守護(hù)“天空之城”
——記中山大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院教授樊琦

本刊記者 石艷美

守護(hù)“天空之城”
——記中山大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院教授樊琦

本刊記者 石艷美

樊琦

2015年，一部《穹頂之下》刷爆熒屏。在這部長(zhǎng)達(dá)105分鐘55秒的紀(jì)錄片中，柴靜以深度調(diào)查風(fēng)格，聚焦時(shí)下熱點(diǎn)的霧霾問題。在與人們休戚與共的環(huán)境污染問題上，該紀(jì)錄片引發(fā)了多少人的共鳴不得而知，但單從網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)擊量、討論熱度看，一場(chǎng)輿論的軒然大波幡然掀起。

霧霾、PM2.5、光化學(xué)煙霧……這些曾經(jīng)高冷的字眼走下神壇，成為人口相傳的“噩夢(mèng)”。中山大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院教授樊琦告訴記者，空氣污染從不是突如其來的。“幾十年前，西方發(fā)達(dá)國(guó)家也曾經(jīng)歷我們目前的階段?！彼硎荆陙?，隨著國(guó)內(nèi)城市建設(shè)的加快，以及人們對(duì)生活質(zhì)量的重視，環(huán)境問題凸顯得越發(fā)嚴(yán)重。“在空氣污染日益嚴(yán)重的大背景下，大氣環(huán)境的研究自是首當(dāng)其沖。在2000年，我采納導(dǎo)師建議，便將空氣污染數(shù)值模擬選定為日后的研究方向。”

撥開云霧見月明

何為空氣污染數(shù)值模擬?它與大氣環(huán)境問題之間又有著怎樣羈絆?樊琦詳盡地做出一番解釋?！肮S排放的二氧化硫等硫化物，汽車、機(jī)動(dòng)車尾氣造成的氮氧化物等氣態(tài)物質(zhì)，經(jīng)過一系列化學(xué)轉(zhuǎn)換過程會(huì)形成人們經(jīng)常提到的霧霾、PM2.5。這些污染物存在于大氣環(huán)境中，對(duì)天氣、氣候、人體健康等都會(huì)形成一定的影響。”樊琦表示，她目前研究針對(duì)的就是大氣污染物，包括顆粒物、臭氧以及酸雨等，利用不同尺度的數(shù)值模型在超級(jí)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行并行計(jì)算，像預(yù)報(bào)天氣一樣對(duì)大氣污染物進(jìn)行模擬或預(yù)報(bào)分析，同時(shí)通過整理和匯總，對(duì)過去或者未來幾天、幾個(gè)月甚至幾年的大氣環(huán)境污染狀況，進(jìn)行診斷或者預(yù)報(bào)研究，從而更好地服務(wù)于環(huán)境治理措施的制定和實(shí)施。

根據(jù)樊琦介紹，伴隨工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，上世紀(jì)50年代歐洲已出現(xiàn)酸雨問題，而美國(guó)、日本等國(guó)家也長(zhǎng)時(shí)間為臭氧破壞、光化學(xué)煙霧等找尋治理辦法。1952年，著名的洛杉磯光化學(xué)煙霧事件，至今使人聞之色變。幾百個(gè)生命短短幾天消失殆盡，環(huán)境污染用最“蠻橫”的方式暴露在人們的視線范圍之內(nèi)。

“從污染顆粒物來看，它們?cè)郊?xì)小越容易被人體吸入，研究難度也會(huì)更大。”樊琦說，我國(guó)當(dāng)前研究停留在微米級(jí)范疇，以硫、氮等常規(guī)污染物的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和防控為主。而國(guó)際大氣環(huán)境研究則更傾向于精細(xì)化，已步入納米級(jí)領(lǐng)域，相比之下，國(guó)內(nèi)日后還存在較大發(fā)展空間。她還表示，目前集中爆發(fā)的環(huán)境問題，與國(guó)家國(guó)情是密不可分的。“環(huán)境問題不是唯一的，不同國(guó)家在不同發(fā)展階段面臨的境況有所不同。我國(guó)當(dāng)前的問題，也正是發(fā)達(dá)國(guó)家過去一度頭疼的難題。”

為了接觸到更前沿的技術(shù)，更開闊的思想，樊琦曾赴日本進(jìn)行了為期1年的交流訪問。在日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所化學(xué)物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)管理中心，她斬獲良多。“管理中心主要做的是暴露污染物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，較為貼近國(guó)際前沿，他們用污染擴(kuò)散模型來做污染物的暴露濃度分析，開展暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。其中，有毒污染物研究具有較強(qiáng)的針對(duì)性，是致力于服務(wù)高精尖儀器設(shè)備的研發(fā)工作室?！?/p>

回國(guó)之后，她將珠江三角洲劃為研究重點(diǎn)，積極展開區(qū)域內(nèi)氣溶膠污染的形成機(jī)理以及輸送特征的數(shù)值模擬研究。在國(guó)家自然科學(xué)基金委和中山大學(xué)青年教師培育計(jì)劃的支持下，她先后負(fù)責(zé)了“珠江三角洲區(qū)域氣溶膠污染形成機(jī)理的數(shù)值模擬研究”“珠江三角洲區(qū)域氣溶膠污染輸送特征的數(shù)值模擬研究”等項(xiàng)目研究，將珠江三角洲地區(qū)氣溶膠污染做出一個(gè)全面的整合分析，以通訊作者身份在《中國(guó)環(huán)境科學(xué)》雜志發(fā)表了題為“珠江三角洲秋季典型氣溶膠污染的過程分析”的研究論文。此外，她參與的“區(qū)域大氣復(fù)合污染研究的技術(shù)體系及在珠江三角洲的應(yīng)用”合作項(xiàng)目，成功發(fā)現(xiàn)大氣邊界層的三層結(jié)構(gòu)，進(jìn)而建立出珠江三角洲高污染大氣邊界層概念模型，揭示了珠江三角洲地區(qū)大氣邊界層特征與大氣污染的相關(guān)結(jié)構(gòu)，榮獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

樊琦說，通過近幾年的分析發(fā)現(xiàn)，珠江三角洲的大氣污染已經(jīng)有了較為顯著改善。在各項(xiàng)措施的頒布以及人們環(huán)保意識(shí)的逐漸提高下，2015年數(shù)據(jù)顯示，該地區(qū)空氣質(zhì)量指標(biāo)已比原定計(jì)劃，率先達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，她又強(qiáng)調(diào)區(qū)域性臭氧、酸雨問題的整治仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?！霸诤诵膮^(qū)域廣州、佛山、東莞、肇慶一帶，臭氧、光化學(xué)污染依舊呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)。長(zhǎng)江流域以南，雖擺脫了‘10個(gè)城市9個(gè)酸’的魔咒，但酸雨分布局勢(shì)仍不容樂觀?！被诙嗄陙淼捻?xiàng)目研究經(jīng)驗(yàn)，樊琦提出自己的看法，“治理污染還是應(yīng)該在源頭抓起，控制機(jī)動(dòng)車數(shù)量，加大工廠脫硫、脫氮、脫硝力度，改善能源結(jié)構(gòu)，淘汰落后產(chǎn)能企業(yè)都將是我們國(guó)家宏觀治理的重點(diǎn)方向?！?/p>

指點(diǎn)迷津助發(fā)展

近年來，隨著各項(xiàng)研究的深入進(jìn)行，樊琦發(fā)現(xiàn)：沿海地區(qū)的氣溶膠污染，除了硫氮化合物外，還囊括了海洋特有的海鹽氣溶膠粗顆粒物，以及氯離子氯化學(xué)反應(yīng)增加的新型化合物?！皞鹘y(tǒng)意義上，人們認(rèn)為靠近海洋的地區(qū)空氣質(zhì)量要相對(duì)較好。但其實(shí)通過我們長(zhǎng)期的研究發(fā)現(xiàn)，海鹽氣溶膠中活潑的氯離子對(duì)沿海區(qū)域空氣質(zhì)量的影響是非常大的。”樊琦解釋道，氯化學(xué)是沿海地區(qū)特有的大氣化學(xué)過程，是以氯化物與氮氧化物相互反應(yīng)造成的顆粒物濃度、化學(xué)組分的改變。因?yàn)樗呐R海生成條件的特殊性，目前在國(guó)際國(guó)內(nèi)的研究都相對(duì)較少。

為此，樊琦帶領(lǐng)課題組，全力開展“海鹽氣溶膠對(duì)沿海地區(qū)大氣復(fù)合污染影響的數(shù)值模擬研究”項(xiàng)目。針對(duì)沿海地區(qū)受海鹽氣溶膠影響的特性，在數(shù)值模式中考慮海鹽排放對(duì)沿海地區(qū)大氣復(fù)合污染的影響，通過模式批量敏感性的結(jié)果來定量化海鹽排放對(duì)沿海地區(qū)臭氧和二次氣溶膠濃度的貢獻(xiàn)。“在未來全球變暖的背景下，海洋推送出來的氣溶膠對(duì)陸地系統(tǒng)有著怎樣的影響，是我們想要探討清楚的。我們根據(jù)不同季節(jié)分析了氯化學(xué)對(duì)大氣氧化性及臭氧影響的推進(jìn)范圍。通過觀測(cè)試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究得出一系列具有實(shí)際價(jià)值意義的成果理論。”

另一方面，近年來樊琦作為主要人員參加了公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)項(xiàng)目——“城鎮(zhèn)化發(fā)展在對(duì)大氣環(huán)境影響的評(píng)價(jià)技術(shù)”。該項(xiàng)目以珠三角城市群為研究對(duì)象，建立了城鎮(zhèn)化對(duì)大氣影響的評(píng)價(jià)技術(shù)方法，改進(jìn)和完善了模擬城鎮(zhèn)化影響大氣環(huán)境的區(qū)域數(shù)值模型，定量地評(píng)估了城鎮(zhèn)化發(fā)展影響氣象條件及大氣環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢(shì)。項(xiàng)目成果可為我國(guó)城鎮(zhèn)化健康發(fā)展提供科學(xué)參考。

“我是一個(gè)時(shí)間規(guī)劃比較強(qiáng)的人?！狈f，在更長(zhǎng)遠(yuǎn)的計(jì)劃中，她將南海及周邊地區(qū)的大氣環(huán)境納入科研重點(diǎn)范圍?！拔业南敕ㄊ前押Ｑ蠛完懙貎蓚€(gè)圈層結(jié)合考慮，以海鹽氣溶膠作為切入點(diǎn)?！弊鳛閲?guó)家發(fā)展計(jì)劃推進(jìn)的重點(diǎn)區(qū)域，南海擁有海陸相間的獨(dú)厚條件。此外，中山大學(xué)肩負(fù)南海計(jì)劃的推進(jìn)任務(wù)，在天氣、環(huán)境、水文等方面勢(shì)必有一番大動(dòng)作。這些無疑為樊琦接下來的研究創(chuàng)造出外部條件。

科研上，嚴(yán)謹(jǐn)、不容懈??；教學(xué)、人才培養(yǎng)上，樊琦則更有股熱血的責(zé)任和驕傲。她認(rèn)為，教授與學(xué)習(xí)互不相同，互相依存。在教的過程中，她講求換位思考，從學(xué)生的角度出發(fā)，考慮如何講解才能做到真正的通透。同時(shí)，她靈活善變，不拘泥于死板的課程講述套路，對(duì)于一門課程的不同章節(jié)采用個(gè)性不一的教學(xué)形式。“一直以來，我希望做的是點(diǎn)燃學(xué)生對(duì)專業(yè)熱愛的一把火，通過一門或幾門課程的學(xué)習(xí)讓他們有興趣、有能力用專業(yè)的思維去鉆研。”

被問及是否是一個(gè)嚴(yán)格的老師時(shí)，樊琦笑稱：“我自己很少批評(píng)人的，除非是他們做得太差了。”和學(xué)生的關(guān)系像朋友，她從不吝嗇鼓勵(lì)，會(huì)放大每一次進(jìn)步，也會(huì)指出失敗的意義。她表示，了解1+1=2很容易，弄懂1+1=2的原理卻是一個(gè)漫長(zhǎng)的思考過程。而過程中，明確的自我認(rèn)知，獨(dú)立的思維能力，都是不可或缺的。

“韌如蒲絲，心似錦”，這是對(duì)樊琦最好的形容。于科研，于目標(biāo)，她埋首拼盡全力；于生活，于學(xué)生，她甘化作一汪清泉，用點(diǎn)滴呵護(hù)歲月、真心。