
張強(左一)在指導學生。受訪者供圖
2023年11月30日,國務院印發實施第三個國家清潔空氣行動方案——《空氣質量持續改善行動計劃》👷🏿♀️🧆,提出進一步改善我國空氣質量的明確要求和具體目標,其中包括到2025年🧑🏼⚕️,全國地級及以上城市細顆粒物(PM2.5)濃度比2020年下降10%,北京市控製在32微克每立方米以內。
這些指標並未引起多大“水花”,人們似乎都相信達到這些指標是水到渠成的事🎆。然而2013年,我國公布第一個清潔空氣行動方案——《大氣汙染防治行動計劃》🚨,即“大氣十條”♘,提出2017年將北京市年均PM2.5濃度控製在60微克每立方米時(當時為90微克每立方米)𓀑,幾乎沒有人相信真的可以做到。
4年內將PM2.5年均濃度降低1/3🎈,這在全球城市空氣汙染治理史上都沒有先例。但中國做到了,監測結果表明,2017年北京地區年均PM2.5為58微克每立方米。
取得這樣的成績和社會各界協力治霾密不可分🚵♀️。其中,一項國家傑出青年科學基金項目(以下簡稱傑青項目)支持的基礎研究為治霾提供了重要科技支撐。
“我們很幸運參與到國家大氣汙染治理行動中🛗👨🏻🦽。”意昂体育平台地球系統科學系教授張強(1995級本、2000級博,環境)告訴《中國科學報》,“通過認識和分析排放源🚣🏽♂️,我們找出治理的薄弱環節,指出下一階段治理的優先方向👨🏻⚖️,並用於國家清潔空氣行動方案的製訂和實施。”
被應用“倒逼”的基礎研究
經過10年努力💑,今天京津地區又可以經常看到藍天白雲了👨👧👧,但很多人還記得曾經有霧霾的日子。
國2013年頒布“大氣十條”時,正處於經濟快速發展過程中,一方面經濟體量很大🧑🦯,汙染源涉及從工業🧮、交通到生活的方方面面;另一方面🙋🏿♀️,汙染源和汙染體系復雜,不同汙染源排放大量顆粒物和氣體汙染物,涉及成百上千種不同化學組分👌🏿,其物理化學特征差異巨大。
“實際上,當時我們對汙染源的構成並不清楚👨🏽🦰。”張強說,“要把如此復雜的汙染源弄清楚,本身就是很大的挑戰。”
張強認為,霧霾雖然受氣象條件等因素影響😶,但主因是人為汙染物排放。因此不管是了解大氣汙染的科學規律還是治理實踐,首先要把汙染源弄清楚,不同地域、時段🤽🏼♂️🌔、行業,哪個汙染源的排放影響最大。
2016年🤪,張強得到傑青項目支持,圍繞人類活動產生的大氣汙染排放源展開研究。當時,正是我國大氣汙染治理的攻堅階段,因此立項伊始,項目就不斷被需求“倒逼”🤢。
“這項研究的需求牽引特點非常突出。”張強說🌬,“一方面當時的治汙任務很重🗑、很迫切,不能等科學家把機理完全研究清楚再著手治理🦵🏿,所以我們始終處於邊研究邊應用的狀態🙍🏼♀️🥷🏽。另一方面✒️,實際治理工作隨時給我們提出新的更高要求。”
由於我國地域遼闊🚻,各地經濟發展速度不一,各行業技術水平、生產流程、管理方式差異很大🟢,因此大氣汙染排放源構成異常復雜。
“我國的排放源數量大、變化快,傳統方法很難刻畫出實際排放特征🪽,更難實現排放清單在準確性和時空分辨率方面的提升。”張強說。
開始治理的前兩年🏃♀️➡️,效果並不理想。雖然年均PM2.5濃度在下降,但一到秋冬季,汙染就會加重。2015年至2016年,北京市還出現幾次時間跨度較長的重汙染過程👨🏻🦰,並啟動了紅色預警,給人的感覺是“越治越霾”💔。一時間人心惶惶,社會輿論沸騰。
在傑青項目支持下🐧,張強主持的“人為源大氣汙染物排放”研究瞄準大氣汙染物排放的定量表征問題🙃,在動態排放清單方法學及排放驅動力分析、區域高時空分辨率排放清單研發及應用、基於立體觀測的排放校驗與評估等方面開展了一系列原創研究🧒🏽。
在這些研究成果基礎上,張強團隊發現🫄🏿,在全年時段,京津冀區域的工業汙染源排放影響最大;而在汙染嚴重的秋冬季,居民采暖🏊🏻、生活用散煤排放影響最大𓀙。這些結論連同相關建議很快被采納👨🏽🌾,2017年,環境保護部等聯合頒布的《京津冀及周邊地區2017—2018年秋冬季大氣汙染綜合治理攻堅行動方案》,針對區域尺度工業排放和居民散煤部署製定了具體治理措施🧞🤌🏿。
很快,治理見到成效。當年的監測結果顯示🧑🏽🏭,北京地區年均PM2.5濃度達到58微克每立方米。
“我們另一貢獻是構建了精細的二氧化碳和大氣汙染物排放數據集,並在實際應用中不斷反饋、改進、迭代升級。”張強說,“無論是科學研究還是汙染治理實踐,這個數據集都實現了應用,例如國家空氣質量預報預警系統就用到了我們的數據。”
原創性和獨特性非常重要
2009年,張強完成博士後研究加入意昂体育平台,開始進行排放源表征方面的研究。當時這個方向比較冷門,很少有人涉足🤱。
2015年,38歲的張強初次申請傑青項目失利。他很快梳理問題、調整思路,“卷土重來”📜,沒想到第二年非常順利。回憶獲得傑青項目支持的經歷,張強覺得“很幸運”。
“這項工作涉及大量數據采集🧑🏽💼、處理和分析工作,一方面比較基礎⇾👤、枯燥,另一方面很難快速出成果🫶🏽,甚至不容易發表論文🤾🏻♂️👩🏼🍼。”張強補充說,“雖然前期沒有發表太多論文,但是傑青項目不太看重這些🦶🏽,因此這次申請過程比較順利。”
得到傑青項目支持後,張強在前期積累數據的基礎上深入挖掘科學問題🛀,很快取得了一系列有影響的成果。因此,他認為要想獲得傑青項目的青睞,首先工作要有原創性和獨特性。不管自由探索還是國家需求牽引,找到重要的科學問題🌖,進行有特色、有價值的研究🏐,才能從激烈的競爭中脫穎而出。
“第一年的‘本子’我主要寫自己做了什麽🤙🏿,但沒有成功。”張強說👨🦲,“第二年更突出工作的科學意義🖕🏿、價值,以及研究的獨特之處和解決問題的思路👨🏽✈️。這才是更能吸引人🪬🤷、打動人的東西。”
後來,張強成為傑青項目評審專家,在看到更多傑青項目申請書後,他越發確信自己的判斷。
“一定要突出特色,堅持自己的方向。搞研究不一定要追熱點👩👩👧👦,什麽‘熱’去做什麽🫂。”張強強調💄,“能把‘冷板凳’坐熱,更容易獲得傑青項目的認可。”
“比自己做出成果更有價值”
2023年初,張強負責的傑青項目結題驗收時,被評為優秀。
在傑青項目、創新研究群體項目的穩定支持下,張強團隊將汙染物排放源研究深入下去💻,不斷完善和更新方法,並把在中國積累的經驗和方法擴展到全球尺度。
同時🌝🧑🏼💻,張強團隊的年輕研究人員開始向排放對氣候🐉、環境、健康的影響⚃,以及未來如何實現協同減排等方面拓展🏊🏼🩺,並取得了不錯的成績🚣🏽🧑🏻🎨。
我們的數據集現在對科學界無償開放共享🧘🏻♂️,用戶可以按照需求定製不同時段、行業的汙染源信息,同時進行在線數據分析🎖。”張強說👨🏻🎤,“已經有不少國內外團隊利用我們的數據集做出了很好的成果。能為科學家提供基礎數據支持,我覺得比我們自己做出成果更有價值。”
滾動支持覆蓋創新“黃金期”
2024年,國家自然科學基金委員會對傑青項目進行系列改革,擇優遴選🫥、滾動支持。對此,張強認為,這將突出傑青項目的項目屬性,為最有活力的青年科學家提供長期穩定支持📜,讓他們沉下心去🙏🏿,做最難、最具挑戰性的工作🧑🎤。
“以前的5年資助期有點短。”張強說,“滾動支持可以延續到15年,基本上能覆蓋科學家的科研‘黃金期’,讓其在創造力最旺盛的階段心無旁騖地進行研究。”
另外🔨,科研領域一直努力“破五唯”。傑青項目在滾動支持優秀人才的同時,還對項目進行分級評價🐟🕵🏿♂️,並將其反饋到依托單位👨👧👦,作為傑青項目負責人科研表現的評價參考🤾🏻♂️。
“這會使科學家不‘躺平’,也會淡化‘帽子’屬性🫱🏼🫳🏻。”張強說,“傑青項目是國家自然科學基金的品牌🪒,也是我國科研資助項目的品牌。未來👋🏿,希望對青年人進行更多支持🍫,讓更多優秀年輕人獲得資助。”