《科學新聞》：奧運一周年回望當科研遇上奧運

　　對于很多參與過北京奧運會相關研究項目的科學家而言，那場體育盛會決不僅僅意味著任務或經費，更是科學研究與政治決策的碰撞

　　北京奧運會早已曲終人散，其空氣污染研究團隊卻忙碌依舊。

　　這個團隊的主要成員，正應邀參與2010年上海世博會和2010年廣州亞運會空氣質量保障研究的咨詢工作。他們甚至接到了印度新德里2010年英聯邦運動會的邀請。

　　對于很多參與過北京奧運會相關研究項目的科學家而言，那場體育盛會決不僅僅意味著任務或經費，更是科學研究與政治決策的碰撞。

　　而這種碰撞，給中國的科學與社會帶來了前所未有的變化。

 

　　空氣質量戰的策略轉變

　　從20世紀80年代開始，中國工程院院士、北京大學環境科學與工程學院教授唐孝炎等人就在進行空氣污染研究。北京成功申辦奧運會并作出“綠色奧運”的政治承諾后，唐孝炎及其同事的研究得到了政府部門更多的關注，以及更多的研究經費。

　　除了科技部等部門提供的一些專項經費，北京市科委還在2003至2008年期間拿出5800萬元，用于空氣質量保障研究。

　　這幾乎是一場北京空氣質量研究的總動員。以2005年9月至2007年12月的《北京與周邊地區大氣污染物輸送、轉化及北京市空氣質量目標研究》為例，該研究項目經費共2600萬元，通過招標方式確定北京大學為技術牽頭單位，該校環境科學與工程學院朱彤教授任技術組組長，參與單位包括中國科學院大氣物理研究所、中國環境科學研究院、北京工業大學等。

　　奧運會期間，北京的空氣質量達到了10年來的最好水平。不過，當初研究人員對于北京奧運會期間空氣質量能否符合賽事要求，并沒有十分把握。

　　長久以來，中國城市空氣質量評估主要依據二氧化硫、二氧化氮和PM10(直徑小于10微米的可吸入顆粒物)濃度等三個指標，并不包括PM2.5(直徑小于 2.5微米的可吸入顆粒物)等指標。但正如全國人大環境與資源保護委員會在2009年4月的一份調研報告中所指出的，中國大氣污染已經從煤煙型污染演變為煤煙型和氧化型復合污染。PM2.5、臭氧、揮發性有機物等污染物相互耦合，經過二次反應后形成高濃度細粒子污染，造成空氣能見度降低、地面臭氧濃度升高、大氣氧化性增強，已成為產生灰霾、光化學煙霧的主要原因。

　　朱彤等人曾經指出，造成北京夏季可吸入顆粒物超標的原因，主要是一次污染物二氧化硫和氮氧化物分別發生化學反應，產生硫酸鹽和硝酸鹽等細粒子。而這種化學反應與日照條件有關，北京夏季強烈的光照在一定程度上會促成二次污染物的形成。

　　“關注空氣質量，就不能不考慮臭氧和PM2.5等污染物。其中，PM2.5與能見度呈顯著負相關關系，北京等地區經常出現的灰霾天氣，就與PM2.5有著密切關系。而對于臭氧與PM2.5，控制是很難很難的。”北京大學環境科學與工程學院邵敏教授告訴《科學新聞》。

　　而且，城市集群現象加劇了污染物在不同城市間的輸送和轉化，導致污染區域逐步擴大，大氣污染出現了明顯的區域型特征。唐孝炎及其同事張遠航等人在2006年通過調查研究就發現，在國家體育場，估計有34%的PM2.5和35%~60%的臭氧來自于北京周邊地區，其中河北、山東和天津是影響北京大氣質量的主要區域。如果南風襲來，河北甚至可以給北京“貢獻”高達50%~70%的PM2.5和20%~30%的臭氧[1]。

　　邵敏說，這意味著治理空氣污染，不能再像從前那樣關注單一的污染物。空氣質量管理模式需要從先前的單一城市管理轉向區域管理。

　　盡管這樣的主張在空氣污染研究的圈子里早已成為共識，但要說服各地的決策者，或許并不是一件容易的事情。例如，由于與中國大氣污染控制重點，也就是二氧化硫、二氧化氮和PM10那三項主要指標不相符合，臭氧和PM2.5等污染物很難進入決策日程。

　　北京奧運會的到來，則使得科學家們的主張迅速成為現實——至少是在奧運會期間成為了現實。國務院最終通過的北京奧運會空氣質量保障方案中，采納了研究團隊提出的諸多建議，包括機動車限行、改造加油站回收系統以減少汽油揮發等，以及周邊地區共同采取控制措施。

　　中國工程院院士、清華大學環境科學與工程系教授郝吉明是保障方案制定的兩位領銜專家之一。他告訴《科學新聞》：“研究成果不僅為北京市制訂階段性控制措施提供了科學依據，也為國務院批準的奧運空氣質量保障方案提供了支撐。”

　　邵敏則將北京奧運會比作催化劑：“北京奧運會對科學研究的推動是非常顯著的，我們的科學研究推動了奧運會相關方案的制定和實施，而奧運會的成功反過來可以推動今后的各種決策朝著更為科學的方向發展。”

　　唐孝炎也指出，正是由于北京奧運會的需求，使得人們對于大氣污染的認識更加立體和更加深入，不能再去單單研究某一城市，而是要擴大研究區域。

 

　　飲用水技術的市場契機

　　早在2001年，中國科學院生態環境研究中心(以下簡稱“生態中心”)就承擔了科技部牽頭組織的國家科技攻關計劃項目“奧運村及示范小區優質飲用水凈化示范研究”，并由中國科學院提供配套支持。

　　包括國家體育場、國家游泳中心在內的28個體育場館和輔助設施，都需要提供安全、優質的直接飲用水。因此，研究人員針對奧運相關設施的飲用水安全風險控制，形成了三級凈化處理工藝——采用臭氧催化氧化與活性炭吸附組合工藝、反滲透與電滲析組合的膜分離技術，以及在線紫外—臭氧消毒與活性炭吸附等方式，高效去除水中的有機污染物和微生物等有毒有害物質。他們還研制出固定式和移動式飲用水凈化與供給的集成設備，以滿足不同的供水需求。

　　項目的相關負責人告訴《科學新聞》：“我們分別從化學、生物學和毒理學等三個角度提出了相應的水質安全保障技術，這樣就能從根本上保障直飲水的安全性。”

　　2006年11月，業主單位國奧投資公司、生態中心與北京中房水杯子工程技術有限公司達成協議，決定將科技奧運研究項目的成果應用于奧運村直飲水工程。

　　項目參與者、生態中心凈化研究組副研究員劉銳平告訴《科學新聞》：“在技術層面需要解決的核心難題是必須形成具有自主知識產權、體現‘綠色奧運’理念的優質飲用水凈化技術及相關成套設備，處理水要達到美國、歐盟和世界衛生組織的飲用水水質要求。在技術成果轉化與工程應用層面，則需要在合作與轉化形式等方面作好充足準備。當研發的技術成果轉向實際工程應用時，必須經過競標的方式。”

　　“在項目競標之前，我們組織召開了專家鑒定會，其中也有北京奧組委的官員參加。”項目相關負責人透露，“由于有多年的研究基礎，以及大量具有自主知識產權的先進技術，他們(北京奧組委)也希望我們來承擔這個工程，我們后來戰勝對手，從眾多競標單位中脫穎而出。”

　　“這不僅僅是一項科研任務，其本身被賦予的政治意義更加重大。畢竟，北京奧運會是中國迄今為止主辦的最重大的國際賽事，不能有半點紕漏。”劉銳平說。

　　最終，北京奧運會直飲水項目順利實施，不僅為運動員、裁判員和觀眾提供了安全、健康和優質的飲用水，也為生態中心的技術轉移和市場開拓提供了新的契機。

　　2007年8月，生態中心成立了專門的飲用水科學與工程中心。此外，北京中房水杯子公司開始控股生態中心旗下的北京中科膜技術有限公司，由中科膜公司進行具體的市場推廣，生態中心則提供技術支撐。

　　而北京奧運會直飲水項目，無疑是中科膜公司和生態中心最好的“廣告”。目前，生態中心的直飲水技術已經在國家環保部和科技部機關、國務院幼兒園、武警總醫院、北京的京師園小區和天合人家小區等得到了應用。

　　當然，劉銳平也坦言：“面向奧運需求的技術，可能在更大程度上更為關注技術的優質性以及自主創新性，而對于成本、操作復雜程度等因素考慮較少，而這些因素在大規模推廣應用中需要充分考慮、評估與解決。”

　　據《法制晚報》2009年6月的一篇報道，奧林匹克公園的直飲水目前停止供應。“這很有可能，我們只是給予技術支撐，而作為業主的新奧集團才是具體的管理單位。”劉銳平說。

 

　　奧運之后的科研生活

　　北京奧運會結束之后，上海和廣州將在2010年分別舉行世博會和亞運會。而這兩座城市，正努力借鑒北京奧運會的空氣治理經驗。

　　“上海世博會空氣質量保障研究人員多次到北京訪問。”朱彤說，“北京奧運空氣污染研究團隊的主要成員也獲邀參與上海世博會、廣州亞運會空氣質量保障研究的咨詢工作。”

　　邵敏也說：“和北京奧運會一樣，上海世博會、廣州亞運會都在關注臭氧和PM2.5污染。甚至印度的2010年英聯邦運動會也在邀請我們的團隊。”

　　另據科技部網站2008年12月透露，科技部與廣東省將在珠江三角洲地區共同推進“重點城市群大氣復合污染防治技術與集成示范”項目。這是中國第一次針對區域大氣復合污染問題系統開展科技攻關，國家將資助這個重大項目1.5億元經費，廣東省則提供1億元的配套經費。過去幾年中，北京大學的張遠航教授等上百名中外科學家已經就珠三角的大氣復合污染開展了前期研究。

　　顯然，這個研究項目的開展將不僅使2010年的廣州亞運會直接受益，還會為珠三角以及其他區域的空氣污染控制提供技術和管理方面的經驗。

　　在邵敏看來，北京、上海、廣州相對于全國其他城市的空氣污染控制來說具有一定的示范意義。在這幾個城市積累經驗，其他城市再遇到類似問題可以少走彎路。

　　當然，唐孝炎指出，由于每個地區或區域存在差異性，北京奧運會的那些成功經驗不是在任何一個區域都有效，還應該進行具體分析。

　　相比之下，生態中心的飲用水研究團隊似乎沒有受到上海世博會和廣州亞運會的太多青睞。實際上，像上海世博會、廣州亞運會這樣的重大工程，當地政府往往采取“就近原則”尋求和選取研究合作伙伴。

　　但從某種意義上來講，生態中心研究人員的北京奧運會直飲水項目也遠遠沒有結束。

　　該中心研究人員在奧運會項目相關成果基礎上開發出除砷除氟技術，已經在山西、北京、內蒙、安徽等地建設了若干分散型除砷除氟工程，并開始在市政水廠和大型除砷水廠工程中得到應用。

　　2008年下半年，該團隊針對河南省民權縣一家化工企業排放高濃度含砷廢水、造成貫穿河南、安徽兩省100多公里的大沙河嚴重砷污染，成功地進行了治理。在最近頗受關注的云南陽宗海砷污染治理的全球公開招標中，該團隊也提出了具有競爭力的技術方案。

　　此外，研究團隊在不進行大規模工程改造的前提下，提出了針對某市政水廠天然有機物污染及消毒副產物問題的解決方案。劉銳平說：“如果采取臭氧和生物活性炭的深度處理工藝，則至少需要投資2億元以上。”

　　2009年7月21日，劉銳平再次登上南下的列車，繼續他們在該市這座市政水廠進行的研究和應用。

　　“面向農村的飲用水除砷除氟技術、面向城市的飲用水消毒副產物控制技術等，都是我們在相當長一段時間內仍會持續努力的方向，并不會因為奧運的結束而終止。當前中國飲用水質安全形勢仍不容樂觀，而科研人員在解決這些問題方面具有不可推卸的重要社會責任。”劉銳平表示。

　　他補充說，中國農村仍有數千萬人飲用高氟水，許多除砷除氟工程幾近癱瘓，目前仍然缺乏經濟高效、方便可行的除砷除氟技術;而對于城市供水，當前亟待解決的重大難題是如何在現有常規工藝的基礎上，在不對水廠進行大規模升級改造的前提下，采取工藝強化與優化措施，經濟有效地解決不同地區面臨的各種水質污染問題，確保2006年新頒布的國家生活飲用水衛生標準，能夠在2012年真正實現。

　　北京市對于空氣污染研究的支持也并未中斷。朱彤透露，北京市設立了一個新的重大研究項目，在2009年至2011年期間資助2600萬元，并且將區域大氣復合污染的成因和控制措施作為下一步的主攻方向。

　　但對于研究的不足，郝吉明院士并不避諱：“目前的研究仍需改進，特別是對二次污染的研究應該進一步加強，而對于揮發性有機物的排放及控制應該說還沒有正式開始。”

　　郝吉明還說，北京對于環境承載力還缺乏系統研究，不少地區已經超過其環境承載力。而北京的機動車發展策略也值得反思。此外，北京的大氣污染控制應該與應對氣候變化的策略同時考慮。也就是說，從空氣污染控制策略上來講，北京市仍然缺乏長遠性、戰略性計劃。

　　唐孝炎院士也強調：“不論是奧運會還是世博會，更重要的都應該是政治意義，也都應該以人為本。因此，科研的最終落腳點應該在政策層面，讓科研變為政策。”