守护“天空之城”——记中山大学大气科学学院教授樊琦

本刊记者 石艳美

守护“天空之城”
——记中山大学大气科学学院教授樊琦

本刊记者 石艳美

樊琦

2015年，一部《穹顶之下》刷爆荧屏。在这部长达105分钟55秒的纪录片中，柴静以深度调查风格，聚焦时下热点的雾霾问题。在与人们休戚与共的环境污染问题上，该纪录片引发了多少人的共鸣不得而知，但单从网络点击量、讨论热度看，一场舆论的轩然大波幡然掀起。

雾霾、PM2.5、光化学烟雾……这些曾经高冷的字眼走下神坛，成为人口相传的“噩梦”。中山大学大气科学学院教授樊琦告诉记者，空气污染从不是突如其来的。“几十年前，西方发达国家也曾经历我们目前的阶段。”她表示，近年来，随着国内城市建设的加快，以及人们对生活质量的重视，环境问题凸显得越发严重。“在空气污染日益严重的大背景下，大气环境的研究自是首当其冲。在2000年，我采纳导师建议，便将空气污染数值模拟选定为日后的研究方向。”

拨开云雾见月明

何为空气污染数值模拟?它与大气环境问题之间又有着怎样羁绊?樊琦详尽地做出一番解释。“工厂排放的二氧化硫等硫化物，汽车、机动车尾气造成的氮氧化物等气态物质，经过一系列化学转换过程会形成人们经常提到的雾霾、PM2.5。这些污染物存在于大气环境中，对天气、气候、人体健康等都会形成一定的影响。”樊琦表示，她目前研究针对的就是大气污染物，包括颗粒物、臭氧以及酸雨等，利用不同尺度的数值模型在超级计算机上进行并行计算，像预报天气一样对大气污染物进行模拟或预报分析，同时通过整理和汇总，对过去或者未来几天、几个月甚至几年的大气环境污染状况，进行诊断或者预报研究，从而更好地服务于环境治理措施的制定和实施。

根据樊琦介绍，伴随工业生产的发展，上世纪50年代欧洲已出现酸雨问题，而美国、日本等国家也长时间为臭氧破坏、光化学烟雾等找寻治理办法。1952年，著名的洛杉矶光化学烟雾事件，至今使人闻之色变。几百个生命短短几天消失殆尽，环境污染用最“蛮横”的方式暴露在人们的视线范围之内。

“从污染颗粒物来看，它们越细小越容易被人体吸入，研究难度也会更大。”樊琦说，我国当前研究停留在微米级范畴，以硫、氮等常规污染物的监测、预报和防控为主。而国际大气环境研究则更倾向于精细化，已步入纳米级领域，相比之下，国内日后还存在较大发展空间。她还表示，目前集中爆发的环境问题，与国家国情是密不可分的。“环境问题不是唯一的，不同国家在不同发展阶段面临的境况有所不同。我国当前的问题，也正是发达国家过去一度头疼的难题。”

为了接触到更前沿的技术，更开阔的思想，樊琦曾赴日本进行了为期1年的交流访问。在日本产业技术综合研究所化学物质风险管理中心，她斩获良多。“管理中心主要做的是暴露污染物的风险评价，较为贴近国际前沿，他们用污染扩散模型来做污染物的暴露浓度分析，开展暴露风险评估。其中，有毒污染物研究具有较强的针对性，是致力于服务高精尖仪器设备的研发工作室。”

回国之后，她将珠江三角洲划为研究重点，积极展开区域内气溶胶污染的形成机理以及输送特征的数值模拟研究。在国家自然科学基金委和中山大学青年教师培育计划的支持下，她先后负责了“珠江三角洲区域气溶胶污染形成机理的数值模拟研究”“珠江三角洲区域气溶胶污染输送特征的数值模拟研究”等项目研究，将珠江三角洲地区气溶胶污染做出一个全面的整合分析，以通讯作者身份在《中国环境科学》杂志发表了题为“珠江三角洲秋季典型气溶胶污染的过程分析”的研究论文。此外，她参与的“区域大气复合污染研究的技术体系及在珠江三角洲的应用”合作项目，成功发现大气边界层的三层结构，进而建立出珠江三角洲高污染大气边界层概念模型，揭示了珠江三角洲地区大气边界层特征与大气污染的相关结构，荣获国家科学技术进步奖二等奖。

樊琦说，通过近几年的分析发现，珠江三角洲的大气污染已经有了较为显著改善。在各项措施的颁布以及人们环保意识的逐渐提高下，2015年数据显示，该地区空气质量指标已比原定计划，率先达到国家二级标准。与此同时，她又强调区域性臭氧、酸雨问题的整治仍面临严峻挑战。“在核心区域广州、佛山、东莞、肇庆一带，臭氧、光化学污染依旧呈现上升态势。长江流域以南，虽摆脱了‘10个城市9个酸’的魔咒，但酸雨分布局势仍不容乐观。”基于多年来的项目研究经验，樊琦提出自己的看法，“治理污染还是应该在源头抓起，控制机动车数量，加大工厂脱硫、脱氮、脱硝力度，改善能源结构，淘汰落后产能企业都将是我们国家宏观治理的重点方向。”

指点迷津助发展

近年来，随着各项研究的深入进行，樊琦发现：沿海地区的气溶胶污染，除了硫氮化合物外，还囊括了海洋特有的海盐气溶胶粗颗粒物，以及氯离子氯化学反应增加的新型化合物。“传统意义上，人们认为靠近海洋的地区空气质量要相对较好。但其实通过我们长期的研究发现，海盐气溶胶中活泼的氯离子对沿海区域空气质量的影响是非常大的。”樊琦解释道，氯化学是沿海地区特有的大气化学过程，是以氯化物与氮氧化物相互反应造成的颗粒物浓度、化学组分的改变。因为它的临海生成条件的特殊性，目前在国际国内的研究都相对较少。

为此，樊琦带领课题组，全力开展“海盐气溶胶对沿海地区大气复合污染影响的数值模拟研究”项目。针对沿海地区受海盐气溶胶影响的特性，在数值模式中考虑海盐排放对沿海地区大气复合污染的影响，通过模式批量敏感性的结果来定量化海盐排放对沿海地区臭氧和二次气溶胶浓度的贡献。“在未来全球变暖的背景下，海洋推送出来的气溶胶对陆地系统有着怎样的影响，是我们想要探讨清楚的。我们根据不同季节分析了氯化学对大气氧化性及臭氧影响的推进范围。通过观测试验和数值模拟研究得出一系列具有实际价值意义的成果理论。”

另一方面，近年来樊琦作为主要人员参加了公益性行业（气象）科研专项项目——“城镇化发展在对大气环境影响的评价技术”。该项目以珠三角城市群为研究对象，建立了城镇化对大气影响的评价技术方法，改进和完善了模拟城镇化影响大气环境的区域数值模型，定量地评估了城镇化发展影响气象条件及大气环境质量的变化趋势。项目成果可为我国城镇化健康发展提供科学参考。

“我是一个时间规划比较强的人。”樊琦说，在更长远的计划中，她将南海及周边地区的大气环境纳入科研重点范围。“我的想法是把海洋和陆地两个圈层结合考虑，以海盐气溶胶作为切入点。”作为国家发展计划推进的重点区域，南海拥有海陆相间的独厚条件。此外，中山大学肩负南海计划的推进任务，在天气、环境、水文等方面势必有一番大动作。这些无疑为樊琦接下来的研究创造出外部条件。

科研上，严谨、不容懈怠；教学、人才培养上，樊琦则更有股热血的责任和骄傲。她认为，教授与学习互不相同，互相依存。在教的过程中，她讲求换位思考，从学生的角度出发，考虑如何讲解才能做到真正的通透。同时，她灵活善变，不拘泥于死板的课程讲述套路，对于一门课程的不同章节采用个性不一的教学形式。“一直以来，我希望做的是点燃学生对专业热爱的一把火，通过一门或几门课程的学习让他们有兴趣、有能力用专业的思维去钻研。”

被问及是否是一个严格的老师时，樊琦笑称：“我自己很少批评人的，除非是他们做得太差了。”和学生的关系像朋友，她从不吝啬鼓励，会放大每一次进步，也会指出失败的意义。她表示，了解1+1=2很容易，弄懂1+1=2的原理却是一个漫长的思考过程。而过程中，明确的自我认知，独立的思维能力，都是不可或缺的。

“韧如蒲丝，心似锦”，这是对樊琦最好的形容。于科研，于目标，她埋首拼尽全力；于生活，于学生，她甘化作一汪清泉，用点滴呵护岁月、真心。