何裕建:科研也是良心活儿

  • 文/韩扬眉 图/杨天鹏 (国科大记者团)
  • 创建于 2017-11-16
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编者按

  立冬日伴随重霾,仿佛黎明前最后的黑暗,昨日北京的空气质量为重污染橙色预警。虽然在今天随着冷空气的抵达,已开始逐渐好转,蓝天慢慢显现,空气也变得新鲜。但雾霾天气给我们生活带来的诸多不便,引发全社会公民都在寻求解决这个问题的答案,中国科学院大学博士生导师、化学科学学院何裕建教授便是其中一位。

  历时三年有余,何裕建教授课题组一直在探究北京雾霾的成因。

  他说:“作为一名学者,不仅要用自己的专业知识为社会服务,更要做一个有良知的公民。”2017年年初,何裕建教授根据组里的研究结果,与若干志同道合的同事草拟了一份提案上交给全国政协,并得到了正式受理。他认为,每个人,在不同的地方、从不同的领域做好自己的事情,这个国家才能够更加健康和美好。

何裕建教授在上课

  研究越深入,何裕建教授越发觉得,调查北京雾霾成因不只是个科学问题。

  自2013年,中国科学院大学(以下简称“国科大”)化学科学学院何裕建教授指导2013级研究生杨昆昊等人,用时3年多完成了“机动车燃油质量及尾气排放与北京市大气污染的相关性”的研究。他们对北京市及郊区上百个燃油样品进行了检测分析,结果令人吃惊:几乎没有几份燃油样品能保证各项指标均达标!由这种燃油燃烧产生的汽车尾气自然是引起北京市大气雾霾的主因,这与上世纪美国洛杉矶的情况相似。

  这个结果并不意外。在何裕建教授调查过程中某些监管机构推诿扯皮不愿出具相关取样证明;在加油站取燃油样品时受到恐吓与威胁……明明是利国利民的调查研究,却处处受到阻力,他们有时也会感到无力,也曾想过放弃,但何裕建教授在冷静头脑之后,他们更加迫切地想要通过研究得出真相,“作为科研人员,我们的责任和义务就是把事实科学、准确、客观地告诉公众。”何裕建教授这样说道。

弄清雾霾成因何在

  2011年前后,美国驻华使馆率先公布北京细颗粒物(PM2.5)数据,这引起了国人对雾霾问题的关注。2012年1月,北京市环保局开始公布综合观测实验室的细颗粒物研究性监测数据,北京空气质量监测进入了“PM2.5时代”。“与大众一样,我们也是这个时候开始关注雾霾,但关于其成因,学术界莫衷一是。”何裕建教授说。

  他提到,目前主要存有“工业排放”、“区域输送”、“燃煤供暖”和“机动车尾气排放”等不同观点,“这些观点着重点不同,但不同研究的结果差别很大,有的甚至相互矛盾。”何裕建教授注意到,不同学者关于“机动车尾气排放”对细颗粒物贡献率的数据从4%到42%不等,“差异如此之大,究竟哪种结果更客观?汽车尾气的贡献率到底谁说了算?”

  2013年秋,杨昆昊从烟台大学来国科大读研究生。何裕建教授把该课题交给杨昆昊负责,一年后,国科大2014级化学系本科生夏赞宇也参与了辅助研究。

  在寻找切入点时,何裕建教授和杨昆昊首先对北京市雾霾起源的有关研究结果进行了调研和分析,“都说是从别的地方刮来的,那第一个城市的雾霾又从哪里来的?烧煤产生的烟尘确实加重了雾霾浓度,但我们调查了每年供暖开始前的时间段,如10月,北京的雾霾天气也很严重。相比之下国外某些城市的汽车数目比北京还多,但空气质量依然很好。”

  因此,他们猜想,汽车燃油质量和汽车尾气排放可能是造成北京市大气污染的主要原因之一。“但必须用数据说话,我们想要分析出有多少雾霾来自汽车尾气。”在查阅有关汽车尾气的相关文献中,他们没有发现关于北京市燃油质量分析及其是否符合国家标准的报道。

  “没人做过就值得一做”,何裕建教授课题组以分析化学为实验手段,计划从北京市各大加油站取得燃油样品分析其各指标是否符合国家标准,并分析汽车尾气中的一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2),以及碳氢颗粒/化合物(HC)等对大气污染的贡献率。

   这一过程的取样、分析、数据处理等程序完成后,不论对社会有多大价值,至少可以让公众明白,对于雾霾天气的成因,燃油和汽车尾气是否应担主责。”何裕建教授说。

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调查小组讨论会

“取样”之路道阻且长

  知之非难,行之不易。3年来,因为燃油管控,最困难的莫过于如何顺利从各个加油站取到燃油样品。

  何裕建教授回忆道,2013年10月,他们上午在永定路的加油站顺利地完成了第一次取样,随后到了阜石路加油站,同样的“取油套路”却险遭对方报警,“我们给经理看了工作证和身份证后,他们才放我们走。”何裕建教授被告知,只有持加油站辖地的公安局派出所的相关证明,他们才能“畅通无阻”地取到他们想要的汽油样品。

  于是,何裕建教授通过学校保卫处的王老师寻求当地派出所的支持,对方开始挺热情,但一听是要做关于燃油质量与雾霾的关系方面的研究,便直言不方便开证明信。

  尽管无奈,何裕建教授还是通过各种渠道获取了10个燃油样品,“先做起来吧!”于是杨昆昊和夏赞宇开始进行实验。没想到的是,初步结果就令他们大跌眼镜!他们分别测定了燃油中硫、氮、芳烃含量和重金属含量等,并一一与国家标准比对,竟没有一种燃油的能完全符合国家标准!如BD的柴油样品,硫指标超标达33倍。“可以说,没有一个是好油”,何裕建教授最初猜想可能只是油质不太好而已,但不曾想会差到这个地步。

  事实上,“国字油”有统一的进油渠道,“这个加油站不好,意味着别的加油站也好不到哪里去”,何裕建教授说,“但也有可能为了营业额增加和非法谋利,个别加油站私自购进一些品质很差的油,与统一进的油混合在一起卖。” 为了排除这种可能性,他们专门办了加油卡,扩大取样范围来求证。

  “加油卡可以自动加油,服务员一般不会来管,这给我们取样提供了机会”,每次去取样,何裕建教授会带着两个相对“高壮”的学生,其中一个学生站在输油口处,尽量挡着服务人员的视线,另一个学生拿着样品瓶坐在车后排,门半拉开。何裕建教授负责拿着油枪加油,趁服务员不注意,赶紧往样品瓶中“输油”,然后继续“一本正经”地给车加油。

  “很紧张呀”,何裕建教授眉头一皱,“本来我在做一件再正常不过的研究,却弄得像在干坏事一样。刚开始几次取样,操作不熟练,常因流速过大,把车后座弄得到处都是汽油。这是很危险的情况,现在想想还有些后怕。”2014年,他们偶然结识了正在调查燃油质量掺假的中央电视台“3·15”记者调查组,调查组把搜集到的油样全部交由他们进行分析。课题组最终共获取了100多个不同地点不同品牌的燃油样品,分析测量数据上千个。2015年的央视“3·15”晚会关于不法厂商调和有毒汽油牟取暴利的打假节目中,引用了何裕建教授组参与测试调研的部分数据。

  研究结果表明,北京市4种常见品牌的汽油锰含量超标0.5~1.5倍;ZSH、ZSY和S牌汽油铁含量略超标(ZSH、ZSY、S为汽油品牌名,下同),其中ZSH超标0.42倍;4种常见品牌的汽油铅含量全部超标,最高超标倍数为2.1倍。课题组还测定了北京市不同品牌燃油中硫、氮含量。北京市国V汽油和柴油标准均规定硫含量为10 mg/kg,测定结果显示S牌汽油的硫含量超过了国家标准,ZSH柴油样品的硫含量超标1倍,BD柴油样品的硫含量超标高达33倍。

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▲ 油品实验

  此外,北京市的ZSH、ZSY和FC三种品牌的汽油芳烃含量分别为56.7%、52.3%和77.1%(质量分数),均超过国家标准规定的50%。

  北京市售出的燃油样品中均有较高含量的氮,尤其是S牌汽油其含氮量高达1462 mg/kg。无疑,这将产生较多的氮氧化物污染。“遗憾的是,目前我国燃油标准中没有设定氮含量标准。”何裕建教授对这个结果很心痛。

  何裕建教授说,“个体经营的加油站燃油质量最差,但即使是国企加油站的燃油样品也没有100%达标。”

  大气污染物二氧化硫和一氧化碳是无色状态。影响大气可见度的污染物主要是二氧化氮(NO2)和碳氢颗粒/化合物(HC),NO2呈棕红色,是雾霾颜色形成的最主要物质,它可诱导光反应产生淡蓝色的臭氧(O3)。而大气碳氢颗粒物(HC)主要为灰黑色。这可解释雾霾天空常呈棕灰色,而有阳光时略带淡蓝色的现象。

  何裕建教授北京市拥有近600万辆汽车,每天耗油约2万吨,消耗量惊人。他们用统计的方法研究了北京市2013年11月至2015年10月的主要大气污染物成分,并估算了汽车尾气对污染物排放的贡献率。结果表明,汽车尾气排放的NO2对总NO2的贡献率在72.4%(供暖季)-74.3%(非供暖季),北京市汽车碳氢化合物(HC)排放全年平均分担率约为67.8%!这个结果在情理之中,也在意料之外。

  “如贡献超过50%,我们就能定论某因素是某结果的主要原因。”他们通过对已有数据的定量模拟,得到的经验式可对雾霾进行较准确的预测。然而,出成果,发论文,不是何裕建教授组的最终目的,他们想要把这个结果提供给政府作为治理大气污染的依据。

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▲ 紧张的油品检测过程

建言献策

  身为民盟成员的何裕建教授向民盟中国科学院委员会汇报了课题组上述工作后,受到了高度重视。2016年11月,民盟中国科学院委员会在中科院理化所特意组织召开了一个相关论坛,邀请了中国标准化研究院、清华大学、北京大学、国家发改委能源研究所、中国科学院大气物理研究所和民盟中央科学技术委员会等单位的相关专家和盟员近30余人进行了专题讨论。会上,大家一致同意何裕建教授作为主要撰稿人,以民盟中央科学技术委员会和民盟中国科学院委员会等的名义起草《北京市油品质量调查与京津冀大气雾霾治理建议》。2017年3月召开的政协会议上,由多名民盟的全国政协委员签名将提案提交给全国政协,得到了正式受理。

  根据研究结果,提案中提出了诸如大力强化环境执法、无条件地接受公众、媒体与第三方检验检测机构的全过程透明化监督与随机抽样检查等六项建议。在何裕建教授看来,国家科学立法,严格执法,才是解决治霾问题的唯一有效途径。“因此,有必要把这个客观事实反馈给政府,我们想通过正规渠道给政府提一些建设性的建议,希望能够落地实施。”

  距离提案起草已经过去了5个月,他们尚未得到信息反馈。但值得一提的是,今年8月初,国家环境保护部机动车处和北京环境保护局机动车处的工作人员分别联系了提案起草者,表达了对论文内容的关注与重视。何裕建教授希望课题组的工作对大气治理有助益。

做事先做人

  学术研究应结合国计民生的需要的,何裕建教授并不是第一次做这样的课题。

  他们曾完成地沟油、三聚氰胺、瘦肉精以及重金属离子的快速检测方法的研究;曾检测转基因大豆中草甘膦含量,推动国家增补制定大豆中草甘膦等最大残留限量标准……“不仅要有知识,更要利用自己的知识做一个对社会有用的人,做一个有良知的公民。”这是何裕建教授的科研理念。

▲ 何裕建教授在听小组报告

  “有良知”不只贯穿于何裕建教授的科研事业中。早在2009年,他在回乡休假期间,发现家乡包括高尚湖防护林的几万亩原始次生林在内的大片森林遭到乱砍滥伐。经初步调查,何裕建教授发现这是当地官员与承包商官商勾结,骗取国家巨额资金的行为。2009~2010年,他多次回乡自费调查取证,向有关部门实名举报,并在科学网的个人博客上以40余条的博文记录了相关过程,有效遏制了事态的恶化。这期间,曾有不明身份的人扬言要杀了何裕建教授。“反正我现在还活着,而且活得堂堂正正有底气。”何裕建教授淡然一笑。

  很多朋友都曾劝过他:算了吧,别做这些吃力不讨好的事情了。“我做的就是正常人应做的正常事”,何裕建教授很无奈,分辨是非黑白,为人处事讲良知和底线,怎么反而成为了“异类”?在他的课题组,除了培养学生的研究能力外,学生的良知和社会责任感也是他关注的。“做事先做人,何老师常这样教导我们”,杨昆昊深有感触。

  何裕建教授说:“不能越权做政府的事情,但作为化学学科的研究人员,我们可以从微观层面把事实弄清楚,把结果科学、准确、客观地告诉公众。这是关于大气污染我们能比别的专业多做的事情。”

  “这也是我们认真递交提案的原因”,他希望,每个人,在不同的地方、从不同的角度守护着这个国家,把每一个“皇帝的新装”捅破,这个国家才能够更加健康和美好。

  何裕建教授坦言,这项研究没有获得任何国家科研基金的专项支持。“我们也曾寻求过其他相关部门的支持,但很遗憾,没有得到批复。”2015年,以项目参与者夏赞宇名义申请的“中国科学院大学生创新实践训练计划”获得了4.5万元经费,这笔经费支持了此项目的研究。

  采访即将结束时,何裕建教授笑言:“如果一件事对社会有益,对得起良心,哪怕有风险甚至,‘亏本’,也值得做。我认为搞科研不是做生意,应先考虑良心和责任,再考虑效益。有道义感可以让人活得底气足、腰板直,非常划算。”

(转载自《国科大》杂志2017年第4期)

责任编辑:于洋