土水环境的守护神——记南开大学环境科学与工程学院院长周启星

本刊记者 王 涵

“落霞与孤鹜齐飞，秋水共长天一色”。唐代诗人王勃勾勒出一幅宁静致远的画面，历来被人们广为传唱。这种过往随处可见的怡人景色，现在却日益成为人们奢侈的梦想。

人类进入现代文明社会以来，随着经济的发展，空气和水的污染愈发严重，就连常被人们忽视的土壤环境，也向人类拉响了污染警报。

一直心系我国污染环境修复的周启星是南开大学环境科学与工程学院院长。多年来，他怀着“回归碧海蓝天、青山绿水”的夙愿，成为我国开展污染土壤和地下水环境修复基准研究的奠基人，同时也是呼吁制定我国污染土壤和地下水环境修复标准的第一人。

早在上世纪80年代以来，他率先开展了复合污染物的环境地球化学与生态地球化学研究。在这基础上，系统开展了未污染区超积累杂草和修复花卉的筛选研究，为解决生物量处理这一世界性难题提供了理论依据和物质基础。他利用这些成果，为污染土壤的修复实践做出了重要贡献，其面积达26.7万余亩。

如今，当初胸怀壮志的少年已近花甲之年，30余年的洗礼抹不去周启星的科研理想，反而愈加朴实和坚定。他说：“我立志从技术层面做到对土壤环境的保护，为我国国土安全和人民健康做出自己应有的一份贡献。”

鉴于为推动我国环境科学技术进步所做出的突出贡献，6月26日，周启星被评选为环境与轻纺领域的“科学中国人（2014）年度人物”。

科学家的启蒙

小时候，每个人的心里都会种下一颗种子，等待着发芽。音乐的动人心魄、文字的古朴秀美、画作的浑然天成、科学的发明创造……这些都可能成为人们最初的兴趣启蒙。15岁的周启星，在钱学森、钱三强等名人的影响之下，“科学家”逐渐成为他的人生目标。

1963年，周启星出生于浙江省龙游县。龙游，是浙江省历史上最早的13个县之一，位于浙江省的西部，至今已有2230多年的建县历史。从古至今，龙游县人才辈出，仅在当代便有3名两院院士。

我国的环境保护从20世纪70年代起步，这个时期也是周启星人生的起步阶段。1982年，周启星选择并考上了浙江农业大学土化系（现浙江大学环境与资源学院）。谈起专业选择的初衷，他说：“随着工农业生产的发展，环境科学今后将日益重要，因此就选择了这个专业。”踏上科研之旅，离不开前辈的指引，他告诉记者，“中学和大学时期的老师，尤其是朱祖祥院士、俞震豫教授和厉仁安老师，以及当时的系主任黄昌勇教授等，对我走上土壤环境科学研究这条道路，产生了重要影响”。

早在2000年，我国大量的优质农田被改做工商业用地。周启星意识到，如果按照我国1995年颁布的土壤环境质量标准来判断，这些优质农田都有一定程度的污染，而这为农田转变用途提供了法律依据。“为了保护这些优质良田，我想到了应该以是否可以修复为依据，如果这些优质农田还可以修复，就不应该改做工商业用地，因此要尽早制定出修复标准。”经过一番调查，周启星发现美国各州和一些发达国家已经或正在制定污染土壤和地下水的修复标准，这给予他极大的信心。

2003年，香山科学会议第212次学术讨论会在北京香山饭店举行，会议主题为“污染土壤修复与生态安全”。在这次对土壤环境科学研究具有重要历史影响的会议上，作为执行主席之一的周启星提出了“关于系统开展污染土壤修复基准研究的建议”，并得到了当时参会的来自国内外39个单位的60多名著名土壤环境专家和相关学者的赞同。

在周启星和各位专家学者的推动之下，被称为“土十条”的《土壤环境保护和污染治理行动计划》预计今年或明年初出台。周启星告诉记者，“它的出台，意味着土壤环境污染将成为我国下一步重拳治理的重点，这将对我国土壤学科发展带来新的机遇，同时也带来更大的挑战”。

近年来，周启星主持了一系列重大课题，发表论文500余篇，其中SCI收录300余篇。他在石墨烯的健康与生态风险研究方面取得了重大突破，相关研究结果在国际著名刊物《Chemical Reviews》(化学评论，IF=45.661)上发表，这是迄今为止，中国环境界在这一国际顶级刊物发表的第1篇论文。2012年，周启星获得教育部自然科学奖一等奖；2015年，凭借着突出的工作成绩和任劳任怨的苦干，周启星被授予“天津市劳动模范”的荣誉称号。

与许智宏院士的合影

排污河的清理师

每座城市的河流，除了供市民欣赏游玩，还承担着污水受纳的“任务”。这样的河流，我们称之为“排污河”。排污河就在人们的视野中，每日每夜，默默接受来自全市的工业废水和生活污水，对整座城市的发展乃至居民的健康起着日益重要的作用。

大沽排污河是天津市南系的排污河道，位于天津市海河以南。除主干线外，还包括纪庄子排污河和先锋排污河。该河自1985年改造后，数十年来一直是天津市海河以南主要市政污水受纳水体。由于50多年来一直未进行系统的清淤治理，大沽排污河河底平均淤泥深度达1米左右，最严重的达1.5米。周启星告诉记者，大沽排污河超过90%的地段底泥均受到了不同程度的污染，所有表层底泥中均有不愉快气味，甚至是强烈恶臭。

随着天津生态城市建设的全面展开，市政府计划对大沽排污河进行综合治理改造。从2008年开始，周启星和其团队便开始着手“大沽排污河底泥安全处置与河道生态修复技术集成及应用”的工作，他是此项目的技术负责人。据介绍，该项目的总目标是选择先锋河及外环线内大沽河上游污染较为严重的河段，开展原位固定化、原位活性覆盖、原位微生物修复以及植物修复技术的集成和应用，恢复河道的生态功能，使排污河水体具有较高的生物多样性和抗污染冲击能力，抑制排污河水体恶臭及富营养化的发生，提升排污河在排水、娱乐、景观和农用等多方面的功能。

然而，在项目开始之初，周启星团队在清淤和生态修复的实施过程中面临着一系列的问题，如清淤到什么程度比较合理、清淤后应该采取什么样的生态修复方案、清淤后的污泥处理处置是否安全可靠、生态修复后的河道是否满足水体功能的需求？面对一系列的疑问，周启星团队最终决定对疏浚底泥进行全面的污染监测与调查，掌握污染物在底泥中的时空分布特征，这样才能保证疏浚的科学性。周启星告诉记者，“通过本课题的系统性研究，我们构建了一套完整的底泥环境风险评估指标体系，这对于彻底改善大沽排污河水体环境质量，为天津城市水污染控制战略需求提供决策支持”。

为完成课题目标，周启星带领团队开展了一系列工作，他们调研、收集资料，到现场进行污泥泥质的检测分析，50余次采集大沽排水河沉积物……每一个成果的获得，都付出了艰辛的努力。经过3年的攻关，周启星团队在大沽河底泥、污泥处理处置技术、河道修复技术以及城市污泥风险评估与处理处置技术上取得了重要进展，给天津市生态、环境和社会带来了极大的效益。

叶奇蓁院士为环境与轻纺领域的“科学中国人（2014）年度人物”获奖者周启星颁奖

周启星总结道，对受到污染的土壤和河道进行修复，需要从技术、经济和法律三个层面出发，进行综合考虑。“在技术层面，就是要进一步开展污染土壤和河道底泥修复技术的研发和创新；在经济层面，一是要突出这些技术在经济方面的可行性，二是国家和地方政府要从经济上给予扶持；在法律层面，通过开展污染土壤和底泥修复基准的系统研究，要尽早制订出相应的标准，颁布相应的法规。”

混合物水质基准的“拓荒者”

水是生命之源。由于我国传统经济发展没有充分考虑环境容量的问题，致使我国大部分水体被严重污染。水污染已成为制约和困扰我国可持续发展的一大障碍。治理被污染的水环境和防治水资源进一步被污染，已成为我国当前迫切需要解决的重大问题之一。

2009年，周启星作为项目负责人，开始了国家环保公益性项目“我国水环境BTEX污染的修复限值研究”。周启星是我国开展污染环境修复基准研究的第一人，他告诉记者，修复基准是制定污染环境修复标准的基础，是预测、评价、控制和治理环境污染的重要科学依据。

作为开创者，他在科研上遇到不少困难。对于该项目的申请，他首先遇到的就是开展研究的经费支持问题。“由于是第一，不可能被科技部、国家基金委列入其所支持的范畴。即使递交了申请，因大多评审专家还不懂，往往遇到难以通过评审的尴尬”，周启星回忆道，“经过4年的努力，2007年递交环保部的题为‘我国水环境BTEX污染的修复限值研究’的公益性项目，虽然当时通过了评审，在中期检查时，还是被‘责令’改为BTEX水质基准的研究”。就是这么一个“尴尬”的决定，使他成为我国混合物水质基准的“拓荒者”。

BTEX（苯、甲苯、乙苯和二甲苯的三种同分异构体的统称）是重要化工溶剂和大量化工产品的原料，具有广泛的工业及商业用途。但是，在石油工业生产过程中的溢出和泄露，造成了严重的BTEX污染。BTEX污染物具有较高的毒性，进入水体后对生态系统、水生生物和人类健康造成极大的威胁。

周启星向记者介绍，该项目研究围绕我国BTEX水质基准值的确定这一重点内容，分两个层面组织实施。第一层是选取适合我国国情的具有代表性的受试生物开展生态毒理学试验研究，第二层面是结合国外的水质基准方法学研究经验进行比较、评价及探索，选取构建适合我国实际的水质基准研究方法的初步框架。

周启星带领团队搜集已有的毒性数据，采用目前国际上普遍使用的毒性百分数排序法、物种敏感度分布法和评价因子法，推导得到我国以保护淡水生态系统为目的的苯系物的水质基准。周启星认为，该研究方法得到的基准值作为保护我国淡水水生生物的基准值可能比较恰当。研究结果显示，苯、甲苯、乙苯和二甲苯的基准最大浓度(CMC)分别为2.34、6.73、2.54和5.36mg/L；基准连续浓度(CCC)分别为NA、0.49、0.27和0.72mg/L。其中，苯的慢性基准值有待进一步的探讨和完善。

水质基准反映的是污染物在水体中最大可接受浓度的科学信息，并没有纳入社会、经济、技术等方面的因素。因此，开展我国水质基准的研究和特定典型水体混合物水质基准值的研究，对于保护我国水体生物多样性、整个水生态系统结构与功能和改善水体环境质量方面具有重大意义。

“白天是院长，晚上才是科学家”

2005年加盟南开大学以来，周启星全身心地投入到教学科研和行政管理工作中。由于平时行政工作很忙，他只能利用晚上和周末的时间来做学术。“白天是院长，晚上才是科学家。”周启星被同时期来到南开环境学院任教的唐景春教授这样评价。

尽管身兼数职，周启星总是把科研工作放在首位，特别是实验研究、撰写研究论文，很多时候他都是亲自上阵，有时还给学生起草科研论文。他告诉记者：“在这么多工作面前，我尽管感觉压力山大，但由于时间分配科学，还是能够做到游刃有余。”

作为我国土壤环境科学的代表和新一代的领军人物，周启星对土壤学科的发展有着自己的思考和总结。他说：“土壤学已经从农业土壤学发展到环境土壤学的新阶段，从目前来说，环境土壤学的研究有两方面的重点：一是从污染土壤修复入手开展修复技术、机理和基准的研究；二是从土壤环境保护出发，开展基于农产品品质改善和土壤健康及地球化学方面的研究”。他希望土壤学学科的人才队伍，特别是院士队伍能够后继有人，能适应国家需求和经济与社会的可持续发展。

人才培养的典范

身为一名博士生导师，周启星十分重视对博士生的培养。他认为，“最重要的是因人而异，要根据其工作基础和已经学到的知识，跟我的的研究方向和课题结合起来，在完成国家和地方科研任务的过程中，达到传道授业的目的”。

据周启星的博士生王玉哲回忆，“周老师鼓励我们查阅和借鉴发表在高水平杂志上的研究成果，并以此作为我们努力的目标，鼓励我们发表高水平的论文。此外，周老师也为我们的科学研究提供和创造很好的平台，比如购买先进的仪器设备和邀请国内外顶尖专家学者来作报告，跟我们交流”。他告诉记者，能成为周老师的学生是一种幸运，“周老师对科研的热忱和执着追求深深感染着我，他治学严谨，为我们树立了很好的榜样。而且，周老师还为我们以后发展着想，鼓励我们出国学习深造。我便是在周老师的支持和鼓励下，成功申请到国家留学基金委的公派留学奖学金，去澳大利亚学习了两年，这段经历将会是我人生中一笔宝贵的财富”。

周启星在团队建设上，也费尽心思。“他领导的课题组为长江学者创新团队，里面有多名教授、副教授、讲师和学生。尽管大家的研究方向和任务并不完全相同，周启星每学期都会组织全课题组的总结报告会，使不同研究方向和任务的老师和同学互相学习和交流。组会结束后，他常常组织大家聚餐，使大家在紧张的学习之余得到放松，同时也增加了团队凝聚力。”周启星原来的博士生王玉哲告诉记者。

近年来，在周启星的带领下，环境学院连续3年3人获得国家杰青，2015年又有1人通过了国家杰青的答辩；新增“长江学者”1人，引进“千人”1人、“青千”3人，陆续有4人入选学校百名学科带头人培养计划。环境科学国家重点学科顺利通过评估，环境工程学科也得到迅速发展，生态学一级博士点及博士后流动站得到批准，成为首批有资格招收资源循环科学与工程新本科专业的院校。同时，学院还新增教育部重点实验室1个、天津市工程中心3个。

多年的阅历之下，周启星认为，在科研道路上，最重要的科研能力是悟性，最重要的品质是坚持与苦干，“不能因为失败就放弃和妥协，尤其是在实验前要有充分的准备，才能取得预期的成果。当然，实验有成功，也有失败，最重要的是要善于总结经验、吸取教训”。周启星用自己的实际行动，一步一个脚印实现着自己年幼的梦想。