李海生

科技創(chuàng)新是美麗中國建設的有力支撐。習近平總書記在全國生態(tài)環(huán)境保護大會上強調(diào)要加強科技支撐，推進綠色低碳科技自立自強，實施生態(tài)環(huán)境科技創(chuàng)新重大行動。我們要堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，立足新發(fā)展階段，主動探索中國特色生態(tài)環(huán)境科技的創(chuàng)新之路，加快推動新時代生態(tài)環(huán)境科研范式變革，加強戰(zhàn)略科技力量建設，為實現(xiàn)人與自然和諧共生現(xiàn)代化提供有力科技支撐。

一、生態(tài)環(huán)境科研的三種范式

“范式”這一概念最初是由美國著名科學哲學家托馬斯?庫恩在其著作《科學革命的結(jié)構(gòu)》中提出，是科學共同體共同接受的一組假說、理論、準則和方法的總體，由此達成科學家的一致信念。伴隨著整個現(xiàn)代科學革命的進程，根據(jù)科學需求、研究對象、研究方法、科研模式及組織方式不同，科研范式也在不斷轉(zhuǎn)換和更替。

放眼全球，當今世界已進入大科學時代，科技與經(jīng)濟社會深度融合發(fā)展，基礎研究組織化程度越來越高，多學科交叉融合不斷深化，數(shù)字化技術日新月異，有力驅(qū)動了科研范式的變革。當前，各國都在加強科學研究的資源投入和組織保障，實施有目標、有組織、大規(guī)模的科技發(fā)展規(guī)劃，通過建設“大設施”、打造“大團隊”，產(chǎn)出“大成果”。

黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央高度重視生態(tài)文明建設和科技創(chuàng)新工作，生態(tài)環(huán)境科技迎來了新的春天，取得了重大進展。隨著美麗中國建設的全面推進，生態(tài)環(huán)境科技將邁入新的時代，成為引領我國綠色高質(zhì)量發(fā)展的新引擎，這對生態(tài)環(huán)境科研范式提出了更高的要求。初步梳理可看到，我國生態(tài)環(huán)境科研范式主要有下面三種。

(一)“自由探索式”科研范式

自由探索式科研是一切科研創(chuàng)新活動的前提和基礎，多在環(huán)境問題出現(xiàn)的初期，聚焦問題的識別及其成因機理、遷移規(guī)律、轉(zhuǎn)化定律等開展研究工作，如國家自然科學基金項目，多不設研究主題，鼓勵科技人員根據(jù)科學發(fā)展的規(guī)律和趨勢，結(jié)合國家目標和社會重大需求，依據(jù)自身的科研基礎和興趣自由選題。自由探索式科研以開放、靈活的科研組織方式，實現(xiàn)“從0 到1”的原創(chuàng)性、引領性突破，為人類認識生態(tài)環(huán)境不斷拓展新視野。

比如，由于人類活動的影響，氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量排入水體并不斷積累，引起部分藻類和水生生物過度繁殖，造成湖泊、海灣及水庫等水體富營養(yǎng)化，嚴重危害人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境。我國環(huán)境科技人員通過研究水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生機理及演變規(guī)律，為水體富營養(yǎng)化防治、維護生態(tài)平衡提供重要思路。

(二)“組織計劃式”科研范式

組織計劃式科研相較于自由探索式科研，更有目標、有側(cè)重，主要圍繞生態(tài)環(huán)境問題開展“基礎研究－關鍵技術－成果轉(zhuǎn)化”的全鏈條研究，如我國先后實施的國家科技攻關計劃、科技支撐計劃、863 計劃、973 計劃、重點研發(fā)計劃等，這些組織計劃式科研以計劃任務帶動科學研究，聚焦多個單一領域(如環(huán)境容量、區(qū)域和流域污染防治、固體廢物處理處置、脆弱地區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復、酸雨污染防治等)，開展一系列有組織、有規(guī)模的研究，為生態(tài)環(huán)境管理政策和制度的制定奠定了重要基礎。

比如，我國自“六五”“七五”開始，組織開展了大氣環(huán)境容量、水環(huán)境容量、土壤環(huán)境容量的研究，相關成果為主要城市區(qū)域、流域環(huán)境規(guī)劃和污染防治提供了基礎方法，也為我國環(huán)境管理思路逐步從濃度控制轉(zhuǎn)變?yōu)榭偭靠刂频於死碚摶A。

(三)“系統(tǒng)協(xié)同式”科研范式

解決系統(tǒng)性復雜生態(tài)環(huán)境問題成為當前生態(tài)環(huán)境科學發(fā)展的主要目標。與過去相比，生態(tài)環(huán)境科技創(chuàng)新的復雜性大幅提升，“單打獨斗”和“包打天下”的科研組織模式無法適應現(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境科技創(chuàng)新的需求。集聚眾多科研人員、投入大量資金、利用立體化設施開展的“系統(tǒng)協(xié)同式”科研活動，越來越得到學術界、產(chǎn)業(yè)界、決策者的共識，并取得很好的環(huán)境治理效果，這種統(tǒng)籌布局的方式也更適合打造生態(tài)環(huán)境領域的國家戰(zhàn)略科技力量。

比如，生態(tài)環(huán)境部組建了國家大氣污染防治攻關聯(lián)合中心，組織環(huán)境科學、地學、氣象學、化學、衛(wèi)生學、經(jīng)濟學等多個學科295 家優(yōu)勢科研單位，近3000 名不同專業(yè)領域的科研人員，以支撐科學管理和精準治理為導向，聚焦區(qū)域治理關鍵科技問題，開展“1＋X”跨學科跨領域“百團大戰(zhàn)”，打破了長期以來科研資源分散局面和數(shù)據(jù)信息壁壘。

隨著區(qū)域空間性、流域累積性的跨領域、復合型生態(tài)環(huán)境問題的不斷出現(xiàn)，導致了原有學科方向?qū)难芯績?nèi)容、方法和范疇等方面逐漸發(fā)生改變，形成生態(tài)環(huán)境科學研究的多層次、多尺度、動態(tài)化的基本特征，有力地驅(qū)動了生態(tài)環(huán)境科研范式的變革?？傮w來看，我國生態(tài)環(huán)境科研范式，正在從適合研究單一變化的線性范式向研究復雜系統(tǒng)的系統(tǒng)范式轉(zhuǎn)變，越來越多地呈現(xiàn)整體性、融合性和數(shù)智化趨勢。

(1)在整體性方面，通過綜合運用系統(tǒng)工程、協(xié)同學等理論方法，統(tǒng)籌考慮環(huán)境要素的復雜性、生態(tài)系統(tǒng)的完整性、自然地理單元的連續(xù)性、經(jīng)濟社會發(fā)展的可持續(xù)性，推動整體性解決生態(tài)環(huán)境問題；

(2)在融合性方面，打破“壇壇罐罐”，順應新時期多科學交叉、多成果集成、多部門協(xié)作等融合創(chuàng)新趨勢，實現(xiàn)解決環(huán)境復雜巨系統(tǒng)問題的顛覆性、突破性效果；

(3)在數(shù)智化方面，借助人工智能等數(shù)字技術，提高科研活動中共性工具的效率和精度，將現(xiàn)代數(shù)字技術與生態(tài)治理有效結(jié)合，賦能綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。

二、新時代新征程呼喚生態(tài)環(huán)境科研范式變革

新時代新征程生態(tài)環(huán)境科技肩負兩大重要使命，一個是全面支撐深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)、全面推進美麗中國建設，另一個是支撐推動綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。這既是使命，也是生態(tài)環(huán)境科技面臨的巨大挑戰(zhàn)，迫切需要扭轉(zhuǎn)過去科研團隊“各自為戰(zhàn)”、科研與應用“兩張皮”、科技創(chuàng)新落后于治理需求的局面，加快推動生態(tài)環(huán)境科研范式變革，從整體性、融合性、數(shù)智化多維度拓展科研合作邊界，點燃科技創(chuàng)新“引擎”，保駕護航高水平保護、高質(zhì)量發(fā)展。

(一)解決區(qū)域累積性生態(tài)環(huán)境問題的硬性需要

隨著生態(tài)環(huán)境保護工作的深入推進，我國生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善，但生態(tài)環(huán)境狀況依然沒有得到根本扭轉(zhuǎn)，還面臨諸多難啃的“硬骨頭”。城市空氣質(zhì)量總體仍未擺脫“氣象影響型”的問題依然嚴峻；水環(huán)境、水生態(tài)、水資源三水統(tǒng)籌尚處于起步階段；農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染尚未得到有效治理。這些生態(tài)環(huán)境問題都具有明顯的外溢性，往往呈現(xiàn)區(qū)域性、累積性和復合型的污染特點，其治理是一項龐大的系統(tǒng)工程。如改善大氣環(huán)境質(zhì)量，我們既要大幅降低PM2.5濃度(目前我國平均水平總體上是歐美的3 倍左右)，又要解決京津冀、長三角等地區(qū)夏季臭氧污染高發(fā)的問題，同時還面臨約1/3 的城市空氣質(zhì)量不達標的壓力?？萍荚谥螐碗s環(huán)境問題治理的邊際效益越來越小，難以適應新形勢下解決區(qū)域累積性生態(tài)環(huán)境問題的硬性需求，迫切要求變革生態(tài)環(huán)境科研范式，轉(zhuǎn)變過去“小而散”的科研模式，整合多學科力量，從環(huán)境問題的整體性、系統(tǒng)性出發(fā)，集中攻克區(qū)域環(huán)境治理中的關鍵問題，以科技創(chuàng)新支撐引領生態(tài)環(huán)境保護新進步。

(二)推動綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展的攻堅需要

黨的二十大報告指出，我國十四億多人口整體邁進現(xiàn)代化社會，規(guī)模超過現(xiàn)有發(fā)達國家人口的總和，艱巨性和復雜性前所未有。建設人與自然和諧共生的現(xiàn)代化是實現(xiàn)中國式現(xiàn)代化的本質(zhì)要求，在這個進程中我們面臨著統(tǒng)籌調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、治理污染、保護生態(tài)、應對氣候變化等新任務新要求。我國仍是發(fā)展中國家，尚處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程中，以重化工為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)沒有根本改變。其中，能耗強度是世界平均水平的1.5 倍，特別是“胡煥庸線”以東的43%國土上，單位國土面積消耗的煤炭是全球平均水平的十幾倍，并且我國從碳達峰到碳中和只有30 年時間。因此，根本改善生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)碳達峰碳中和，建成美麗中國的任務極其繁重。破解這一重大難題根本出路在科技創(chuàng)新，關鍵要變革過去生態(tài)環(huán)境科研“就環(huán)境論環(huán)境”的舊范式，強化“環(huán)境－經(jīng)濟－社會－能源”復雜巨系統(tǒng)觀念，把生態(tài)環(huán)境保護放在經(jīng)濟社會發(fā)展的大局中加以研究，以科技創(chuàng)新一體推進降碳、減污、擴綠、增長。

(三)順應綠色智慧的數(shù)字生態(tài)文明建設的現(xiàn)實需要

當今時代，數(shù)字技術、數(shù)字經(jīng)濟是世界科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的先機，是新一輪國際競爭的重點領域，推動數(shù)字生態(tài)文明建設是加快建設數(shù)字中國的迫切需求。在生態(tài)環(huán)境領域，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等數(shù)字技術的引入給我們裝上了“千里眼”“順風耳”“智慧腦”，極大地提升精準發(fā)現(xiàn)問題、主動預警風險、科學決策施策的能力和水平。在貴州，借助“互聯(lián)網(wǎng)＋遙感”技術，實時監(jiān)測全省礦山地質(zhì)環(huán)境治理情況；在福建，依托生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)云平臺，實時監(jiān)測海漂垃圾，精準研判空氣質(zhì)量。然而，當前生態(tài)環(huán)境領域數(shù)字技術的應用仍處于初級階段，多源異構(gòu)的“數(shù)據(jù)孤島”問題仍然存在，環(huán)境、能源、氣象、水利、自然資源等領域沉淀了海量的基礎數(shù)據(jù)，數(shù)出多門、對流困難，阻礙了數(shù)據(jù)采集、適配、整合、管理、重構(gòu)、挖掘與共享，亟待打破“數(shù)據(jù)煙囪”“信息孤島”，以數(shù)字化智慧平臺為載體推動生態(tài)環(huán)境科研范式向數(shù)智化變革，促進人人之間、人機之間的大融合、大協(xié)同，以科技創(chuàng)新激發(fā)和釋放數(shù)字技術在人與自然和諧共生現(xiàn)代化建設中的巨大潛能。

三、以科研范式變革助力人與自然和諧共生的現(xiàn)代化建設

當前，部分地區(qū)多項環(huán)境質(zhì)量指標時有反復，環(huán)境質(zhì)量改善“由量變到質(zhì)變”的拐點還未出現(xiàn)，傳統(tǒng)污染還沒根本解決的情況下，新污染物治理也迫在眉睫。面對生態(tài)環(huán)境復雜巨系統(tǒng)，面向美麗中國建設和“雙碳”目標，以更高站位、更寬視野、更大力度來謀劃和推進新征程生態(tài)環(huán)境保護工作，要求我們變革原有生態(tài)環(huán)境科研范式，著力推進國家實驗室、基礎研究、組織模式、保障機制等改革任務，解決生態(tài)環(huán)境領域科技“誰來干、干什么、怎么干、持續(xù)干”等問題。要增強科技創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的魯棒性、包容性、可持續(xù)性，加強生態(tài)環(huán)境領域科技能力建設，加速產(chǎn)出解決問題的科技創(chuàng)新成果，為人與自然和諧共生的現(xiàn)代化建設作出基礎性、原創(chuàng)性、引領性的科學貢獻。

(一)創(chuàng)建生態(tài)環(huán)境國家實驗室，體現(xiàn)國家意志、國家戰(zhàn)略

國家實驗室是體現(xiàn)國家意志、實現(xiàn)國家使命、代表國家水平的新型科研機構(gòu)，是國家核心戰(zhàn)略科技力量。20 世紀上半期至今，西方發(fā)達國家競相創(chuàng)新“國家隊”，僅美國就建成100 余個國家實驗室，為其科技創(chuàng)新提供了強大動力。因此，組建生態(tài)環(huán)境領域國家實驗室是以科研范式轉(zhuǎn)變提升基礎研究和應用研究能力、突破“卡脖子”技術的核心舉措。要以國家實驗室建設為抓手，凸顯國家意志，解決國家重大需求，加大大科學裝置、工程研究中心、技術創(chuàng)新中心、野外科學觀測臺站等國家級、省部級科研平臺建設整合力度，與區(qū)域性、專業(yè)性國家重點實驗室在研發(fā)上形成協(xié)同合力，打造利于開展有組織科研的立體化平臺矩陣。同時，要順應數(shù)字生態(tài)文明建設需求，統(tǒng)籌環(huán)境、能源、氣象、水文、地理、經(jīng)濟、社會等多方數(shù)據(jù)，搭建生態(tài)環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、資源共享，更好發(fā)揮數(shù)據(jù)作為新型生產(chǎn)要素的基礎性、戰(zhàn)略性作用，為推進國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化提供有力支撐。

(二)聚焦基礎研究，促進重點領域?qū)W科交叉融合

新世紀以來，相較西方發(fā)達國家，因所處發(fā)展階段、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)等不同，我國更加關注常規(guī)污染物治理。隨著我國經(jīng)濟社會邁入高質(zhì)量發(fā)展階段，生態(tài)環(huán)境治理進入“深水區(qū)”。要適應科研范式變革的整體性、融合性特征，打破原有大氣、水、土壤、固廢、生態(tài)等“單要素”“單介質(zhì)”科研邊界，推進跨學科、跨領域、跨介質(zhì)交叉融合科研，開展應對氣候變化、新污染物治理、環(huán)境與健康、環(huán)境基準標準等生態(tài)環(huán)境重點領域的基礎研究。深入探究碳、氮等元素在地球生物圈、水圈、大氣圈、巖石圈中的循環(huán)周轉(zhuǎn)過程及其對全球氣候變化的影響，研究“氣候－生態(tài)環(huán)境－政策－社會經(jīng)濟”動力學模式，研發(fā)具有前沿顛覆性的低碳、零碳、負碳技術；聚焦新污染物生態(tài)和健康風險全生命周期阻控的關鍵科學問題，厘清基于構(gòu)效關系與毒性基團的高風險化學品關鍵致毒機理，突破新污染物生態(tài)和健康風險評價、深度處理等關鍵技術；建立健全大氣、水、土壤等環(huán)境介質(zhì)的基準標準，為科學治污、精準治污奠定堅實基礎。

(三)健全科技攻關組織模式，探索完善生態(tài)環(huán)境領域科技攻關的新型舉國體制機制

一段時間以來，因權(quán)責主體缺乏配合、法律法規(guī)重疊沖突、措施手段“信息孤島”等客觀現(xiàn)象存在，生態(tài)環(huán)境保護科技呈現(xiàn)“片段化”的特征，不少地方陷入“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的困境，常常導致“治理反復、反復治理”?？茖W技術是打破這一困境的利器，要深入推進“1＋X”組織模式，構(gòu)建“政府主導－科技驅(qū)動－多元協(xié)同”的多層級組織體系。其中，在國家決策層，推動跨部門聯(lián)動，形成高位推動、統(tǒng)籌部署、協(xié)同推進的工作機制。在中間科技層，健全“國家隊抓總、多學科交叉、多部門融合”的科技攻關模式，提升污染防治關鍵核心技術供給能力。在地方治理層，健全 “邊研究、邊產(chǎn)出、邊應用、邊反饋、邊完善”的工作機制，開展“一市一策”駐點跟蹤研究和技術指導，提出針對性、科學性、操作性強的生態(tài)環(huán)境綜合解決方案。由此，可打破組織、學科、地域、技術、信息“五大壁壘”，將科技創(chuàng)新體系緊密嵌入管理和治理，打造科研創(chuàng)新接力的“第三棒”，實現(xiàn)“基礎科研－專項技術－集成應用(技術集成、區(qū)域?qū)嵺`)－決策支撐”的接力閉環(huán)，推動區(qū)域污染治理范式從“片段化、切塊式”向“協(xié)同式、整體性”的轉(zhuǎn)變。

(四)強化保障機制，激發(fā)科技創(chuàng)新內(nèi)生動力

科研人才梯隊建設不足、研究經(jīng)費來源單一且不持續(xù)、考核評價制度不完善等問題是制約科技創(chuàng)新活力的重要因素。要統(tǒng)籌各領域資源，匯聚各方力量，打好人才、資金、考評的“組合拳”。加強人才隊伍建設，培養(yǎng)多學科多領域復合型科技人才、生態(tài)環(huán)境科技領域青年科技人才、科技領軍人才及戰(zhàn)略科學家，積極引進、整合國內(nèi)外高端人才，加快培育國家戰(zhàn)略科技力量。加大對國家戰(zhàn)略科技力量開展基礎研究的穩(wěn)定性投入，建立讓科研人員能圍繞一個方向“甘坐十年冷板凳”的科技經(jīng)費支撐機制，探索“科技＋產(chǎn)業(yè)”的多元資金保障機制，建立服務科技創(chuàng)新的組織、管理、產(chǎn)品等金融體系，引導產(chǎn)業(yè)資本、政府性基金等積極參與重大生態(tài)環(huán)境科技創(chuàng)新全過程中，推動科技成果價值發(fā)現(xiàn)、價值共創(chuàng)、價值實現(xiàn)。構(gòu)建從基礎研究到成果轉(zhuǎn)化全鏈條的多元激勵與考核評價機制，充分考慮基礎研究、應用研究和技術服務的差異性，建立分類、分級、量化的績效考核機制，推動科技創(chuàng)新從重成果數(shù)量、重研究過程向重解決問題、重實際應用轉(zhuǎn)變；建立“能上能下、有進有出”的人才選拔和調(diào)整機制，注重用考核“量出真人才”，培育“人人都是奮斗者”的競爭環(huán)境；健全容錯機制，鼓勵自由探索、大膽假設、認真求證，為科研人員營造潛心研究的良好氛圍。