蔣靖坤：科技治霾 打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)役

在清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授蔣靖坤看來，對大氣污染有效的控制和治理離不開科學(xué)研究的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。蔣靖坤帶領(lǐng)的團隊正是從大氣顆粒物的測量、成因、來源和控制等多方面展開了科研攻關(guān)與技術(shù)創(chuàng)新。

在我國北方，冬季采暖季顆粒物污染尤其嚴重。蔣教授表示，控制顆粒物，不僅要控制一次顆粒物的排放，還需要控制二次顆粒物的生成。這是因為，排放自機動車、燃煤、工業(yè)活動等的一次污染物中的二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機物等氣態(tài)污染物還會在大氣中轉(zhuǎn)化為二次顆粒物，包括硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和二次有機氣溶膠。通過大氣顆粒物來源解析可以發(fā)現(xiàn)，北京大氣顆粒物中的二次組份可占PM2.5總質(zhì)量濃度的50%——70%。

日常生活經(jīng)驗告訴我們，冬季大氣中的顆粒物濃度隨著冬季取暖燃煤量的顯著增多而增高。人為活動排放污染物是顆粒物濃度增加的主因，同時冬季不利的氣象條件也為濃度的增加做了“貢獻”。由于冬季氣溫低，易產(chǎn)生逆溫層，使得污染物積累在逆溫層之下的狹小空間，更加重了顆粒物污染程度。正是基于以上背景，蔣靖坤團隊圍繞氣溶膠測量儀器的研發(fā)、污染源一次顆粒物的形成與排放、大氣二次顆粒物的成因三個方面展開了一場“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”。

蔣靖坤認為，當前氣溶膠研究領(lǐng)域最重要的使命，乃是如何精確地測量復(fù)雜的污染物組分,并揭示其相互影響和轉(zhuǎn)化的機理?；诰┙蚣降貐^(qū)污染物來源、成分以及在大氣中化學(xué)反應(yīng)極其復(fù)雜的現(xiàn)狀，蔣靖坤團隊從兩個角度入手，一是研發(fā)更準確、快速、細致、全方位的測量儀器，二是利用所測量的大量數(shù)據(jù)進行多維度數(shù)據(jù)分析、大膽假設(shè)與科學(xué)求證，用實驗方法及模型計算相結(jié)合，將復(fù)雜問題抽絲剝繭，并一一解答。

在測量儀器方面,蔣靖坤研發(fā)了氣溶膠全粒徑譜測量儀、1-3納米氣溶膠粒徑分布測量儀、顆粒物有機組分在線測量儀、微型空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站和污染源PM10/PM2.5雙級虛擬撞擊采樣器等。其中，1-3納米氣溶膠粒徑分布測量儀、顆粒物有機組分在線測量儀屬于國際前沿技術(shù)，完善了氣溶膠領(lǐng)域相關(guān)測量方法和儀器。其研制的氣溶膠全粒徑譜測量儀、微型空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站和污染源PM10/PM2.5雙級虛擬撞擊采樣器等也已經(jīng)逐步被相關(guān)單位應(yīng)用，為我國大氣細顆粒物污染防控提供了技術(shù)保障。

“測得快就是要時間分辨率高，捕捉污染物瞬時變化過程；測得細就是不僅要測濃度，還要測粒徑分布、成分組成和形貌等，在變化的過程中對不同污染物精確定位；測得全就是不能有任何疏漏，進而開展全面綜合的研究。”蔣靖坤說。在氣溶膠污染特征方面，蔣靖坤鍥而不舍地利用自主研發(fā)儀器及目前國際上先進儀器，對氣溶膠的來源、成因、環(huán)境影響等進行了深入細致的研究，終于成果斐然，曾先后獲國家科技進步二等獎、教育部科技進步一等獎和北京市科技進步一等獎，并受邀擔任國際相關(guān)領(lǐng)域核心期刊的編輯。

放眼國際，蔣靖坤領(lǐng)導(dǎo)的氣溶膠實驗室也保持著測量儀器更為先進的優(yōu)勢。他們還建立了系統(tǒng)燃燒測試平臺，將粒徑譜儀、顆粒物有機組分在線測量儀、氣溶膠質(zhì)譜等最先進的測量儀器應(yīng)用在了各類污染源的實際測量中，包括民用固體燃料燃燒、工業(yè)煤燃燒、機動車等。蔣靖坤通過實際測量各類污染源排放情況，指導(dǎo)制定合理的污染物源頭控制措施。比如，在民用固體燃料燃燒排放污染物研究中，他通過實驗測量及模擬，分析了民用煤燃燒過程中顆粒物的階段性排放特征及生成機制。針對燃燒初期污染物大量排放的特征及機理，他通過實驗室控制試驗和外場應(yīng)用實踐提出了燃料調(diào)質(zhì)（原煤碳化、生物質(zhì)-無煙煤混燒）和開發(fā)新爐具提高燃燒效率兩條控制途徑，從而大幅度降低了民用固體燃料燃燒污染物的排放。這些方法已經(jīng)在京津冀地區(qū)居民散戶中得到應(yīng)用，并取得了階段性成果。成果為環(huán)保部民用燃煤污染物排放相關(guān)管理政策的制定提高了科學(xué)支撐。

“不同污染物之間相互轉(zhuǎn)化、相互影響，只有瞄準和探究各類污染物在大氣中的變化過程，才能建立更為科學(xué)的和精準的污染物控制措施。”蔣靖坤領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊使用先進的測量儀器，在北京、上海、林芝等典型污染和清潔大氣環(huán)境開展大氣外場觀測，研究大氣二次顆粒物的成因。提出了適用于我國污染大氣環(huán)境高顆粒物濃度下高新粒子生成速率的量化公式。與已有歐美方法相比，新公式改進了對新粒子凝并損失的估算。并發(fā)現(xiàn)凝并去除效應(yīng)是北京地區(qū)新粒子生成事件的主控因子，這同歐美相關(guān)大氣站點的發(fā)現(xiàn)有著顯著差異。研究成果將有益于進一步認知我國典型大氣環(huán)境中二次新粒子生成現(xiàn)象的特征和機理。

隨著現(xiàn)實需求與環(huán)境變化，大氣顆粒物污染對人體健康的效應(yīng)也是擺在科學(xué)家面前的難題。蔣靖坤正在進一步提高對污染源一次顆粒物形成和排放的準確認識，并揭示京津冀地區(qū)高氣溶膠濃度背景下的大氣二次顆粒物成因，同時通過與其他專業(yè)的學(xué)者合作，綜合評估顆粒物的環(huán)境及健康風險。他在研究氣溶膠理化性質(zhì)的基礎(chǔ)上，也逐步將目光轉(zhuǎn)向顆粒物的健康影響上。“一方面要建立氣溶膠健康影響評估方法、研發(fā)氣溶膠健康影響測量儀器；另一方面，利用毒理學(xué)實驗方法，科學(xué)評估我國當前顆粒物的毒性及影響。”蔣靖坤說。

人的成長與發(fā)展離不開團隊的力量。對蔣靖坤而言，科技新星計劃聚集了一大批優(yōu)秀的專家學(xué)者，北京市科委除了提供必要的科研經(jīng)費支持之外，還為其搭建了一個與專家學(xué)者深入交流的平臺。在項目申報、實施、結(jié)題的過程中，北京市科委均組織專家對項目進行考核和指導(dǎo)，這對于項目的順利開展具有重要的指導(dǎo)意義。同時他呼吁：“科技新星項目作為北京市的重要人才項目，可以考慮適當增加支持力度，同時探索新星項目結(jié)題后的后續(xù)支持機制。”

人物介紹

蔣靖坤，清華大學(xué)長聘教授，博士生導(dǎo)師，環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室清華大學(xué)分室主任。清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系學(xué)士和碩士，圣路易斯華盛頓大學(xué)能源環(huán)境與化學(xué)工程系博士，2008年至2010年在明尼蘇達大學(xué)機械工程系從事博士后研究。主要從事氣溶膠測量和大氣顆粒物成因研究工作。先后承擔了國家重大科研儀器設(shè)備研制專項、基金委重大項目、國家重點研發(fā)計劃、973、863等任務(wù)。入選了教育部“長江學(xué)者獎勵計劃”青年學(xué)者、國家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年基金、中組部“萬人計劃”青年拔尖人才、環(huán)保部青年拔尖人才。曾獲亞洲青年氣溶膠科學(xué)家獎、美國空氣與廢物管理學(xué)會優(yōu)秀博士論文獎、國家科技進步二等獎、教育部科技進步一等獎和北京市科技進步一等獎等獎勵。任美國氣溶膠研究學(xué)會會刊《AerosolSci&Technol》編輯、歐洲氣溶膠研究學(xué)會會刊《JAerosolSci》編委和歐洲地球科學(xué)學(xué)會期刊《AtmosChemPhys》客座編輯。