连旅馆也没有,实验人员吃住都在老百姓家中,所有费用都由自己承担。

至今庄国顺已在全国共设立了十二个此类采样点,每季度采样一次,每年采样四次,每次耗时一个半月。在沙尘较多期间,一个或者半个小时就要求一个样品。这样的长期采样工作,他的团队已经坚持了12年。每个样品中需要分析33种元素、25个离子,还有十几种对身体有害的有机质。到目前为止,已采集包括PM2.5等各类样品近五万个。这种工作与生活,他从最开始一直默默地坚持到了现在。

真科学终会“青睐”事实。庄国顺的科研成果渐渐引起国内外相关研究者的关注与重视,他关于PM2.5研究的论文在该领域内成为国内外引用次数最高的学术成果,许多国家的同行将他视为该研究领域的权威。

关于近两年在多个城市频发的雾霾天气,庄国顺多次呼吁各级政府要引起重视:“雾霾的产生不是极端气候事件引起,而是细颗粒物的污染,这给整个社会敲响了警钟,必须引起足够的重视。”说起PM2.5浓度的普遍高居不下,庄国顺异常痛心,他指出,控制每部汽车的排放量和控制小汽车的急剧增长是当前解决雾霾严重的最为可行而又最能直接见效的措施。,从长远战略而言,城市发展的合理规划和改变以煤为主的能源结构是改善大气环境的根本措施。

“空气污染首先受害的是中国人,为了保护我们自己,我们一定要把环境治理好。”


最大的困难?战胜自己

“在我们系里,庄老师对科研的痴迷程度令一些年轻人都自叹不如。他几乎把吃饭、睡觉之外的全部时间都用在了科研上。” 环境科学与工程系党总支书记马蔚纯这样说,习惯在早晨查收邮件的马老师,在邮箱里看到来自庄国顺邮件的发送时间通常都是凌晨二三点钟。

十几年如一日,科研不仅成为了庄国顺的工作,更融入了他的生活,成为人生最重要的部分。

马蔚纯说,庄国顺老师现在的睡眠时间已经有所增加,以前经常每天只睡两三个小时,曾经有半年时间庄国顺直接睡在办公室沙发上,醒后立刻又投入工作。

在研究中,庄国顺对自身的要求可用严苛来形容。一个数据的得出是一系列细致严谨工作后的成果,他给学生布置的工作质量要求很高,如果有发生科学态度不严谨的问题,他都会很严格地处理,以至于一些学生或多或少都有些“怕”他。但在生活上,庄国顺甚至有些“凑合”。工作忙碌时,庄国顺会直接让学生在食堂捎带一份盒饭或者拿自己在超市里买来面包、牛奶、方便面充饥,是否吃多吃好,他从不在意。低调,是环境科学与工程系的师生们对庄国顺的另一个印象,在获奖之前,庄国顺基本不接受相关采访,而如今的采访,他把当成履行社会责任的一种方式。

当被问及在十几年科研道路上遇到的最大的困难时,庄国顺毫不犹豫地说:“是战胜自己。”面对长期以来的质问与误解,战胜了自己,便也战胜了一切。看似轻松的“战胜自己”,其中多少也包含了风雨拷打时的无助、惆怅与失落,更有对科学精神一路秉持与捍卫的庆幸与欣喜。他表示将会进一步开展关于防治PM2.5表面可能携带的有害病菌的研究,希望能有益于社会。

http://news.fudan.edu.cn/2013/0402/32985.html

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