作者:袁一雪 来源:中国科学报 发布时间:2024/2/23 15:17:53
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深耕大气污染物治理 打赢蓝天保卫战

 


 获得“国家卓越工程师团队”称号后,部分团队成员合影。受访者供图

生态环境部在1月30日例行新闻发布会上公布的一组数字显示,2023年全国地级及以上城市细颗粒物(PM2.5)平均浓度为30微克/立方米,优于年度目标(32.9微克/立方米)约3.0微克/立方米。2023年全国优良天数比率为85.5%,扣除沙尘异常超标天后为86.8%,好于年度目标0.6个百分点。

这些数字的变化,书写着各学科多团队的共同努力,其中就包括获得“国家卓越工程师团队”称号的清华大学大气污染物与温室气体协同控制团队。

20余年坚守与创新

 部分团队成员在实验室工作。受访者供图

“感谢党中央和国务院授予我们卓越工程师团队称号,能够获得这项荣誉是对我们团队20多年来大气污染治理工作成果的肯定和认可,也是对奋战在污染防治战线的环保工程师精神的嘉奖。”清华大学大气污染物与温室气体协同控制团队负责人李俊华教授在接受《中国科学报》采访时说。

2002年,李俊华进入清华大学,师从中国工程院院士郝吉明从事博士后研究。“在郝院士的指导下,我们组建团队进行大气污染物控制化学及关键控制技术的研究。多年来在燃煤烟气脱硝、工业烟气深度治理、挥发性有机物控制、温室气体减排等大气污染控制领域进行深入探索。”李俊华的寥寥数语似是道尽了团队从创建到现在的发展历程,却更想让人探究这些关键词背后的科研坚守与锐意创新。

大气污染物主要源自人类生产生活中通过燃烧大量化石燃料产生。要治理大气污染物,面对的“敌人”就是燃烧后排放的大量二氧化硫、氮氧化物、细颗粒物等。其中,氮氧化物的深度治理问题曾令团队困扰了很久。最初,他们希望从国外的催化剂中寻找灵感,但它们不但没有发挥“解毒”作用,还出现了中毒、塌陷等状况。李俊华解释说,这是因为在传统的脱硝催化剂中,把氮氧化物变成氮气是个还原过程;但将非常规污染物中的零价汞、二噁英变成二价汞、二氧化碳是个氧化反应。如何平衡还原和氧化两个反应过程,关键就是在催化剂设计中平衡好酸碱性和氧化还原性,并在高效选择性催化还原氮氧化物的同时,避免和减少副产物的生成。团队经过成百上千次反复试验,最终确定了催化剂的配方和制备工艺,实现不同负荷下高效净化氮氧化物。

在遇到钢铁行业烟气问题时,李俊华团队为了解决研发初期的门槛高、难度大等问题,选择在小试中采取集装箱布置。李俊华至今仍然记得,团队成员需要在集装箱里每隔4个小时进行活性炭的卸料和装填。“夏天在集装箱里温度高达50℃,一进去瞬间就汗流浃背。”他回忆说。而原本计划三个月可见的成果,小试中试竟花费一年半的时间才得出最佳技术方案,在集装箱里的实验更是多达上百次,研发出能够实现钢铁行业超低排放技术,率先在宝武钢铁实现烧结烟气深度治理。

精神引领与传承

面对困难不服输的劲头和勇于创新的科研精神,源于这支团队的温暖且坚定精神内核。“在郝老师的团队,我感受到的不仅是科研的氛围,这里对我而言更像是个温暖的大家庭。每个队员也是家庭成员,每一步成长都离不开郝老师的指导和帮助,而郝老师敢于创新、甘为人梯的精神以及几十年如一日的奋斗,是我和年青一代人永远的榜样。”李俊华说,“他一直教导我们,从事我们这个行业,需要解决全国甚至全球的环境污染问题,科研一定要亲力亲为。在大气污染防治道路上,不管是‘酸雨污染治理’还是‘城市空气质量改善’的项目,我们都在他身上都看到了严谨认真、不畏艰难、勇于创新的科研精神。现在郝老师还经常亲自下一线勘察污染治理现场,指导我们科研工作,帮助我们发现问题、解决问题。”

李俊华不仅以导师为榜样,还将团队沉淀的精神传递给下一代。每年秋季开学,他都会给来清华大学报道的新生们上一节“新生引导课”。在课上,李俊华会向学生们介绍科技前沿知识,也会分享团队和自己在技术创新与工程实践中踩过的“坑”。“我向学生们传达不怕问题、面对和解决问题的科研理念。唯有克服困难,迈过那道坎,才能做出大事业。”科研过程中,李俊华也经常和学生们说要突破思维定势,以前瞻性思维来开展科研工作。同时要求学生要结合实际工程中的问题,敢于亮剑,把论文写在祖国大地上。

未来的挑战与机遇

现在,李俊华带领团队瞄准大气污染物与温室气体协同控制,一方面是常规和非常规污染物的深度减排,另一方面积极落实“双碳计划”,研究碳捕集以及资源化,同时实现减污降碳。为了更高效的开展科研活动,团队在国家发展和改革委员会资助下,在江苏省盐城市建立了大气污染物与温室气体协同控制国家工程研究中心,打造集减污降碳及资源化技术研发、绿色低碳技术评估、科技体制创新于一体的综合服务平台。

接下来,他们将要面对的是在全面实现超低排放过程中,如何实现低成本稳定运行,比如中低温下高效脱硝的催化剂稳定性,及如何高效协同净化非常规污染物。“我国碳中和正在面临一系列挑战,比如绿色低碳技术、过程冶炼的非碳技术、及碳捕集之后的资源化利用技术等,也是我们团队需要探索研究的重点内容。”李俊华补充道,“在国家需要时,我们将毫不犹豫,挺身而出,秉承郝吉明院士等清华环保先锋以身作则、互相信任的科研精神,共同带领团队打好蓝天保卫战,实现双碳战略目标。”

 

 
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