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贺克斌:为雾霾防治加速跑

来源:科技日报 2014-7-16 李禾

随着雾霾问题日益被人们关注,清华大学环境学院院长贺克斌教授的行程也愈发紧张起来。做科研、搞讲座、作汇报,向公众和官员科普空气质量知识……当记者提出,今年是国家杰出青年科学基金设立20周年,希望就此采访他时,他很爽快地答应了。但由于时间紧张,只能在会议间隙接受采访。

近年来,中国频频发生严重雾霾,受影响的国土面积一度达到143万平方公里。“其实,我国对大气污染研究起步并不晚,特别是PM2.5中的硫酸盐、硝酸盐粒子等相关的污染排放、控制规律等方面早有研究。”尽管记者明确表达了对“人”的关注,但贺克斌谈的更多的依然是他的研究。

科研探索的自由度大了才能忙而不累

2006年,时为清华大学环境工程系教授的贺克斌,获得了国家杰出青年科学基金项目“大气颗粒物碳质组分与复合污染形成机制”的支持。让他更为惊喜的是,当年杰出基金加大了支持力度,拨下的资金比申报时翻了一番。这次支持,为他在科研道路上加速跑提供了新动力。

“杰青基金项目设置的一个特点是,放大了探索科学前沿的自由度,并非主要评审该科研项目预先设计得好不好,而是根据申请人过去的科研经历、学术积累,从科研能力方面来考察是否能把项目做好。对于项目本身,提出的是大方向设想,并非很周密的计划。”贺克斌解释说,对于前瞻性的科研,如果项目预先设计得越细,科研探索的自由度就越小;过度强调共识,可能会把个人的一些绝思妙想扼杀掉。

“项目是自己想出来的,正是自己想干、喜欢干的,尽管时间紧工作很忙,但忙而不累。”于是,贺克斌全身心地投入到科研中去。课题组在北京、上海、广州、重庆等城市做了大气污染观测和采样,获得了海量的样品和数据。通过分析发现,典型城市大气可吸入颗粒物(PM10)中,2/3是细颗粒物(PM2.5),而这些PM2.5中,超过2/3是二次生成的;当大气污染越重时,其中PM2.5比例就越高。这也证明了,想解决中国城市的大气污染问题,控制PM2.5及二次生成至关重要。

当时中国学界认为,夏天温湿度高、人为排放加上植被天然排放,是造成二次生成严重大气有机污染的原因。贺克斌说,经长期观测研究发现,在中国北方的冬天,仍然存在着较严重的二次有机污染。北方冬天基本可以排除植被的天然排放,说明冬季人为排放污染物量大,仅人为排放就足够造成严重的二次有机污染。

“因此,在PM2.5有机污染物采样、检测方法上,应该适应中国冬季的特点。”贺克斌说,研究还发现,北京本地排放的二氧化硫并不多,而区域来源分析发现,北京大气中较大比例的硫酸盐“老化”,即是从外地来传输过来的,“捕捉到的是来自几百公里范围内的硫,我们由此确定了2008年奥运会大气污染控制的华北6省市范围。”

治霾“药”在实战中起效

贺克斌课题的研究很快在现实中得到了更多应用。2008年奥运会、2010年上海世博会和广州亚运会、2012年区域联防联控、“十二五”环保规划、重点区域大气联防联控规划……他和其他国内专家组成了团队,在减少雾霾,保障各地空气质量方面获得了成功,经受住了实战的考验。

“在奥运会、亚运会和世博会举行时,我国还没有出台新《环境空气质量标准》(GB3095-2012),控制目标不涉及PM2.5指标。”贺克斌说,在北京奥运会结束后,中国应不应该将PM2.5纳入空气质量标准,已在国家有关层面开始讨论。

贺克斌强调,虽然美国大使馆公布PM2.5数值,助推把PM2.5指标纳入新空气质量标准,但中国与美国等国家大气污染成因情况有所不同,在中国由于多种污染物高浓度排放,使产生污染的机理更为复杂 。“比如我国高颗粒物浓度的城市出现新粒子的爆发性增长,这在国际同类研究中是十分独特的现象。如此几何级数倍增长的化学反应,机制上还没有搞清楚。”不过,正是通过“大气颗粒物碳质组分与复合污染形成机制”等项目研究,形成了一定的科学共识,并经历了奥运、世博等几个星期到几个月时间不等的“实战”,以目前科技水平和所积累的数据,在污染现象和减排量关系上,“在一定程度摸到了脾气”。“否则,2012年在定新《环境空气质量标准》(GB3095-2012),把PM2.5纳入空气质量标准时,就会有更多的犹豫。”

“在2013年成都举行的财富论坛和第十二届世界华商大会,其空气质量保障工作都是以控制PM2.5为直接目标的。”贺克斌说,正是由于杰青基金等项目成果的支持,“我们才敢开方子、下药。我们下完药后,无一例外都见效了。”

2012年,贺克斌牵头开展国家自然科学基金“多介质复合污染与控制化学”创新群体研究,多个团队从大气、水、土壤全方位全过程来研究雾霾污染发生规律。

“雾霾通过干湿沉降,会进入到水体、土壤中,经过水土化学过程又形成气体,重新回归到大气中……我们群体并不局限于水、气等单一介质,而是跨介质的研究雾霾污染问题。”贺克斌说,工业生产、交通过程、农业土壤排放、加油站产生的挥发性有机物等等都是导致雾霾发生的源头。雾霾污染的解决必须从多方面入手,哪方面需加强和改进?下多大力度,采取哪些措施才能实现控制效果?如何设置大气环境质量的中长期目标,排放强度下降到怎样程度,才能达到预期的中长期目标?这都需要继续研究,并加大科研成果的应用。