《科学新闻》：奥运一周年回望当科研遇上奥运

　　对于很多参与过北京奥运会相关研究项目的科学家而言，那场体育盛会决不仅仅意味着任务或经费，更是科学研究与政治决策的碰撞

　　北京奥运会早已曲终人散，其空气污染研究团队却忙碌依旧。

　　这个团队的主要成员，正应邀参与2010年上海世博会和2010年广州亚运会空气质量保障研究的咨询工作。他们甚至接到了印度新德里2010年英联邦运动会的邀请。

　　对于很多参与过北京奥运会相关研究项目的科学家而言，那场体育盛会决不仅仅意味着任务或经费，更是科学研究与政治决策的碰撞。

　　而这种碰撞，给中国的科学与社会带来了前所未有的变化。

 

　　空气质量战的策略转变

　　从20世纪80年代开始，中国工程院院士、北京大学环境科学与工程学院教授唐孝炎等人就在进行空气污染研究。北京成功申办奥运会并作出“绿色奥运”的政治承诺后，唐孝炎及其同事的研究得到了政府部门更多的关注，以及更多的研究经费。

　　除了科技部等部门提供的一些专项经费，北京市科委还在2003至2008年期间拿出5800万元，用于空气质量保障研究。

　　这几乎是一场北京空气质量研究的总动员。以2005年9月至2007年12月的《北京与周边地区大气污染物输送、转化及北京市空气质量目标研究》为例，该研究项目经费共2600万元，通过招标方式确定北京大学为技术牵头单位，该校环境科学与工程学院朱彤教授任技术组组长，参与单位包括中国科学院大气物理研究所、中国环境科学研究院、北京工业大学等。

　　奥运会期间，北京的空气质量达到了10年来的最好水平。不过，当初研究人员对于北京奥运会期间空气质量能否符合赛事要求，并没有十分把握。

　　长久以来，中国城市空气质量评估主要依据二氧化硫、二氧化氮和PM10(直径小于10微米的可吸入颗粒物)浓度等三个指标，并不包括PM2.5(直径小于 2.5微米的可吸入颗粒物)等指标。但正如全国人大环境与资源保护委员会在2009年4月的一份调研报告中所指出的，中国大气污染已经从煤烟型污染演变为煤烟型和氧化型复合污染。PM2.5、臭氧、挥发性有机物等污染物相互耦合，经过二次反应后形成高浓度细粒子污染，造成空气能见度降低、地面臭氧浓度升高、大气氧化性增强，已成为产生灰霾、光化学烟雾的主要原因。

　　朱彤等人曾经指出，造成北京夏季可吸入颗粒物超标的原因，主要是一次污染物二氧化硫和氮氧化物分别发生化学反应，产生硫酸盐和硝酸盐等细粒子。而这种化学反应与日照条件有关，北京夏季强烈的光照在一定程度上会促成二次污染物的形成。

　　“关注空气质量，就不能不考虑臭氧和PM2.5等污染物。其中，PM2.5与能见度呈显著负相关关系，北京等地区经常出现的灰霾天气，就与PM2.5有着密切关系。而对于臭氧与PM2.5，控制是很难很难的。”北京大学环境科学与工程学院邵敏教授告诉《科学新闻》。

　　而且，城市集群现象加剧了污染物在不同城市间的输送和转化，导致污染区域逐步扩大，大气污染出现了明显的区域型特征。唐孝炎及其同事张远航等人在2006年通过调查研究就发现，在国家体育场，估计有34%的PM2.5和35%~60%的臭氧来自于北京周边地区，其中河北、山东和天津是影响北京大气质量的主要区域。如果南风袭来，河北甚至可以给北京“贡献”高达50%~70%的PM2.5和20%~30%的臭氧[1]。

　　邵敏说，这意味着治理空气污染，不能再像从前那样关注单一的污染物。空气质量管理模式需要从先前的单一城市管理转向区域管理。

　　尽管这样的主张在空气污染研究的圈子里早已成为共识，但要说服各地的决策者，或许并不是一件容易的事情。例如，由于与中国大气污染控制重点，也就是二氧化硫、二氧化氮和PM10那三项主要指标不相符合，臭氧和PM2.5等污染物很难进入决策日程。

　　北京奥运会的到来，则使得科学家们的主张迅速成为现实——至少是在奥运会期间成为了现实。国务院最终通过的北京奥运会空气质量保障方案中，采纳了研究团队提出的诸多建议，包括机动车限行、改造加油站回收系统以减少汽油挥发等，以及周边地区共同采取控制措施。

　　中国工程院院士、清华大学环境科学与工程系教授郝吉明是保障方案制定的两位领衔专家之一。他告诉《科学新闻》：“研究成果不仅为北京市制订阶段性控制措施提供了科学依据，也为国务院批准的奥运空气质量保障方案提供了支撑。”

　　邵敏则将北京奥运会比作催化剂：“北京奥运会对科学研究的推动是非常显著的，我们的科学研究推动了奥运会相关方案的制定和实施，而奥运会的成功反过来可以推动今后的各种决策朝着更为科学的方向发展。”

　　唐孝炎也指出，正是由于北京奥运会的需求，使得人们对于大气污染的认识更加立体和更加深入，不能再去单单研究某一城市，而是要扩大研究区域。

 

　　饮用水技术的市场契机

　　早在2001年，中国科学院生态环境研究中心(以下简称“生态中心”)就承担了科技部牵头组织的国家科技攻关计划项目“奥运村及示范小区优质饮用水净化示范研究”，并由中国科学院提供配套支持。

　　包括国家体育场、国家游泳中心在内的28个体育场馆和辅助设施，都需要提供安全、优质的直接饮用水。因此，研究人员针对奥运相关设施的饮用水安全风险控制，形成了三级净化处理工艺——采用臭氧催化氧化与活性炭吸附组合工艺、反渗透与电渗析组合的膜分离技术，以及在线紫外—臭氧消毒与活性炭吸附等方式，高效去除水中的有机污染物和微生物等有毒有害物质。他们还研制出固定式和移动式饮用水净化与供给的集成设备，以满足不同的供水需求。

　　项目的相关负责人告诉《科学新闻》：“我们分别从化学、生物学和毒理学等三个角度提出了相应的水质安全保障技术，这样就能从根本上保障直饮水的安全性。”

　　2006年11月，业主单位国奥投资公司、生态中心与北京中房水杯子工程技术有限公司达成协议，决定将科技奥运研究项目的成果应用于奥运村直饮水工程。

　　项目参与者、生态中心净化研究组副研究员刘锐平告诉《科学新闻》：“在技术层面需要解决的核心难题是必须形成具有自主知识产权、体现‘绿色奥运’理念的优质饮用水净化技术及相关成套设备，处理水要达到美国、欧盟和世界卫生组织的饮用水水质要求。在技术成果转化与工程应用层面，则需要在合作与转化形式等方面作好充足准备。当研发的技术成果转向实际工程应用时，必须经过竞标的方式。”

　　“在项目竞标之前，我们组织召开了专家鉴定会，其中也有北京奥组委的官员参加。”项目相关负责人透露，“由于有多年的研究基础，以及大量具有自主知识产权的先进技术，他们(北京奥组委)也希望我们来承担这个工程，我们后来战胜对手，从众多竞标单位中脱颖而出。”

　　“这不仅仅是一项科研任务，其本身被赋予的政治意义更加重大。毕竟，北京奥运会是中国迄今为止主办的最重大的国际赛事，不能有半点纰漏。”刘锐平说。

　　最终，北京奥运会直饮水项目顺利实施，不仅为运动员、裁判员和观众提供了安全、健康和优质的饮用水，也为生态中心的技术转移和市场开拓提供了新的契机。

　　2007年8月，生态中心成立了专门的饮用水科学与工程中心。此外，北京中房水杯子公司开始控股生态中心旗下的北京中科膜技术有限公司，由中科膜公司进行具体的市场推广，生态中心则提供技术支撑。

　　而北京奥运会直饮水项目，无疑是中科膜公司和生态中心最好的“广告”。目前，生态中心的直饮水技术已经在国家环保部和科技部机关、国务院幼儿园、武警总医院、北京的京师园小区和天合人家小区等得到了应用。

　　当然，刘锐平也坦言：“面向奥运需求的技术，可能在更大程度上更为关注技术的优质性以及自主创新性，而对于成本、操作复杂程度等因素考虑较少，而这些因素在大规模推广应用中需要充分考虑、评估与解决。”

　　据《法制晚报》2009年6月的一篇报道，奥林匹克公园的直饮水目前停止供应。“这很有可能，我们只是给予技术支撑，而作为业主的新奥集团才是具体的管理单位。”刘锐平说。

 

　　奥运之后的科研生活

　　北京奥运会结束之后，上海和广州将在2010年分别举行世博会和亚运会。而这两座城市，正努力借鉴北京奥运会的空气治理经验。

　　“上海世博会空气质量保障研究人员多次到北京访问。”朱彤说，“北京奥运空气污染研究团队的主要成员也获邀参与上海世博会、广州亚运会空气质量保障研究的咨询工作。”

　　邵敏也说：“和北京奥运会一样，上海世博会、广州亚运会都在关注臭氧和PM2.5污染。甚至印度的2010年英联邦运动会也在邀请我们的团队。”

　　另据科技部网站2008年12月透露，科技部与广东省将在珠江三角洲地区共同推进“重点城市群大气复合污染防治技术与集成示范”项目。这是中国第一次针对区域大气复合污染问题系统开展科技攻关，国家将资助这个重大项目1.5亿元经费，广东省则提供1亿元的配套经费。过去几年中，北京大学的张远航教授等上百名中外科学家已经就珠三角的大气复合污染开展了前期研究。

　　显然，这个研究项目的开展将不仅使2010年的广州亚运会直接受益，还会为珠三角以及其他区域的空气污染控制提供技术和管理方面的经验。

　　在邵敏看来，北京、上海、广州相对于全国其他城市的空气污染控制来说具有一定的示范意义。在这几个城市积累经验，其他城市再遇到类似问题可以少走弯路。

　　当然，唐孝炎指出，由于每个地区或区域存在差异性，北京奥运会的那些成功经验不是在任何一个区域都有效，还应该进行具体分析。

　　相比之下，生态中心的饮用水研究团队似乎没有受到上海世博会和广州亚运会的太多青睐。实际上，像上海世博会、广州亚运会这样的重大工程，当地政府往往采取“就近原则”寻求和选取研究合作伙伴。

　　但从某种意义上来讲，生态中心研究人员的北京奥运会直饮水项目也远远没有结束。

　　该中心研究人员在奥运会项目相关成果基础上开发出除砷除氟技术，已经在山西、北京、内蒙、安徽等地建设了若干分散型除砷除氟工程，并开始在市政水厂和大型除砷水厂工程中得到应用。

　　2008年下半年，该团队针对河南省民权县一家化工企业排放高浓度含砷废水、造成贯穿河南、安徽两省100多公里的大沙河严重砷污染，成功地进行了治理。在最近颇受关注的云南阳宗海砷污染治理的全球公开招标中，该团队也提出了具有竞争力的技术方案。

　　此外，研究团队在不进行大规模工程改造的前提下，提出了针对某市政水厂天然有机物污染及消毒副产物问题的解决方案。刘锐平说：“如果采取臭氧和生物活性炭的深度处理工艺，则至少需要投资2亿元以上。”

　　2009年7月21日，刘锐平再次登上南下的列车，继续他们在该市这座市政水厂进行的研究和应用。

　　“面向农村的饮用水除砷除氟技术、面向城市的饮用水消毒副产物控制技术等，都是我们在相当长一段时间内仍会持续努力的方向，并不会因为奥运的结束而终止。当前中国饮用水质安全形势仍不容乐观，而科研人员在解决这些问题方面具有不可推卸的重要社会责任。”刘锐平表示。

　　他补充说，中国农村仍有数千万人饮用高氟水，许多除砷除氟工程几近瘫痪，目前仍然缺乏经济高效、方便可行的除砷除氟技术;而对于城市供水，当前亟待解决的重大难题是如何在现有常规工艺的基础上，在不对水厂进行大规模升级改造的前提下，采取工艺强化与优化措施，经济有效地解决不同地区面临的各种水质污染问题，确保2006年新颁布的国家生活饮用水卫生标准，能够在2012年真正实现。

　　北京市对于空气污染研究的支持也并未中断。朱彤透露，北京市设立了一个新的重大研究项目，在2009年至2011年期间资助2600万元，并且将区域大气复合污染的成因和控制措施作为下一步的主攻方向。

　　但对于研究的不足，郝吉明院士并不避讳：“目前的研究仍需改进，特别是对二次污染的研究应该进一步加强，而对于挥发性有机物的排放及控制应该说还没有正式开始。”

　　郝吉明还说，北京对于环境承载力还缺乏系统研究，不少地区已经超过其环境承载力。而北京的机动车发展策略也值得反思。此外，北京的大气污染控制应该与应对气候变化的策略同时考虑。也就是说，从空气污染控制策略上来讲，北京市仍然缺乏长远性、战略性计划。

　　唐孝炎院士也强调：“不论是奥运会还是世博会，更重要的都应该是政治意义，也都应该以人为本。因此，科研的最终落脚点应该在政策层面，让科研变为政策。”