探寻北大Science文章背后的故事

　　

【编者按】2009年6月26日出版的Science杂志，刊登了北京大学环境科学与工程学院张远航教授领导的研究团队与德国于利希研究中心（Forschungszentrum Juelich）Andreas Wahner教授领导的研究团队合作的研究论文：“Amplified trace gas removal in the troposphere”，报道了在大气氧化性这一基本科学问题上取得的重要发现。该研究结果对已知的大气光化学反应机制提出了极大挑战，将在全球气候变化的预测和区域污染的控制方面产生重要影响。

2009年10月30日出版的Science杂志，刊登了北京大学环境科学与工程学院朱彤教授和美国NOAA科学家David Parrish联合撰写的展望文章“Clean Air for Megacities”，提出超大城市空气污染对人体健康有重要影响，强调超大城市空气污染的治理也为控制气候变化提供了重要契机。

短短4个月，环境科学与工程学院团队在Science上发表了两篇文章，这是一个巧合还是一种必然？带着这种疑惑，记者采访了环境科学与工程学院的部分师生，探寻Science文章背后的故事。

三十年来风雨路 只留清气满乾坤：探寻Science文章背后的故事

“在大气化学这个领域，北大从上世纪70年代唐老师他们做兰州光化学烟雾开始，就一直在做。做这么长的时间，在Science发表了文章，我们觉得还不够，还可以做得更好。”长期从事大气挥发性有机物（VOCs）研究的邵敏老师如是说。环境经济学方向的张世秋老师在与研究生交流学术生涯规划时也说到“对于Science文章的发表，由衷感到高兴，但是并不觉得特别和意外，因为这是相关老师和团队站在学术前沿、面对重大问题进行脚踏实地工作的一个结果。”水处理研究方向的童美萍老师受访时则说“是挺好的一件事情。这是他们积累到一定程度才发表了Science，并不是一下子就有了一个idea。”

从学院的老师的话语中，不难发现，无论是大气环境，还是环境管理、水环境研究的老师们，对于学院这两篇Science文章的发表都感到高兴，但不觉得意外。“从70年代开始……”积累，是我们从老师们的评价中读出的关键词，积累，是一个怎样的过程？从上世纪70年代开始，我们开始搜寻Science背后的历史，环院的历史。

大气环境领头人

1972年，联合国在斯德哥尔摩召开了人类环境会议，中国组团参加。在不久之后举行的全国环保大会上，周恩来总理提出“要培养环境保护方面的人才”，中国的环境保护开始提上日程。在中国的大气环境研究领域，唐孝炎院士是最早的先行者之一。1954年毕业于北京大学化学系的她在大气领域创造了无数的第一：1955年，她参与筹建了中国第一个放射化学专业，开展了核反应化学研究工作。1972 年她在汉中建立了环境分析化学专业，开展兰州光化学烟雾大规模现场研究。在缺仪器，缺资料，缺经验的条件下，唐老师带领研究团队克服了难以想象的困难，于1978年用多篇成果证实了光化学烟雾在我国的存在以及不同于国外的成因，引起了科学界的高度关注。之后，唐老师领导团队在光化学烟雾形成机制、臭氧化学、 酸沉降化学方面进行了系统的研究，奠定了北大大气环境研究的基础，在国内树立了领先地位。

环境中心育人才

1982年，北大成立了环境科学中心。这是一批热衷环保事业的老师们自发组成的一个团体，在没有办公设施也没有编制的艰苦条件下，他们依旧严谨求实研究目前中国环境存在的问题，探讨环保事业日后的发展方向。与此同时，环境问题日益受到关注，国家对环境保护方面的投入也越来越大，1986年，国家环保局与北大签订协议，环境科学中心成为北京大学与国家环保局的双管单位。环境中心的运作开始正规化，科研实力逐步增强。

在这个时期，除了立足于科研，老师们也承担起了人才培养的重担，为中国的环保事业培养了大批后继之才。从唐孝炎老师到学院的每一位老师，都将学生的培养放在首位。即使承担了繁重的科研任务，唐老师依然坚持了放射化学和环境化学专业的教学工作，并在国内最早开设了大气化学课程，将自己对专业的了解和研究的心得体会传授给学生。授业和解惑的同时，唐老师经常与学生深入交流，用自身的经历和感受教导学生，启发他们不断探索和前进。对学生而言，环境学院不仅让他们体会到了环境科学的博大精深，更让他们感受到了家的温暖。作为当年的学生之一，朱彤老师深有感触。1999年，已经拥有德国乌帕塔尔大学自然科学博士学位，以及在国外研究机构近10年工作经验的朱彤老师准备回国，当时他首选的城市是父母所在地——上海。经过反复考虑，最终扎根北大，“因为唐老师劝我北大。”而今，这个时期毕业的学生们都已是学院的中流砥柱，挑起了科研学术与人才培养的重担。

针对环境科学发展的学术和社会需求，环境学院一直致力于学术队伍的结构调整和改进，通过引进人才，推动学科建设。朱彤老师回国10年，不仅将国际上最前沿的研究工作落户北大，同时，还致力于学科建设和团队建设，推动并组织建立了“大气化学反应动力学研究”、“地气物质交换”、“环境与健康交叉学科研究平台”、“区域和全球大气化学”团队等研究方向和研究平台。学院希望通过教师的学术梯队和结构调整，引进更多的学有专长并有社会责任感的学者，研究极具挑战性的环境与发展问题，并为决策提供坚实的科学支持。

《科学》彰显新突破

2002 年，环境科学中心与城市与环境学系、技术物理系合并成立了环境学院。在各类科研项目的支持下，环境学院发展迅速，硬件设施得到极大的改善，科研实力在国内名列前茅，开展了广泛的国际合作研究。作为主要参与者，以张远航教授为代表的北大环境学院协同德国、日本、韩国和美国以及中国台湾和香港等国家和地区的大气化学专家，共同负责了珠三角的区域大气污染观测研究，解决该地区的空气污染性质、成因、后果和污染源等问题，旨在保障珠三角地区的可持续发展。这个项目取得了一系列的成果，其中就包括2009年6月4日在Science上发表的文章“Amplified trace gas removal in the troposphere”。

2001年北京申奥成功，举办绿色奥运是北京市的承诺。2005年，“北京与周边地区大气污染”项目启动，以朱彤老师为主要负责人的北大环境学院“区域和全球大气化学”团队成为骨干力量。三年时间里，朱彤老师领导组织了针对华北地区大气环境的大型综合观测国际合作项目CAREBEIJING（Campaigns of Air Quality Research in Beijing and Surrounding Region），朱彤老师用“很累”来形容这三年的时光。CAREBEIJING这一项目已经成为迄今为止我国覆盖区域最广、参加单位和研究人员最多的大气环境观测。其研究成果以专刊的形式发表在了地球科学一流刊物Journal of Geophysical Research 上。奥运会残奥会期间，北京空气质量天天达标，得到了广大民众和国际社会的一致认可和广泛赞誉。国际奥委会主席罗格感慨：“中国政府已经采取了所能做的一切可行且人性化的措施来解决环境问题，所做出的努力是非凡的。”基于这样的成果的积累和国际学术界的认同，朱彤教授领导着国际一流专家组成的小组撰写“超大城市对空气污染和气候变化影响”报告，并于2009年10月30日出版的Science杂志上发表了基于超大城市空气污染的治理的展望文章“Clean Air for Megacities”。

到此，我们似乎理解了邵敏老师为什么说“做这么长的时间，在Science发表了文章，我们觉得还不够，还可以做得更好。”梅花香自苦寒来，几十年的艰难前行，几代人的拼搏努力，化为今日的累累硕果，纵然欢欣鼓舞，更有些水到渠成的平静。这其中，一定还有更多的故事，于是我们走进了直接参与项目的同学，探寻实验室中、采样器边的他们，又有怎样的故事。

科研一线苦与乐

“在科研过程中，曾经遇到过很多困难，有科学问题本身的，也有客观软硬件条件的问题。在仪器的学习过程中，碰到过仪器长期损坏的情形。在数据分析过程中，由于不同测量团队的数据出现较大差别，我国的数据受到质疑，从情感上来讲，我有些不能接受，但是还是理智的花了两个多月的时间对数据进行了细致和翔实的比对，筛选可信的数据进行分析。”谈到科研遇到的瓶颈时，张远航老师的学生陆克定丝毫没有气馁。“我经常冥思如何更好地探索现象背后的真像，因为纷繁复杂的数据所构成的曲线是那么的美丽。很多时候都有‘山重水复疑无路’的困惑，幸运的是，最后的结局是‘蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处’。”

大气化学这门学科在国外已有多年的积累，对于大多数的经典问题都已经开辟出了一些相对成熟的分析方法用以提取现象所蕴含的信息。这一方面使得分析工作可以在前辈科学家的肩上展开，另一方面也时常感到百尺竿头更进一步的困难，但在实际参与过程中，同学们更多地是体会到了团队合作的乐趣。

邵敏老师的学生王斌颇有感慨：“张远航老师的项目是我参与的第一个大型的项目，是我一个好的起点，同时也是一种激励。参与外场观测环节带给我最大的收获就是团队合作精神。这种工作都是上百人参与的项目，无论是前期观测，还是后期数据分析、讨论都需要由大家相互支持，分享自己的观测结果。外场观测的工作条件不是很好，的确很累，但是我们有目标，所以并不觉得辛苦，现在回忆起来，都觉得那是最美好的一段时光。在朱彤老师的奥运项目中，我也是参与了外场工作，负责数据记录与处理，它的意义远高于以往的烟雾箱模拟实验，为实地考量污染源控制措施对城市环境大气的改善效果提供了难得的机遇。这个项目不仅仅是为奥运服务，更能为未来决策提供参考，对我而言这同样是一次难得的经历。”

“文章基于朱彤老师所主持的‘北京及周边地区空气质量研究’国际合作研究计划，我们对北京奥运会的前期和全程进行了空气观测。学院在唐孝炎院士的带领下于上世纪80年代开始北京空气污染研究，90年代主持‘蓝天计划’项目，开始关注北京市及周边地区的空气质量问题。这是一项长期积累的成果，蕴含着学院老师们长达多年的艰辛付出。”朱彤老师的学生俞挺再三强调，这篇展望文章的发表与朱彤老师带领的整个团队在前期所做的大量项目和工作是分不开的。

与同学们的交流中，我们体味到了做学问中的困难、收获和感慨，也感受到了长江后浪推前浪的朝气。“团队的发展，主要是人才的可持续性。我们现在团队的核心成员平均年龄45岁左右。任何一个学术队伍，都需要一个梯队的结构：40多岁、30多岁老师，博士生、研究生、本科生，这样的团队就可持续了。”谈到团队的发展方向时，邵敏老师这样说到。“你们可以去听听我们的盒饭会议。”

盒饭会议也学术

虽然科研任务极为繁重，人才培养依旧被排在最重要的位置上。以朱彤老师的小组为例，每周五下午是雷打不动会的组会时间，会上，每位同学都会向老师汇报自己最近的科研进展，和朱老师交流自己新的想法。组会上还会安排同学进行相关领域的专题报告。“每次组会都会感觉到自己的进步和成长，每次和老师交流都让自己豁然开朗。”

而每周五中午十二点，老地学楼301会议室都聚满了人，这是大气科学团队每周的seminar，很多的老师和同学都是捧着饭盒来听报告的，也被大家亲切的称为“盒饭会议”。每次都有一位校外专家、学院老师或者学生向大家介绍小组的科研进展和国内外相关课题的研究进展。到场的除了大气科学团队的各位专家学者外，更多的是年轻一代的教师和同学们。伴着饭香听报告，轻松的气氛下，同学们发表自己想法和思路，在和其他同学以及老师的讨论中碰撞出新的火花。

欢欣鼓舞新起点

“别的老师以前觉得Science、Nature对于环境领域来说有可能是高不可攀的，现在咱们学院身边的同事都已经在Science上有文章发表了，对于我们也有带动作用。”“我们现在是处在研究环境科学的最好的时代，国家和社会都急切的需求解决环境问题。”“现阶段，最现实的还是走国际合作的路线；但是从长远来说，我们应该争取成为国际合作中的领袖级合作者和关键技术的提供者。并且不仅要关注我国的问题，还应该走出去关心世界的问题，成为一个全球参与者。”

……

至此，我们渐渐明朗了Science文章背后的故事，长期的积累，艰苦的钻研，人才的培养，持续的发展，更多的，是未来的希望。雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。Science上发表的文章从一个侧面反映了我们过往工作的成就，其中的科学意义和社会价值更是我们在环境事业上坚定走下去的新起点。（文/ 汪韬 邢璇）