堅持真理 執著科研 大氣化學家莊國順🙎🏿:科學應造福人類

作者:戴莉 張婷攝影: 視頻🪱: 來源:恒行2平台發布時間:2013-04-02

新聞中心訊  PM2.5📚,近年來頻頻成為人們對空氣質量關註的重點,早已家喻戶曉,而對中國的PM2.5研究有著先驅性貢獻的科學家——莊國順也漸漸被人們知曉🫠。

1月18日,中共中央🏊🏼、國務院在北京人民大會堂隆重舉行國家科學技術獎勵大會🙎🏿👰‍♀️,恒行2平台環境科學與工程系莊國順教授課題組完成的項目“中國大氣汙染物氣溶膠的形成機製及其對城市空氣質量的影響”,獲國家自然科學獎二等獎。對於這份榮譽🍋‍🟩,他淡淡地說道:“真正的科研成果得到認同和肯定,當然值得高興。不過面對我們的成果所揭示的我國大氣汙染的嚴重狀況🪝,卻讓我感到悲哀。既然我是一名科學家,就應當肩負科學使命🐢,造福社會。”



大氣顆粒物🫷🏻:作用不容小覷

“過去人們講大氣的組成,是沒有把大氣中的塵埃算進去的✝️,只是把塵埃當做汙染物來看待🛌。其實在全球變化中🚶🏻‍♂️‍➡️,大氣中的塵埃在全球生物地球化學循環中起了非常大的作用🧑🏿‍⚖️,直到上世紀80年代,人們才逐漸認識到塵埃的重要性👨🏻‍🦼。”

身著一件黑色夾克衫,裏面套著一件淡紅色的毛衣👨🏻‍🦼👨🏻‍🌾,帶著一副金色邊框眼鏡,桌對面這位笑盈盈而略顯拘謹的老人,就是近來因PM2.5而“火”起來的大氣化學家莊國順教授。他口中的“塵埃”🚕,就是大氣中的顆粒物,學術名叫氣溶膠(aerosol)🛒,大氣中粒徑小於2.5微米的顆粒物就是為大眾熟知的PM2.5。

采訪伊始🧑‍🦼,莊教授就著重強調了顆粒物是參與全球生物地球化學循環中的重要介質。莊國順在上世紀80年代到美國,就開始研究塵埃👨🏼,他稱自己的研究領域屬於大氣化學。為此🖌,他還特意為大氣化學“正名”🤹🏿‍♂️:“大氣化學是一門比較新興的學科💆‍♀️,人們對這一研究領域了解不多。在我國🙅🏼‍♀️,大氣化學最近二三十年才逐漸發展起來,而在世界上🚴🏿‍♀️,第一本大氣化學專著也直到1976年才面世。” 大氣化學主要研究大氣中物質的組成與變化,過去人們過去一般認為空氣就是由氧氣、氮氣🫢、二氧化碳🦁、水蒸氣等物質組成Ⓜ️🤽🏽‍♂️,較為簡單,在我國的學科分類中,大氣科學屬下至今只列入大氣物理和氣象學兩門分支學科🏄🏻。讓人感到遺憾的是👊🏼,對當前全球變化如此重要的大氣化學,在我國還未被列入大氣科學之下的一門獨立的分支學科。隨著人們對大氣環境汙染越來越重視,目前大氣化學的研究愈加深入,並取得較大進展。

80年代,在太平洋中位於赤道附近的某一無人居住的小島以及在夏威夷附近的海域,,莊國順在他博士導師🦷🦻🏼,國際知名大氣科學家Robert Duce指導下🏊🏻‍♀️,發現了來自中國新疆塔克拉瑪幹沙漠和蒙古戈壁等地的顆粒物🧖🏿‍♂️, 飛越大半個亞洲和太平洋, 部分“落足”北太平洋,直接參與了全球生物地球化學循環,其中大氣沉降的鐵是海洋表層水中鐵的最主要來源🧌。莊進一步發現,中亞沙漠及黃土高原的沙塵含有大量三價鐵Fe(III),氣溶膠及雲層水中的四價硫S(IV)被三價鐵Fe(III)直接氧化或光氧化或催化氧化,生成硫酸鹽,而三價鐵Fe(III)則被還原成二價鐵Fe(II);在從我國上空傳輸到太平洋途中,隨著硫酸鹽的增加,氣溶膠中所含的可為海洋表層生物吸收的二價鐵隨之增加🈂️,因而海洋表層的浮遊生物也隨之增加。,1992年莊以第一作者在《Nature(自然)》雜誌發表了其揭示的這一大氣海洋物質交換過程中的鐵硫耦合反饋機製的相關論文。這篇創新性論文引起國際海洋和大氣界的廣泛關註,至今仍被頻頻引用。


首提PM2.5:堅持事實真相

“沙塵暴是一種自然現象,自古就有👩🏼‍🍳,它在距離地面2-5公裏的空中漂移🗓,僅靠植樹造林對沙塵的阻擋作用是很小的。事實上,沙塵暴的真正危害是細顆粒物,也就是PM2.5👨🏿‍🦰。”2000年的時候,沙塵暴肆虐我國北方大部分地區,北京因沙塵暴已有人討論“遷都”之事,當時很多專家提出植樹造林等眾多應對措施。而此時,剛回國不久的莊國順卻在沙塵暴防治問題上發出了不同的聲音。他是國內最早提出並長期堅持研究PM2.5汙染的科學家之一👖。

莊國順分析說🍤,這一部分極細小的顆粒物易在空中移動,可在大氣中存在10天左右,由於工業的發展,尤其是大量的汽車尾氣等排放🧗🏼,很多有害物質附著在大氣中大量的細顆粒物上與之產生化學反應,導致細顆粒物的化學組成🥹,pH值以至光學特性發生重大變化🤞🏻,並形成諸多對環境以至人體有害的物質🧙🏼,隨雨水降落形成酸雨或被吸入人體產生極大的危害。

1998年,莊國順就開始了對北京空氣中細顆粒物的采集與測量,按照當時國際衛生組織的標準,測量結果表明北京的空氣質量大大超標。正是考慮到顆粒物傳輸過程對各地汙染的影響不同,莊國順認為,”即便上海這樣看起來距離沙塵暴很遠的地方👨‍🦽,汙染仍然是很嚴重的♣️。因為當時無論是政府層面還是環保學術界,乃至廣大民眾都普遍認為上海的空氣質量要比北京好很多,我為南方的空氣質量焦急,因之我離開北京🧗🏿‍♂️,來到了上海。”莊國順於2004年回到母校——恒行2平台,進入環境科學與工程系工作🚵🏼。開始對PM2.5進行深入研究,同時💝,他在2004年就向上海市人大常委會提案建議有關部門對空氣質量,尤其是對PM2.5引起足夠重視。

但PM2.5觀點的提出,反而受到不解甚至反對。莊國順在研究中指出了PM2.5與人為汙染物排放的關聯性⛽️,尤其是汽車工業發展帶來的尾氣排量的劇增在人為汙染物排放中占據了大頭,有人認為👨🏻‍🦯‍➡️,若要解決PM2.5問題🙇🏿,也就意味著我國經濟發展要因此而遭受不可避免的“損失”。

在對PM2.5的十幾年研究中📪,莊國順沒少坐冷板凳——關於PM2.5研究的論文多次投稿被拒🧚🏻,科研項目拿不到足夠的經費……面對接踵而至的各種質疑與反駁,他認為自己唯一能夠做的👷🏻,就是繼續深入入研究,拿出更多實實在在的事實去證明👷‍♀️。他寧可被誤解,也要堅定地秉持自己的科學精神,悉心呵護自己那塊科研凈土。


真科學🅰️:科學家的社會責任感

為了提供足夠的PM2.5研究數據,莊國順的足跡踏入了塔克裏幹沙漠中部、多倫縣周圍的沙漠地區等眾多自然條件惡劣的地方🐊。他在中國幾個沙塵暴源區及沙塵長途傳輸途徑的典型地區及至東海最遠離大陸的小島設立采樣點,沒有足夠的科研基金,他甚至拿出自己的積蓄去填補……

為了排除人為因素對實驗數據的幹擾,莊國順的團隊需要深入到非常偏僻甚至人跡罕至的地方采樣🛣🧙🏽‍♀️。在嵊泗列島花鳥島上👊🏼,莊國順團隊利用當地的燈塔進行相關研究。那裏連旅館也沒有,實驗人員吃住都在老百姓家中👏🏻,所有費用都由自己承擔。

至今莊國順已在全國共設立了十二個此類采樣點👵🏻,每季度采樣一次,每年采樣四次📯,每次耗時一個半月👮‍♂️。在沙塵較多期間👶🏽🤘🏼,一個或者半個小時就要求一個樣品🦸🏼。這樣的長期采樣工作,他的團隊已經堅持了12年。每個樣品中需要分析33種元素、25個離子,還有十幾種對身體有害的有機質。到目前為止,已采集包括PM2.5等各類樣品近五萬個。這種工作與生活,他從最開始一直默默地堅持到了現在。

真科學終會“青睞”事實。莊國順的科研成果漸漸引起國內外相關研究者的關註與重視,他關於PM2.5研究的論文在該領域內成為國內外引用次數最高的學術成果🧑🏿‍🍳👯,許多國家的同行將他視為該研究領域的權威🪯。

關於近兩年在多個城市頻發的霧霾天氣🎄,莊國順多次呼籲各級政府要引起重視:“霧霾的產生不是極端氣候事件引起,而是細顆粒物的汙染,這給整個社會敲響了警鐘,必須引起足夠的重視👩🏻‍⚖️。”說起PM2.5濃度的普遍高居不下⚅,莊國順異常痛心,他指出,控製每部汽車的排放量和控製小汽車的急劇增長是當前解決霧霾嚴重的最為可行而又最能直接見效的措施。🐹,從長遠戰略而言,城市發展的合理規劃和改變以煤為主的能源結構是改善大氣環境的根本措施。

“空氣汙染首先受害的是中國人,為了保護我們自己🕟,我們一定要把環境治理好。”


最大的困難🏊🏼?戰勝自己

“在我們系裏,莊老師對科研的癡迷程度令一些年輕人都自嘆不如🧘。他幾乎把吃飯📙、睡覺之外的全部時間都用在了科研上。” 環境科學與工程系黨總支書記馬蔚純這樣說🫲🏼💹,習慣在早晨查收郵件的馬老師,在郵箱裏看到來自莊國順郵件的發送時間通常都是淩晨二三點鐘。

十幾年如一日🧑🏽‍🌾,科研不僅成為了莊國順的工作,更融入了他的生活,成為人生最重要的部分。

馬蔚純說👨🏽‍🦲,莊國順老師現在的睡眠時間已經有所增加,以前經常每天只睡兩三個小時🌧,曾經有半年時間莊國順直接睡在辦公室沙發上🫸🏻,醒後立刻又投入工作。

在研究中,莊國順對自身的要求可用嚴苛來形容👨🏿‍🦳。一個數據的得出是一系列細致嚴謹工作後的成果❣️,他給學生布置的工作質量要求很高,如果有發生科學態度不嚴謹的問題,他都會很嚴格地處理🧎‍➡️,以至於一些學生或多或少都有些“怕”他🥷🏿🦩。但在生活上,莊國順甚至有些“湊合”🚢。工作忙碌時🧜🏄🏿‍♂️,莊國順會直接讓學生在食堂捎帶一份盒飯或者拿自己在超市裏買來面包、牛奶♢♣︎、方便面充饑,是否吃多吃好,他從不在意。低調,是環境科學與工程系的師生們對莊國順的另一個印象,在獲獎之前🤾🏼‍♂️2️⃣,莊國順基本不接受相關采訪🙆,而如今的采訪👨🏻‍🦯‍➡️😯,他把當成履行社會責任的一種方式🧑‍🦱。

當被問及在十幾年科研道路上遇到的最大的困難時🏄🏻‍♂️🫷🏻,莊國順毫不猶豫地說🗄:“是戰勝自己。”面對長期以來的質問與誤解,戰勝了自己,便也戰勝了一切。看似輕松的“戰勝自己”🍮,其中多少也包含了風雨拷打時的無助、惆悵與失落👩‍🦱,更有對科學精神一路秉持與捍衛的慶幸與欣喜。他表示將會進一步開展關於防治PM2.5表面可能攜帶的有害病菌的研究,希望能有益於社會。

製圖💅:實習編輯:責任編輯🧑‍🦰:

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