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大气污染追踪者 蓝天守护人——南开大学国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室创建者朱坦教授
2020-08-27
近年来我国中东部地区发生的大范围、长时间的雾霾污染，直接危害中国最发达地区数亿人口的健康，引起人们广泛关注。雾霾污染是以可吸入颗粒物为特征污染物的区域性大气环境问题，作为我国大气环境学科和大气污染防治领域的科技工作者，追踪雾霾成因，探究大气污染源头，寻找治理方法，是将环境保护作为一生志业的朱坦的工作，也是使命。
南开大学环境科学与工程学院朱坦教授，从事环境保护研究及教学工作40余年，研究领域涉及环境影响评价与管理、大气颗粒物源解析、循环经济与生态文明等理论和实践，为我国环境保护事业和可持续发展作出了重大贡献。至今共主持或参加国家自然科学基金项目、国家社科基金重大项目、国家863计划项目、国家科技支撑计划项目、国家科技攻关计划课题等共70余项，主持环境影响评价项目50多项，取得了系列科技成果与良好的社会效益。他同时也是我国环境评价学科的先行者，循环经济的倡导者，南开大学国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室的创建者，生态文明的传播者，蓝天白云的守护者。
1 与环境保护结下不舍情缘
朱坦于1962年9月考入南开大学，就读于当时的生物系动物与动物生理专业，毕业后就职于天津市卫生系统。将近10年的卫生防疫工作，成了朱坦人生中难忘并重要的经历。这10年中，无论是职业病安全与健康评定，还是大气环境、地面水、地下水质量采样与监测，都让他得以实地运用到所学知识，乐在其中。
1970年至1979年间，针对区域环境污染问题，朱坦开展了一系列工作，率先开展了我国大都市城区大气、地表水、地下水等环境质量综合评价。1979年4月，朱坦重新回到阔别12年的母校，在当时的化学系环境保护专业任助教。从此，他开始了在南开大学治学育人的人生旅程，也开启了他对大气污染源头的不舍追踪。十一届三中全会后，环境保护被列入国家重要议事日程。回到母校不久，朱坦幸运地被选派为我国首个由联合国教科文组织等主办的国际生态系统管理研究生课程班的学员，他倍加珍惜这样的学习机会，如饥似渴地汲取当时国际先进的环境保护及相关学科知识。通过1年的学习，朱坦开阔了视野，了解到国际前沿研究动态，为后来的教学和研究以及国际交流顺利展开打下了基础。
此后，朱坦在环境影响评价方面倾注了相当精力：探索建立了与国家环境管理相结合的环境影响评价课程；带头创立南开大学环境规划与评价所，使南开大学成为早期拥有国家甲级环境影响评价资格证书的高校之一。
2002年，他提交了适用于中国国情的战略环评的程序和方法的相关议案，为《中华人民共和国环境影响评价法》出台提供了有力依据。2002年10月，这一法案顺利通过，该法将规划纳入环境影响评价的范畴，是我国环境立法重大进展之一。2004年，他领衔南开大学与原国家环境保护部环境工程评估中心，联合成立南开大学战略环境评价研究中心。
如果说环境评价是朱坦刚进入社会就选择的研究方向的话，那么“大气颗粒物源解析”则是他的研究方向再聚焦。
2 慧眼识踪，揪出污染“真凶”
大气细颗粒物是细菌、病毒和多种致癌物质的重要载体，进入人体后极易沉积在呼吸系统和血液循环系统中，威胁人体健康。近年来，因雾霾严重且频繁出现在秋冬季节，大气污染越发引起公众关注。
大气颗粒物污染问题由来已久，随着污染形势和科技水平的不断发展，我国颗粒物污染控制指标从最初的总悬浮颗粒物（TSP，环境空气中空气动力学当量直径小于等于100微米的颗粒物）逐步发展到可吸入颗粒物（PM10，环境空气中空气动力学当量直径小于等于10微米的颗粒物）和细颗粒物（PM2.5，环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物）。空气中的颗粒物污染害处如此巨大，要想对它们发起“反攻”，必须先搞清楚它们的来源，找到“真凶”。20世纪80年代，我国大气颗粒物的控制指标还是TSP，各界普遍认为中国大气污染物来源为燃煤产生的煤烟尘，然而，通过连续几年全国性的“消烟除尘”措施，发现大气颗粒物浓度并没有明显下降。
到底城市中的大气颗粒物是从哪里来的？这一问题引起了朱坦的深入思考。在朱坦介入这一领域之前，大气污染物排放的研究通常用的是源模型。然而源模型最适用于气态污染物排放模拟，一遇到颗粒物，源模型的反应就不那么“灵光”了。朱坦说，颗粒物扬尘污染是当时最大的难题。他是国内率先将“扬尘”概念引入大气污染防控研究的学者。他说，颗粒物不是气体，扬尘风一刮就有，不刮就没有，所以这时候用大气扩散模型就行不通。
为解决颗粒物源扩散模型的不足，凭借环境化学专业优势，朱坦和团队在戴树桂老先生的指导下，开展了我国首批大气颗粒物源解析研究“六五”国家重点课题“京津地区环境污染综合防治”，在国内率先引入受体模型，加快了我国大气颗粒物来源解析研究的发展进程，使大气颗粒物源解析研究逐渐走向壮大。受体模型可以通过颗粒物成分来分析各个排放源的贡献，定量不同污染源对污染的分担比例，帮助人们抓住大气污染的罪魁祸首。
“九五”期间，扬尘在粗颗粒物来源中比重很高，朱坦作为副组长主持了国家863计划项目“大气污染源解析技术”，抓住扬尘既是污染源同时又是接受体的特点，在传统受体源解析模型基础上提出了“二重源解析”思想。二重源解析技术解决了同一种源类多种途径进入环境受体的难题，并为诊断源解析结果的不确定性提供了思路。他和团队开发了自主的源解析技术软件和监测采样仪器设备并应用于城市大气污染防治和环境规划中，为国家环保部门提出的“一控双达标”任务开展提供了重要技术支撑。
随着时代发展和社会进步，大气中的颗粒物也在发生极大变化，我国颗粒物污染控制指标也发展为PM2.5。以前大气中粗颗粒物比较多，现在从发电厂、汽车尾气排放到空气里的二氧化硫气体、氮氧化合物气体，在空间里如果遇到强氧化剂气体如臭氧，就会转化生成硫酸盐、硝酸盐，变成颗粒物。这样形成的颗粒物是“二次颗粒物”，是在大气中由气体形成的颗粒物。相比于过去的粗颗粒物，二次颗粒物占比越来越高，区域背景的影响越来越大正是PM2.5污染的特点。
怎样“抓住”二次颗粒物？他和团队提出有效降低源共性影响的复合受体模型、解析二次粒子贡献的CMB受体模型，通过与气象部门观测的结合建立了识别区域污染来源的区域背景值方法及三维受体模型。
作为一名学者，学以致用才是朱坦心中的价值归宿。为了定量搞清城市大气颗粒物污染来源的难题，他们在源解析技术领域开拓深耕，并应用于城市大气污染防治和环境规划中。目前，朱坦团队在大气颗粒物源解析研究领域已经在国内形成研究优势，承担了天津及全国几十个城市大气污染源解析的任务。获得天津市科技进步二等奖，国家境保护科学技术奖三等奖等多项奖励。科研成果入选“国家科技成果重点推广计划”项目“大气颗粒物源解析技术”依托单位，课题组又获得了“第三届中华环境奖”提名奖。他主持制定了我国《防治城市扬尘污染控制技术规范》，在大气污染防治和源解析领域的研究成果先后应用于近30处环保重点城市的总量控制和环境质量达标规划，为我国城市大气污染防治工作提供了重要技术支撑。
2007年4月，在南开大学环境科学与工程学院大气颗粒物污染防治中心基础上，在朱坦等人的全力缔造下，南开大学建成国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室。作为我国以大气颗粒物命名的重点实验室，实验室在历次环保部重点实验室评估中均获优秀，团队入选天津市重点领域创新团队。团队足迹遍布祖国大江南北。一次次深入基层调研，一回回高空采集污染源样品，一个个通宵分析污染成因，团队以专业和敬业，为50余个城市污染防治提供科技支撑。
近年来，实验室主持开展国家研发计划重点专项及省部级科研项目30余项，突破了源解析领域的国际难题，针对同一源类多种污染途径的问题建立了二重源解析技术，针对源类共线性问题建立复合受体模型降低共线性源类影响，研发了一系列自主创新的技术方法及模型软件，并已形成完整的模型软件体系。主持编制了多项国家标准、技术规范，例如《大气颗粒物来源解析技术指南（试行）》《防治城市扬尘污染技术规范》《城市扬尘排放源清单编制技术指南》等，引领着我国大气颗粒物污染防治急需的源解析技术的方向，为国家环境管理以及政府决策提供有效依据。
正是基于前期朱坦和团队的研究积累和丰富实践，实验室开发建设了颗粒物样品库及源解析成分谱共享平台，为科学认识我国污染物时空分布及演变提供了珍贵的历史资料——如果回忆30年的扬尘空气颗粒物里到底是什么，是如何变化的，拿样品分析比较就可以了！
近5年来，该重点实验室组织我国环保专业技术人员进行源解析技术培训等，年均超500人；重点实验室还全程参与APEC、抗战胜利70周年纪念活动、青奥会、G20等重大活动空气质量保障及效果评估工作和天津812事故应急处理工作等。
作为保障专家，朱坦参与了2016年G20杭州峰会、2018年上合组织青岛峰会等重大活动的空气质量保障。他是中国早期具体参与大气颗粒物源解析技术研究及成果应用的研究骨干，用科研成果为我国城市大气污染防治提供了重要技术支撑。在他引领和推动下，发挥团队力量，重点实验室紧紧围绕重大需求，“剑指”大气颗粒物，慧眼识踪，让大气污染源无所遁形。
3 为生态文明鼓与呼
从对环境保护没有任何概念，到生态文明被写入宪法，中国走出了一条具有中国特色的环保之路，作为推动环保事业向前发展的实践者和推动者，朱坦见证并参与了这一伟大进程。他认为，中国不仅面临环境问题，而且资源短缺十分严重，如果能够发展循环经济，则可以实现环境和资源的双赢。基于这种考量，2002年他于全国人大九届五次全会提出在我国发展循环经济的设想，并提出《关于制定和完善我国资源回收利用法》的议案。在他和同仁们的不懈努力参与下，2009年1月1日《中华人民共和国循环经济促进法》正式实施。2012年，南开大学在全国率先开设资源循环科学与工程新专业。
建立以资源环境承载力为基础的区域经济社会发展模式已经成为我国“新常态”下面临的重要课题，朱坦建议国家建立一个生态文明不可逾越的“红线”，为中国可持续发展摇旗呐喊，他一方面认真履行人大代表工作职能，一方面积极参与科普工作，向社会传播“尊重自然、顺应自然、保护自然”的生态文明建设理念。他倡导应在顶层设计上将资源环境承载力作为基础性因素，以解决现实问题为引领，不断提升对资源环境承载力中科学问题的认识水平及应用能力，同时完善制度建设。通过“生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和环境准入负面清单”在发展规划中将污染物排放量与区域环境容量相挂钩，将区域开发、城市建设、产业发展与区域资源供给能力、环境质量和生态功能紧密联系起来，推动生态环境质量的总体改善，为国家生态文明建设提供智慧决策。
作为南开大学环境学科的奠基者和建设者，朱坦参与了南开大学环境学科从初创到变强的全过程。同时，他培养了100多名硕博研究生，教书育人始终是朱坦教授的首要选择，他鼓励学生在各自岗位上为环境保护贡献力量，为祖国建设增光添彩，希望通过言传身教将治学和生活理念不断传承下去。他经常对学生说：在学术上，要求真务实，所谓“求真”就是在社会实践的过程中，寻找问题、识别问题；所谓“务实”，就是提高自己的知识和能力，以期圆满地解决实践中的问题；对待个人成就，要顺其自然，对自己应时刻高标准、严要求，在付出最大的努力后，学会欣然接受任何结果，只有具备宠辱不惊的心态才能获得更多的快乐；在人生追求上，要常怀感恩之心追求快乐人生，要懂得换位思考，知足常乐。
2011年，朱坦教授获南开大学“良师益友”荣誉称号；2018年获中国环境科学学会大气环境分会颁发的大气环境科学与技术研究终身成就奖。40余年成果丰硕，桃李成蹊。然而，在朱坦教授这样一个环保人的心中，一切都为了蓝天澄碧。
