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论文写在大地上 成果“映”在蓝天里——记大气环境科学家柴发合

来源:中国环境报  撰写日期:2019年04月11日  [ ]

中国环境报记者 陈妍凌

  “有蓝天,心情就很好啊!”国家大气污染防治攻关联合中心副主任、中国环境科学研究院原副院长柴发合笑着说。

  柴发合有很多“第一”的头衔——中国环境科学研究院大气环境领域首席科学家,主持编制首个“两控区”酸雨和二氧化硫污染防治计划,担任我国《大气污染防治法》修订技术组组长,率先提出突破行政区划、以空气质量改善为核心的区域联防联控理论……

  作为大气环境学科带头人,他的大量创新性研究成果,已转化为我国大气环境保护的标准、技术指南、方案、规划和管理办法等,推动着区域空气质量持续改善。

  专业上的前瞻者:

  长期系统研究京津冀及周边地区大气污染

  外界常常认为,我国对PM2.5的关注和研究,是从2011年美国驻华使馆公布自测的北京PM2.5数据后开始的。

  “其实不是这样的。”柴发合说,国内一批科研人员很早就开始从事这方面的研究。比如,2000年,他带领团队,首次从化学组分、边界层结构、污染与气象条件的关系等角度,对北京PM2.5污染进行了系统分析,解释北京PM2.5污染的时空分布特征和影响因素。

  本世纪初,我国经济高速发展,能源消费量增长迅猛,高耗能企业数量增加。尽管一些城市开展了空气污染治理,但那时全社会对此的认识程度和重视程度都远不如当下,“我们的管控力度没有跟上污染发展的速度,当时心里着急啊。”柴发合说,他和同事们化焦急为行动,不断研究跟进。

  这种科研前瞻性和行动力在不久后就发挥了重要作用,助力打了一场提气的舆论战,维护了国家形象。

  2007年,一家日本权威媒体刊发本国学者的研究成果,声称中国东南沿海的臭氧输送到日本,导致日本沿海城市遭遇了一轮空气污染。

  “以往出现类似争议,我们都是弱势的,因为我们缺乏数据积累,对方说什么就是什么。”中国环境科学研究院大气所总工程师王淑兰说。当时,我国监测的空气污染指数(API)只针对二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等,并不包括臭氧。

  所幸,那时为了搞好科研,柴发合已牵头在环科院建起了大气环境观测超级站,监测包括臭氧在内的6项污染物。他又联合清华大学等国内顶尖科研团队,通过数据共享和相互协作,拿出了令人信服的数据和结论——那一轮污染中,臭氧是从日本输送到我国的。

  几年后,在柴发合的主导下,PM2.5和臭氧两项指标被纳入新《环境空气质量标准》,环境空气质量评价指数从APIAQI(空气质量指数)转变。

  扛着压力的专家:

  以科研成果支撑法律法规和标准制定

  柴发合常常提起20131月,那是我国74个主要城市开展PM2.5例行监测的第一个月,也是污染极为严重的一个月。北京出现了5次重度污染过程,京津冀13个城市PM2.5小时平均浓度达到430微克/立方米,全国多座城市空气质量指数“爆表”。当时,他心情沉重,在接受媒体采访时,呼吁加强大气污染治理。

  同年,柴发合作为核心专家,参与制定《大气污染防治行动计划》(以下简称“大气十条”),在目标设定、措施拟定、可行性论证评估和实施方面发挥了关键作用。“大气十条”中提到,到2017年,京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分别下降25%20%15%左右,其中北京市细颗粒物年均浓度控制在60微克/立方米左右。

  这在当时被不少人认为是不可能达成的。以当时京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度每年大约1.5%-2%的下降速度来看,若要实现“大气十条”设定的目标,管控方面需要比以往多下3-5倍的力气。柴发合详细测算了氮氧化物、粉尘等主要污染物的可削减空间后认为,我们确实有潜力,但“需要付出非常大的努力才能做到”。

  此后几年,柴发合主持研究项目,以京津冀地区为重点,初步弄清了能见度与PM2.5及其组分的关系,提出了区域PM2.5控制的技术路线。他初步探明了京津冀区域大气复合污染的水平分布和垂直结构、基本来源和成因,提出5条污染主要输送通道以及区域联防联控技术与管理体系,为“2+18”和“2+26”重点通道城市污染防控体系的建立,奠定科学基础。

  2017年底,“大气十条”的目标全面实现,京津冀、长三角、珠三角PM2.5浓度明显下降,北京市细颗粒物年均浓度控制在58微克/立方米。柴发合长长地舒了口气,感叹从上到下组织有力、治理有力,才有了空气质量的迅速改善。

  接地气的“老中医”:

  为城市大气污染防治“把脉开方”

  柴发合的研究不仅着眼于重点区域,也深入许多城市,其中就包括甘肃省兰州市。

  受两山夹一河、冬季无风、产业以重化工为主等因素影响,兰州一度经常出现在全国重点城市空气质量排名倒数前十的“黑榜”上。当地曾流传的顺口溜说:“白天和黑夜一样,太阳和月亮一样,鼻孔和烟囱一样,麻雀和乌鸦一样。”甘肃省兰州市生态环境局副局长武卫红说,尽管当时采取了不少应对措施,但是没能揪住症结,眉毛胡子一把抓,治理成效并不显著。

  在此情况下,柴发合带领的科研团队被邀请到兰州。他们通过持续、深入的研究,弄清了污染成因和污染物来源,发现兰州以煤烟型污染为主,提出抑尘、控煤、企业污染防治等多项治理举措。

  武卫红曾犯嘀咕:兰州的大气污染问题由来已久,这个团队给出的对策能奏效吗?然而,当地在科研团队建议下推出供暖设施煤改气等举措后,2012年污染程度明显下降。这让武卫红兴奋不已:“看来治理的方向对了。”

  此后,柴发合团队的建议进一步转化为兰州工业减排、燃煤减量、尾气达标、扬尘管控等八大治污工程。兰州也摘掉了“黑帽子”,探索出大气污染综合防治“兰州模式”。

  柴发合把这些归功于兰州市上下的努力。武卫红则感慨:“他对我们的帮助真是太大了。”兰州的经济发展水平逊于东部城市,制定治理措施就更要考虑技术、资金问题。柴发合和团队能够结合本地历史、产业发展水平和政府财力等因素,提出可实施、可操作的对策,“是非常接地气的专家”。

  因为接地气、把脉准、方法实,柴发合成为很多地方的特聘专家,为在大气污染防治上“有想法,缺办法”的基层政府出谋划策。他集成多因素判断、多模型模拟和多方法解析技术,为本溪、深圳、成都、石家庄、邢台、临汾等城市大气污染防治提供关键技术支持。

  环科院大气所年轻的同事起初以为,柴发合对很多城市的产业结构、地理气象条件等如数家珍,做报告定然驾轻就熟。可后来才知道,他每到一地做报告,都会非常认真地准备,搜集素材、琢磨问题。有时半夜琢磨出点新思路,就立刻披衣而起,记录下来。

  “我们从事的是应用性研究。”柴发合说,既要弄清污染物的来源和污染成因,又要不断思考给国家和地区提供有针对性、可行、有效的对策,促进科学施策、精准治理。

  为此,他不会把科研项目简单推给助手,而会深度参与科学攻关和基层调研。比如,山西太原是我国首个出租车全面电动化的城市,柴发合不仅关注此举对空气质量改善的作用,还在调研中特意打车,询问出租车司机在电动化后的收入状况,综合研判这项举措。

  越来越忙的退休者:

  投入到大气污染防治综合科学决策支撑研究中

  柴发合形容自己是伴随着我国大气污染防治进程成长起来的科研人员。

  20世纪80年代,他在广州、辽宁中部城市等地开展大气环境容量研究,提出以环境质量为目标、容量为约束、总量控制为手段、区域和城市相协调的调控理论。

  到了20世纪90年代,我国酸雨污染严重,他主持我国酸雨控制国家方案研究课题,确定各省电力和非电力二氧化硫优化减排量,参与提出“两控区”划分方案等,推动我国酸雨区面积占比从1999年的30%缩至2015年的7.6%,全国二氧化硫年均浓度平均值由1989年的105微克/立方米,下降至2015年的25微克/立方米。

  再后来,细颗粒物影响增大,他又长期投入到相关研究中。

  因此,未来柴发合最想做的,是系统梳理我国大气污染防治历程,厘清各阶段的得失和思路:“这一路有非常多宝贵的经验教训。”比如,改革开放之初,钢材年产量突破3000万吨就是件大喜事,可如今这个数字都突破了10亿吨。经济的发展、物质条件的改善,让环境状况也发生了变化。柴发合认为,从社会学、经济学、自然科学等多维度回顾这段历史,更能明白污染是怎么来的、如何把经济发展组织得更好,有助于启迪后来者。

  只不过,“现在没时间写”。柴发合遗憾地耸耸肩。

  中国环境科学研究大气所副所长徐义生觉得,柴发合比退休前还忙:“他办公室的灯,总是亮得早,关得晚。”

  近两年,柴发合针对重污染预报技术、预警级别、应急预案、应对效果评估等关键技术和联合应对管理机制开展研究,逐一过程组织专家会商、分析和解读,构建起完善的重污染应对技术体系。仅去年至今就主持召开了20余场重污染天气应急会商。他还常带领研究团队,深入太原、渭南、临汾等城市,调研更新排放清单,分析控制难点,提出科学可行的“一市一策”方案,为实现重污染天数明显减少的目标四处奔波。

  柴发合近两年几乎无休。同事们说他太忙太拼,他却指了指办公室窗外的蓝天,颇有满足感地笑道:“这是开心的忙。”

  窗外,北京的AQI26,空气质量“优”。

 

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