蒋靖坤：科技治霾 打赢蓝天保卫战役

本篇文章2630字，读完约7分钟

蒋景坤，清华大学环境学院教授

新华社北京11月27日电(陈梦瑶)清华大学环境学院教授姜景坤认为，有效控制和治理大气污染离不开科学研究的理论基础和技术支持。姜景坤领导的团队从大气颗粒物的测量、成因、来源和控制等方面开展了科学研究和技术创新。

在中国北方，冬季供暖季节颗粒物污染尤为严重。蒋教授表示，要控制颗粒物，不仅要控制一次颗粒物的排放，还要控制二次颗粒物的形成。这是因为从机动车、燃煤、工业活动等排放的主要污染物中含有二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机化合物等气体污染物。也会转化为大气中的二次颗粒物，包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶。根据大气颗粒物的来源分析，北京大气颗粒物中的二次成分可占pm2.5总质量浓度的50%-70%

日常生活经验告诉我们，大气中颗粒物的浓度随着冬季取暖用煤的大量增加而增加。人类活动排放的污染物是颗粒物浓度增加的主要原因，冬季不利的气象条件也是颗粒物浓度增加的原因。由于冬季气温较低，容易产生逆温层，使污染物聚集在逆温层下方狭窄的空室内，加剧了颗粒物的污染程度。基于上述背景，姜景坤的团队围绕气溶胶测量仪器的研发、污染源初级颗粒物的形成和排放以及大气中次级颗粒物的成因，发起了“蓝天防御战”。

蒋景坤认为，目前气溶胶研究领域最重要的任务是如何准确测量复杂的污染物组分，揭示它们相互影响和转化的机理。基于京津冀地区污染物的来源和组成及其在大气中的化学反应极其复杂的事实，姜景坤的团队从两个角度着手:一是开发更精确、快速、详细、全面的测量仪器；二是利用大量实测数据进行多维数据分析，大胆假设和科学验证，并结合实验方法和模型计算逐一解决复杂问题。

在测量仪器方面，江景坤开发了气溶胶全尺寸光谱测量仪、1-3纳米气溶胶粒径分布测量仪、颗粒物有机组分在线测量仪、微型空空气质量自动监测站和污染源pm10/pm2.5双级虚拟冲击采样器。其中，1-3纳米气溶胶粒径分布测量仪和颗粒物有机组分在线测量仪属于国际前沿技术，完善了气溶胶领域的相关测量方法和仪器。公司开发的气溶胶全尺寸光谱测量仪、微型空气体质量自动监测站和pm10/pm2.5双级虚拟冲击采样器也已逐步被相关单位应用，为我国大气细颗粒物污染防治提供了技术支持。

“快速测量意味着高时间分辨率和捕捉污染物的瞬时变化过程；精细测量不仅意味着测量浓度，还意味着测量颗粒尺寸分布、成分和形态等。，并准确定位变化过程中的不同污染物；所有的测量都是不能有遗漏的，然后进行全面和综合的研究。”江静坤说道。针对气溶胶污染的特点，江景坤利用自主研发的仪器和国际先进仪器，对气溶胶的来源、成因和环境影响进行了不懈的研究，并取得了显著的成果。获国家科技进步二等奖、教育部一等奖、北京市科技进步一等奖，并应邀担任国际相关领域核心期刊编辑。

放眼世界，江景坤领导的气溶胶实验室也保持着更先进的测量仪器的优势。他们还建立了一个系统的燃烧测试平台，并将最先进的测量仪器如粒径谱仪、颗粒物有机成分在线测量仪和气溶胶质谱应用于各种污染源的实际测量，包括民用固体燃料燃烧、工业燃煤和机动车。姜景坤通过实测各种污染源的排放量，指导制定合理的污染源控制措施。例如，在民用固体燃料燃烧污染物排放的研究中，他通过实验测量和模拟分析了民用煤燃烧过程中颗粒物的周期性排放特征和产生机理。根据燃烧初期污染物排放的特点和机理，他通过实验室控制试验和现场应用实践，提出了两种控制方式，即燃料调理(原煤炭化、生物质-无烟煤混烧)和开发新型炉灶提高燃烧效率，从而大大减少民用固体燃料燃烧的污染物排放。这些方法已应用于京津冀地区的零售居民，并取得了初步的效果。研究结果为环境保护部制定民用燃煤污染物排放管理政策提供了科学依据。

“不同的污染物会相互转化和影响。只有针对和探索大气中各种污染物的变化过程，才能制定出更加科学、准确的污染物控制措施。”姜景坤领导的研究小组使用先进的测量仪器，在北京、上海和林芝等典型的污染和清洁的大气环境中进行了大气现场观测，并研究了大气中二次颗粒物的成因。提出了我国污染大气环境中高浓度颗粒物下高技术粒子形成率的定量公式。与现有的欧美方法相比，新公式提高了对新粒子凝结损失的估计。研究发现，凝结和去除效应是北京市新粒子生成事件的主要控制因素，这与欧美相关大气站的发现有显著差异。研究结果将有助于进一步了解中国典型大气环境中二次新粒子产生的特征和机理。

随着实际需求和环境的变化，大气颗粒物污染对人类健康的影响也是科学家们面临的一个难题。江景坤正在进一步提高对污染源初级颗粒物形成和排放的准确认识，揭示京津冀地区高气溶胶浓度背景下大气中次级颗粒物的成因，并与其他专业学者合作对颗粒物的环境和健康风险进行综合评估。在研究气溶胶的物理和化学特性的基础上，他逐渐将注意力转向颗粒物对健康的影响。“一方面，我们必须建立气溶胶健康影响评估方法，开发气溶胶健康影响测量仪器；另一方面，利用毒理学实验方法，科学地评估目前中国颗粒物的毒性和影响。”江静坤说道。

人的成长和发展离不开团队的力量。对于姜景坤来说，科技新星项目聚集了一大批优秀的专家学者。北京市科委不仅提供了必要的科研经费支持，还搭建了与专家学者深入交流的平台。在项目申报、实施和结论过程中，北京市科委组织专家对项目进行评估和指导，对项目的顺利开展具有重要的指导意义。同时，他呼吁:“作为北京市的一项重要人才工程，科技新星项目在完成后可以考虑适当加大支持力度，探索后续支持机制。”

相关链接

蒋景坤，清华大学长期教授、博士生导师，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室清华大学分院院长。清华大学环境科学与工程系学士和硕士学位，圣路易斯华盛顿大学能源环境与化学工程系博士，2008年至2010年在明尼苏达大学机械工程系从事博士后研究。主要从事气溶胶测量和大气颗粒物成因研究。承担过国家重大科研仪器设备专项研究项目、国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划、973、863等。被教育部长江学者奖励计划、国家自然科学基金杰出青年基金、中央组织部万人计划优秀青年人才、环境保护部优秀青年人才评选为青年学者。曾获亚洲青年气溶胶科学家奖、美国气体与废物管理学会空优秀博士论文奖、国家科技进步奖、教育部科技进步奖和北京市科技进步奖。他是《气溶胶科学与技术》、《美国气溶胶研究学会杂志》、《j气溶胶科学》、《欧洲地球科学学会杂志》的编辑委员会成员和《大气化学物理》的客座编辑。