□ 胡 敬 劉 佳
賀泓于1965年出生在中國千年古城邯鄲。他青少年求學(xué)的時候,正是中國社會發(fā)生變革和轉(zhuǎn)折的時期。盡管“文革”結(jié)束、氣象更新,百廢待興,但是彼時,科技落后、物質(zhì)匱乏、信息閉塞依然困擾著中國社會。在賀泓少年的心靈里,可愛的家鄉(xiāng)和不盡如人意的生存環(huán)境都給他留下了不可磨滅的印象,剛上初中的他就在心底里立志,一定要努力求學(xué),到外面的世界去看一看,增長見識,學(xué)習(xí)先進,用知識改變家鄉(xiāng)的落后面貌。
賀泓在邯鄲一中讀初中兩年,跳級轉(zhuǎn)邯鄲二中讀高中兩年,1981年以16歲的年紀考上了河北師范大學(xué),1988年考入北京理工大學(xué)攻讀博士學(xué)位,并在90年代初被國家教委選派赴日本留學(xué),1994年在日本東京大學(xué)理學(xué)部化學(xué)系獲理學(xué)博士學(xué)位。他先后在日本、美國、加拿大留學(xué)和工作10余年,除了在日本理研公司研究中心做過兩年多柴油機尾氣催化凈化研究工作外,大部分時間都在從事固體表面科學(xué)和模型催化等純基礎(chǔ)科學(xué)研究。尤其是在加拿大,賀泓跟隨諾貝爾化學(xué)獎獲得者John Polanyi教授研究化學(xué)界前沿的吸附狀態(tài)下的光化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)課題。當時他已經(jīng)在國際期刊發(fā)表學(xué)術(shù)表面科學(xué)和模型催化論文多篇,又能跟隨名師,學(xué)術(shù)前途可謂一片光明。例如,他1997年發(fā)表在Surface Science上研究Ni(100)表面碳化物甲烷化的文章中,發(fā)現(xiàn)二維石墨可以在金屬表面形成并穩(wěn)定存在,而在當時還沒有石墨烯的概念。但隨著改革開放后中國經(jīng)濟的騰飛,國內(nèi)大氣污染日益嚴重的形勢時刻牽動著賀泓的心,環(huán)境催化治理大氣污染也是他力所能及的專業(yè)范圍,于是萌生了放棄國外他所鐘愛的基礎(chǔ)科學(xué)研究而回國開展環(huán)境催化應(yīng)用于大氣污染控制的念頭。1998年賀泓應(yīng)邀成為中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心客座研究員,國內(nèi)的恩師、單位領(lǐng)導(dǎo)和好友期待著賀泓的歸來。
有人力勸,有人惋惜,但是賀泓已經(jīng)下定了決心,用平生所學(xué)報效國家——正是他年少時的志向。他說:“如果國家需要我時,我卻明知可為而不為,這才是人生無可彌補的遺憾!”2001年,36歲的他全職回到中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心工作。經(jīng)過十幾年的團隊建設(shè)與合作努力,至今已在柴油車排放污染控制、室內(nèi)空氣凈化和大氣灰霾成因與控制研究和應(yīng)用等方面取得了顯著成果。賀泓經(jīng)常感嘆,我們生在了一個偉大的時代,年輕時立下的志愿基本都已實現(xiàn),而未來還有更高更遠的目標去追尋。不久前,母校請他題字,賀泓欣然落筆,也算是寫下自己的心聲:生逢其時,民族復(fù)興千載夢;學(xué)以致用,家國情懷少年心。
實驗室初創(chuàng)期
賀泓清楚地記得,北京奧運之后大氣灰霾的問題越來越引起了社會各方的關(guān)注。尤其是之后幾年,隨著互聯(lián)網(wǎng)和自媒體渠道的發(fā)達,越來越多的國民對于和他們生活質(zhì)量休戚相關(guān)的生態(tài)環(huán)境表示了極大關(guān)切。媒體曾經(jīng)報道過一位北京市民,用自己的相機每天早上同一時間,以同一地點作為背景,拍照記錄北京的天氣情況,然后發(fā)布到個人微博和微信朋友圈里。天氣好的時候,對面的建筑清晰可見,可是到了灰霾天氣,樓群就像海市蜃樓一般若隱若現(xiàn),而要是到了重度污染的級別,甚至在一片灰霾之下,根本就看不到對面的建筑了!這位市民連續(xù)拍攝了一年,當他將這300多天的照片合成排列在一起時,很明顯地可以看出,北京晴朗藍天的日子還不及全年的一半。
這一報道造成的影響震撼人心,讓更多的市民拿起了手中的相機和手機紛紛記錄下天氣和環(huán)境的變化,“霧霾”也毫無懸念地登上各大新聞熱點的榜首。黨和政府早就對大氣污染高度關(guān)注,從20世紀70年代就采取了種種治理措施,更是在2013年出臺了史無前例的《大氣污染防治行動計劃》。一時間,打贏“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”成為新世紀擺在我們面前的一項政治任務(wù)。
那段時間里,賀泓對于天氣的變化格外地敏感,每當新一輪灰霾悄悄籠罩京城,他的心情就會又一次緊張起來。甚至于說他的心情好壞完全取決于灰霾的來去也不為過,因為他當時的身份是中國科學(xué)院2012年啟動的“大氣灰霾追因與控制專項”研究的首席科學(xué)家,帶領(lǐng)很大的一個團隊研究灰霾成因、預(yù)報預(yù)警和治理技術(shù),為國家制定有效的污染減排策略提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。
這是一項“欲與天公試比高”的工作,難度可見一斑。賀泓介紹說,對灰霾的成因分析和預(yù)報預(yù)警,是一個極其復(fù)雜的過程,需要大氣化學(xué)、大氣物理、氣候氣象等多個學(xué)科的交叉合作,這大大增加了灰霾問題研究的復(fù)雜性和治理的艱巨性。
賀泓負責(zé)的灰霾專項團隊有近300名科學(xué)家參與,他們來自中國科學(xué)院十幾個研究所、清華大學(xué)、北京大學(xué)等國家頂級科研機構(gòu)。作為這樣一個大團隊的牽頭人,協(xié)調(diào)各方千頭萬緒,壓力可想而知?!爸挥邪鸦姻残纬傻脑蚋闱宄?,我們才能以最小的代價來治理它?!辟R泓明白,治理灰霾不僅僅是一項單純的科學(xué)研究,更擔負著沉重的社會責(zé)任。因為灰霾不僅是大氣能見度的感官形象問題,更是關(guān)系到人民的身體健康。
然而灰霾是個狡猾的“敵人”。賀泓說,灰霾頻繁發(fā)生,其中有氣象的外因,但是,我們更加看重的是大氣復(fù)合污染的內(nèi)因。在大氣復(fù)合污染條件下,大氣氧化性的增強、氣態(tài)污染物向顆粒態(tài)污染物的轉(zhuǎn)化加快,這才是造成我國灰霾事件頻繁出現(xiàn)的根本原因。
“大氣復(fù)合污染形成的二次細顆粒物,大大超過了由當?shù)貧夂?、地形等條件決定的環(huán)境容量,一旦出現(xiàn)持續(xù)的靜穩(wěn)天氣,就會出現(xiàn)污染物無法擴散的情況。而這種因為典型的復(fù)合污染造成灰霾現(xiàn)象及其治理,并沒有直接的國際經(jīng)驗可以借鑒,主要靠我們自己的摸索和研究?!?/p>
正因任務(wù)艱巨,更要迎難而上。賀泓常說,治霾沒有捷徑可走。幾乎每次灰霾來臨,他和團隊成員們都要在各自的崗位上行動起來,準確預(yù)報、加強監(jiān)測、分析成因。這些過程往往是加班加點,廢寢忘食的。在團隊的共同努力下,他們以大氣細粒子(PM2.5)的生成、演化與控制為核心科學(xué)問題,以京津冀、長三角和珠三角地區(qū)為重點研究區(qū)域,通過可控實驗、外場觀測和數(shù)值模擬,基本闡明區(qū)域灰霾的形成機制,初步識別了關(guān)鍵污染物和污染源,提出了區(qū)別于倫敦?zé)熿F和洛杉磯光化學(xué)煙霧的第三類霾化學(xué)煙霧的概念模型和理論框架,對我國后續(xù)一系列大氣污染防控研究的重大科技計劃的立項和實施起到了先導(dǎo)作用,為科學(xué)可行的灰霾控制技術(shù)和解決方案提供了關(guān)鍵科技支撐。近幾年來,國民已經(jīng)感受到大氣污染治理力度越來越大,效果越來越好,藍天白云的日子在逐漸增多,重點區(qū)域顆粒物濃度明顯下降。
我國現(xiàn)階段污染物排放總量的基數(shù)大,尤其是隨著城市汽車保有量的激增,大城市氮氧化物污染逐漸加重,這使得我國大氣污染日益呈現(xiàn)出復(fù)合污染的態(tài)勢,即由煤煙型污染與機動車尾氣污染及其他污染疊加構(gòu)成?!霸诔鞘写髿馕廴井斨校鞘袡C動車污染實際上比工業(yè)煙氣帶來的污染更難以治理。工業(yè)煙氣問題可以通過產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整解決,但是由于機動車排放標準升級只是針對新車,城市機動車尾氣污染控制注定是一個漫長的過程?!辟R泓如是說。要想在比較短的時期內(nèi)解決重型柴油車的排放問題,通過科技手段加強監(jiān)管兼改造升級在用車是最現(xiàn)實的手段。
由于機動車尾氣直接排放致霾的PM2.5及前體物,所以賀泓主張大城市應(yīng)該把機動車尾氣污染控制放在優(yōu)先治理的位置。而在機動車治理的過程中,首先要抓住重型柴油車這個“牛鼻子”。賀泓表示,就運輸量和經(jīng)濟性而言,我們不能完全擺脫重型柴油車,運送工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)原料和產(chǎn)品很大程度上需要它。其實如果從能源消耗角度來說,和汽油車相比柴油車應(yīng)該是更加綠色的交通工具。
中國水利:新成立的Xylem公司擁有哪些核心技術(shù)和理念?從ITT剝離后,新公司具有哪些優(yōu)勢?在發(fā)展戰(zhàn)略方面有什么調(diào)整?
事實上,從2001年賀泓甫一回國,他便投入到了柴油車尾氣凈化技術(shù)的研發(fā)中。當時恰逢國家“十五”計劃開端,環(huán)境技術(shù)第一次被列入原“863”計劃之中。賀泓回國主持的第一個原“863”課題就是“柴油機氮氧化物凈化技術(shù)”,同時在“百人計劃”和國家自然科學(xué)基金的資助下開展起氮氧化物催化凈化的基礎(chǔ)研究。
“我當時設(shè)想是盡快在中國的柴油車上率先實現(xiàn)以碳氫化合物為還原劑的氮氧化物選擇性催化還原(H CSCR)技術(shù)。這個技術(shù)的最終目標是以車載燃料為氮氧化物的還原劑,實現(xiàn)柴油-SCR的應(yīng)用,可以大大簡化國際上通用的柴油車用尿素-SCR系統(tǒng),并降低運行成本?!辟R泓的最初設(shè)想很好,在這種理念指導(dǎo)下,他帶領(lǐng)著團隊潛心研究了幾年,發(fā)表了幾十篇論文,申請了十幾個專利,研究可謂獨樹一幟。但是,賀泓漸漸發(fā)現(xiàn),在中國現(xiàn)實的國情條件下,很難實現(xiàn)他的理想初衷。首先,我國燃油中含硫量高,客觀上限制了HC-SCR的應(yīng)用。其次,我國汽車工業(yè)長期跟隨國外技術(shù),很難說服一個企業(yè)在柴油車尾氣凈化后處理這一核心技術(shù)上率先嘗試為天下先的巨大技術(shù)風(fēng)險。
煙霧艙內(nèi)進行工作
身為“海歸”的賀泓第一次遭遇了水土不服,但是他沒有怨天尤人,而是果斷地調(diào)整了研究方案。一方面,繼續(xù)保持在HC-SCR研究上的領(lǐng)先地位,同時迅速開展尿素-SCR應(yīng)用和前瞻研究,滿足我國即將實施柴油車國IV排放標準實施帶來的市場需求。這個順應(yīng)國情的思路調(diào)整帶來了豐碩的成果?!?63”團隊在賀泓的帶領(lǐng)下協(xié)同攻關(guān),幾年時間突破了適用于我國燃油品質(zhì)的高效SCR催化體系設(shè)計與催化轉(zhuǎn)化器生產(chǎn)核心技術(shù),成功研發(fā)了國際先進水平的柴油車用釩基NH3-SCR催化劑,在重型柴油車NOX凈化規(guī)模化應(yīng)用中呈現(xiàn)出優(yōu)良活性與穩(wěn)定性。
讓賀泓最有成就感的是,他們的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合團隊打造了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化“大尺寸催化劑載體—催化劑生產(chǎn)與封裝—匹配控制技術(shù)與集成”技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈,形成了國內(nèi)最大的重型柴油車SCR后處理系統(tǒng)生產(chǎn)供應(yīng)體系,國IV、國V產(chǎn)品累計裝車超過100萬輛,打破了國外公司的壟斷,帶動了本領(lǐng)域環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
“十幾年,從實驗室原理技術(shù)的研發(fā)到最終的產(chǎn)業(yè)化之路太不容易了,經(jīng)歷了許多磨難和痛苦才取得了目前階段性的成果。如果沒有原‘863’計劃長期穩(wěn)定的支持,這一成果的取得難以想象?!币幌虿谎孕量嗟馁R泓也不禁如此感慨。
空氣凈化器在今天已經(jīng)普及進入千家萬戶,但是在10多年前的中國,還是一個鮮為人知的小眾產(chǎn)品,而賀泓,也是一個偶然的機會接觸到室內(nèi)空氣催化凈化技術(shù)。
有數(shù)據(jù)顯示,人們在室內(nèi)度過的時間高達80%以上,因此室內(nèi)環(huán)境與空氣質(zhì)量直接影響著人民健康和生活水平。但是由于我國大量使用人造板材裝修和人均居住面積較小等因素導(dǎo)致甲醛和微生物是室內(nèi)空氣中兩類主要的污染物,對人體健康構(gòu)成危害。
尤其是2003年那一場突如其來的“非典”,讓研發(fā)高效、安全、長壽命且無二次污染的室內(nèi)空氣凈化和殺菌技術(shù)及其產(chǎn)品成為改善人民生活質(zhì)量的迫切需求。這也使賀泓開始關(guān)注起室內(nèi)空氣污染的問題,以催化凈化甲醛和催化微生物滅活的科研為契機,組建起室內(nèi)空氣污染控制研究團隊,并先后承擔了“SARS科技專項課題”、“綠色奧運行動”、國家重點研發(fā)計劃“室內(nèi)空氣典型污染物催化凈化材料研究”等相關(guān)課題。
討論工作
催化氧化技術(shù)可以利用空氣中的氧氣將甲醛完全分解為無害的H2O和CO2,但即使采用前人發(fā)現(xiàn)的最佳的氧化催化劑,其催化氧化甲醛的操作溫度也需要80℃,仍遠高于室溫,因此難以滿足室內(nèi)空氣凈化所需的常溫常壓、高效、安全、經(jīng)濟的要求。在此之前,常用的室內(nèi)空氣殺菌方法有:臭氧、等離子體、紫外線、化學(xué)藥劑殺菌等。然而,這些殺菌方法在有效殺滅有害微生物的同時,對人體或環(huán)境都有很大的潛在危害。
面對著如此困局,賀泓開拓思路,完全基于“創(chuàng)新沒有定式”的敢為人先,提出室溫非光催化凈化室內(nèi)空氣新思路。在甲醛凈化方面,設(shè)計并研制出高分散負載型Pt基催化劑,確認高度分散的Pt是該催化反應(yīng)的活性中心,首次實現(xiàn)了室溫條件下甲醛的催化氧化,并且發(fā)現(xiàn)堿金屬助劑作用下可實現(xiàn)Pt在載體上的單原子分散,有利于活化氧氣和水在催化劑表面生成活性表面羥基,從而大大提高室溫催化氧化甲醛的反應(yīng)活性,降低了催化劑成本。賀泓的這一系列成果,被國內(nèi)外同行贊嘆為“甲醛吸附和氧化研究方面取得的重大進展”,是“令人驚嘆的成果”(比利時安特衛(wèi)普大學(xué)Dewil教授語)。在催化殺菌方面,發(fā)明了系列載銀無機催化殺菌材料及其制備方法,在室溫條件下不借助藥劑或外界能量輸入就可以快速催化殺滅吸附在其表面的病毒、細菌、真菌等微生物,具有廣譜、高效、對人體無害的優(yōu)勢。
基于上述發(fā)明成果,為了迅速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,早日服務(wù)于國民生活,賀泓同北京亞都、日本三菱電機等國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)合作,建成了甲醛凈化和催化殺菌材料生產(chǎn)線,開發(fā)了多款應(yīng)用上述專利技術(shù)的新型室內(nèi)空氣凈化器和空調(diào)產(chǎn)品,迅速推向了市場,取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。此外,賀泓還帶領(lǐng)團隊針對其他室內(nèi)空氣污染物如揮發(fā)性有機物、臭氧和氨氣開展催化凈化研究工作,有些成果還在空調(diào)、車用凈化器和防護產(chǎn)品上實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。特別是他們的臭氧催化分解專利技術(shù)在海爾開發(fā)的離子風(fēng)空調(diào)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用,在分解電離空氣產(chǎn)生的臭氧的同時,凈化了空氣中的甲醛和揮發(fā)性有機物;這項技術(shù)應(yīng)波音公司的委托進行了低溫、超高空速的再開發(fā),有望應(yīng)用于波音飛機客艙空氣質(zhì)量改善。這些研究工作很好地引領(lǐng)了行業(yè)的發(fā)展,推動了室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域的技術(shù)進步。
催化,是一種加快化學(xué)反應(yīng)速度的作用,其應(yīng)用幾乎遍及化學(xué)化工的整個領(lǐng)域。賀泓常說,人類實際掌握了催化技術(shù)之后,改造自然的能力大大增強,就使得我們的活動超過了環(huán)境所能承受的負荷。他舉了一個非常簡單的例子,自從人類掌握了催化合成氨技術(shù)并用于化肥生產(chǎn),自然界才出現(xiàn)了廣泛的水體富營養(yǎng)化。實際上,當今世界的大氣污染也主要是由于人類掌握了以催化為基礎(chǔ)的石油化工和煤化工技術(shù)后大量利用化石能源所造成的。賀泓團隊所研究的環(huán)境催化,就是要利用催化的手段來解決和化學(xué)相關(guān)的諸多環(huán)境污染問題,賀泓用簡潔明了的一句話總結(jié)就是——解鈴還須系鈴人。
自從回國之后,賀泓一直非常重視對于“解鈴人”的培養(yǎng),團隊建設(shè)和人才培育一刻都不曾放松。在現(xiàn)階段,賀泓更是把人才培養(yǎng)看作是學(xué)科長遠發(fā)展的一個重要工作。學(xué)科未來的發(fā)展要靠年輕一代,要有一批杰出的學(xué)科帶頭人,這樣才能作為今后開展原創(chuàng)性的工作、深度研究的保障。在他看來,只有教不好的老師,沒有學(xué)不好的學(xué)生。賀泓深諳孔夫子“有教無類”“因材施教”的理念,對待不同的學(xué)生采取不同的教學(xué)方式?!坝械膶W(xué)生你要讓他多讀書,勤思考,別鉆進實驗室里就出不來,不及時總結(jié)反思是不行的;而有的學(xué)生則恰恰相反,你要經(jīng)常往實驗室和工程現(xiàn)場趕他,提醒他環(huán)境催化不是為了學(xué)問而學(xué)問,必須是解決實際問題的學(xué)問,不能把書讀死了?!?/p>
在日常工作中
賀泓根據(jù)學(xué)生的條件和稟賦,力爭對每一個學(xué)生實施個性化的指導(dǎo),使得他的團隊日益強大,學(xué)生們的成材率極高。2001年歸國以來,已培養(yǎng)博士、碩士研究生共42名,其中7人分別獲得中國科學(xué)院院長特別獎和優(yōu)秀獎,4人獲中國科學(xué)院優(yōu)秀博士論文,2人獲得基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金,1人獲第15屆國際催化大會“青年科學(xué)家獎”。2013年賀泓領(lǐng)銜創(chuàng)建中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心大氣污染控制中心;2014年組建“大氣污染物的源匯過程與污染源控制技術(shù)創(chuàng)新團隊”,入選科技部創(chuàng)新人才推進計劃;2015年作為首席科學(xué)家籌建“中國科學(xué)院區(qū)域大氣環(huán)境研究卓越創(chuàng)新中心”,并于2017年正式建成運行至今,成為我國打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的一支重要力量。
近幾年來,賀泓變得更加忙碌。他經(jīng)常作為專家參與到科技部、中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金委等部門的科技規(guī)劃或項目評審中,光是作為京津冀協(xié)同發(fā)展專家咨詢委員會委員,4年來參加的相關(guān)會議和調(diào)研就將近100次,期間幾乎不能正常出國參加本專業(yè)學(xué)術(shù)會議,對此他毫無怨言。2017年賀泓當選第十三屆全國人大代表,并在第一次大會上提出關(guān)于盡快實施“清潔柴油機行動計劃”的建議,目前已經(jīng)獲得生態(tài)環(huán)境部回復(fù)采納。他帶領(lǐng)團隊也積極落實自己提出的建議,投身在用柴油車排放控制與在線監(jiān)管技術(shù)升級的總理基金攻關(guān)項目,研發(fā)的技術(shù)已經(jīng)在京津冀數(shù)個城市落地示范應(yīng)用。從新車擴展到在用車,研究內(nèi)容和復(fù)雜性成倍增加,但研究成果更能及時見效。對此他樂在其中。賀泓常說,個人的命運和祖國的命運密不可分,只有把我們的人生融入到了國家進步、民族復(fù)興的偉大進程中才是無悔的人生,我們要做出無愧于這個偉大時代的工作!
賀泓說到了,也做到了。他的付出,人民看得到,藍天看得到,時間看得到。