作者:陈欢欢 来源:中国科学报 发布时间:2020/11/25 19:20:16
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做国家最需要的事 永远是我的出发点
——记2020年全国先进工作者、中国工程院院士刘文清

 

2月的武汉,阴冷潮湿、疫情肆虐。一支“全副武装”的小分队就在此时到达。不过他们武装的不是自己,而是设备——一辆配备了7套大气环境立体探测设备的实验车。

在武汉工作期间,这支大气环境立体探测实验队每日在定点医院、方舱医院、隔离点、社区等开展走航观测实验,获取第一手大气环境数据,为病毒传播风险评估、环境影响因素分析提供了科技支撑。

这支小分队的带头人正是中国工程院院士、中国科学院安徽光学精密机械研究所(以下简称安徽光机所)首席科学家刘文清。

多年来,刘文清带领团队立足自主研发,开发了一系列环境监测方法与技术,多次参与国家重大项目,为改变我国长期以来环境自动在线监测设备依赖国外进口的局面发挥了带动作用。今年,他又获得“全国先进工作者”称号。

“前沿和关键技术是买不来的,没有技术独立,就没有经济独立,就没有政策独立。”刘文清告诉《中国科学报》,只有提前进行技术储备,将来才有可能做到技术引领,做出真正的创新。而这正是刘文清团队的目标。

历史的见证人

接到去武汉的任务后,刘文清二话没说,带领团队加班加点对实验车设备进行改装和调试。小小的一辆车上配备了气溶胶和臭氧探测激光雷达、高分辨便携式质子转移反应质谱仪(PTR-MS)、气溶胶粒径谱仪等7套设备。

刘文清表示,依靠这7台自主研发的设备,可以实现从近地面到5公里高度大气气溶胶和臭氧的实时探测,实现对230余种挥发性有机物的秒级快速监测。

在武汉期间,这支6人小分队就驻扎在距离武昌洪山体育馆方舱医院200米的驻地。和传统的固定点观测相比,车载走航观测针对性更强,可以直接到定点医院、方舱医院附近去在线采样分析。

疫情期间,刘文清在武汉大气环境立体走航监测车内工作 安徽光机所供图

这已经不是刘文清团队第一次服务国家重大事件。

2008年,刘文清主持了“北京及周边地区奥运大气环境监测和预警联合行动计划”项目。在他的带领下,安徽光机所作为项目中唯一一家京外单位建立了以北京市为中心、覆盖三大污染源地区及周边污染输送通道的京津冀大气环境立体综合监测网,为奥运空气质量保障作出贡献。而且,这一系统使用的近80套仪器装备中95%由安徽光机所自主研发制造。刘文清和所里其他3位同志也因此荣获“科技奥运先进个人”称号。

此后,上海世博会、广州亚运会、北京APEC会议、北京九三阅兵式、G20峰会、金砖国家领导人会议……这些国际性盛会的背后,都有安徽光机所技术的身影。

2018年5月9日,高分五号卫星发射成功。从此,我国可以获得全球的污染气体分布数据,不仅能为我国大气污染控制决策提供技术支持,还能为国际环境外交提供有力的数据支撑。

刘文清是高分五号3个有效载荷的总设计师。回想研发初期,团队在航天质量、标准、接口等问题上经验匮乏,人手也不足。但刘文清坚持:国之重器不能依靠进口,必须为高分五号提供自主仪器设备。

他们从一个芯片、一个接口开始,通宵达旦查资料、磨技术,打造了一支吃苦耐劳的攻坚队伍,最终顺利完成项目交付。

给大气做CT

刘文清曾说,环境监测就像给大气环境做CT。

这是因为,空气中的各种成分,包括污染物,都有自己的特征吸收光谱。通过设备对污染物进行立体垂直探测,就可以知道光路上不同高度的污染物成分和含量,如同给大气做一个CT扫描。

2017年,集结全国千余名优秀科学家力量的《大气重污染成因与治理攻关项目》启动,刘文清团队担纲“天地空一体化大气环境跨学科综合观测实验”研究。

目前,该项目已建成了我国最大规模的大气污染多要素立体观测网。基于观测网数据的多源综合分析,刘文清团队基本弄清了京津冀及周边地区大气污染的成因和污染传输路径。他们发现,在“2+26”城市范围内,城市之间大气污染输送的影响平均在10%-30%,重污染气象天气发生时则会提高到20%-50%。

“因此开展区域大气污染联防联控十分必要。”刘文清说。

刘文清在实验室 安徽光机所供图

如今,环境光学监测广泛应用于空气质量监测、污染源排放监测、大气成分探测、安全生产过程监控、应急监测等领域,在国民经济发展中发挥重要作用。

不过,刘文清指出,一些高端专业仪器以及核心零部件、大型软件仍未摆脱依赖进口的局面,针对环境污染机理研究的监测技术和手段仍显不足。

针对这些短板,刘文清表示,中科院通过提前布局,支持基础研究,并同技术发展、应用发展相结合,支撑国家发展。

以前,我国的常规污染物在线自动监测仪器领域几乎是空白。刘文清团队研发的“城市空气质量连续自动监测系统”实现产业化后,价格低于国外进口产品的50%,目前已部署到全国2000个城市,参与国家空气质量日报与预报。

“科技发展面向国民经济主战场,必须得到市场认可,才算成功。”刘文清说。

千军易得一将难求

2007年、2011年和2015年,刘文清带领团队三次获得国家科技进步奖二等奖,为改变我国长期以来环境自动在线监测设备依赖国外的局面起到了带动作用。

从事科研工作40余年,如果去开公司,可能早就成为富翁了。但刘文清说:做国家最需要的事,永远是我的出发点。

他说:“博士毕业差不多30岁,一个项目做3年,到60岁退休,做10个项目就结束了。工作时间有限,所以我们搞科研,一定要思考给国家、社会留下什么。”

常年做技术研发,刘文清深刻地体会到,科研没有捷径可走,只能脚踏实地、不断探索,即使这样,也要经过一段时间的磨练和失败,最后才能够成功。

“所以我跟年轻人说,遇到困难之后别去绕,要把这个困难解决了,搞通了再走下去。”刘文清说。

从1998年回国之后,刘文清先后主持完成了国家“863”重大项目、中科院自主创新项目等一批科研任务,之后又先后负责建设了安徽省、中科院、环保部环境光学监测技术重点实验室、国家环境光学监测仪器工程技术研究中心等研究平台,凝聚了一支环境光学技术创新团队。

作为主帅,刘文清说:“有平台就能聚集人,做国家需要的事情。团队发展一定要把人才梯队做好,不断积累。团队最重要的是文化,不搞个人英雄主义,大的问题一起决定,大家就会有很强的荣誉感。我们这个楼天天晚上九点十点,灯都是亮的,所以才会四五年出一个国家奖。”

颗粒物PM2.5之后,刘文清将研究目标指向另一大主要污染物——臭氧,希望下一步能攻克星载臭氧激光雷达的关键技术,实现臭氧的卫星监测。

“我们现在专心自主攻关。”刘文清说。“臭氧的问题很多发达国家也没有解决,我们有可能会超前。前沿和战略高技术是难以引进的,在今天的国际环境下技术依赖远比市场依赖更加受制于人,并且难以摆脱。只有技术独立,才有经济独立,才有政策独立,所以,技术永远是国家的财富。”

 
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