劉文清：用環(huán)境光學(xué)造福社會(huì)

雨粟

從2011年年末以來，我國中東部大部分地區(qū)遭遇霧霾天氣，不僅給交通運(yùn)輸帶來嚴(yán)重影響，還導(dǎo)致一些地區(qū)空氣質(zhì)量下降，引發(fā)公眾對環(huán)境問題的擔(dān)憂。

其實(shí)，早在10年前就有這樣一位科學(xué)家將目光瞄準(zhǔn)了空氣質(zhì)量監(jiān)測，并把光譜學(xué)成功應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測，形成了環(huán)境光學(xué)監(jiān)測技術(shù)新領(lǐng)域。他就是中科院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所所長劉文清。

由于在環(huán)境光學(xué)監(jiān)測方法、技術(shù)研究、設(shè)備研發(fā)等方面取得的突破性進(jìn)展，以及對提高我國環(huán)境監(jiān)測技術(shù)水平作出的突出貢獻(xiàn)，2013年12月19日，劉文清被中國工程院增選為環(huán)境與輕紡工程學(xué)部院士。

“每種污染物都有自己的光譜特征，就像人的指紋一樣?！眲⑽那褰榻B自己的工作時(shí)喜歡用比喻。他說，我的主要工作是通過建立污染物的光譜特征數(shù)據(jù)庫，研發(fā)污染物的光譜定量解析算法，再結(jié)合光機(jī)電算工程技術(shù)，開展對多種污染物的監(jiān)測技術(shù)方法研究。

聽起來是極為簡單的幾句話，然而從事科研工作，無論是開創(chuàng)新領(lǐng)域、發(fā)展新技術(shù)還是研發(fā)新設(shè)備，都絕非輕而易舉，一蹴而就。

一條不同尋常的科研之路

作為我國工程技術(shù)界的最高學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，對科研人員來說，當(dāng)選院士是至高的榮譽(yù)。面對榮譽(yù)，劉文清卻淡然處之，他婉言謝絕了紛至沓來的眾多媒體的采訪要求，繼續(xù)埋頭從事他所珍愛的科研工作，一如既往的低調(diào)。

籍貫江蘇的劉文清1954年出生在安徽蚌埠的一個(gè)普通家庭。鮮為人知的是，在上個(gè)世紀(jì)70年代，高中畢業(yè)后無學(xué)可上的他，在一家國有小企業(yè)當(dāng)了5年的鉗工。這段艱苦的歲月，為他提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也磨礪了他永不服輸?shù)膱?jiān)強(qiáng)品格。1975年9月，對知識(shí)充滿渴望的劉文清，考入了中國科技大學(xué)物理系，經(jīng)過3年系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，他的科研天賦開始展露。

1978年11月，劉文清被分配到安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所工作。安光所位于合肥市蜀山湖畔風(fēng)光秀麗的董鋪島上，但在當(dāng)年，董鋪島還只是一派雜草和灌木叢生的荒蕪景象，不見人間煙火?！坝幸荒甓?，我從中國科大辦完事情要回到島上，沒趕上最后一趟公交車，冒著淅淅瀝瀝的小雨，走了3個(gè)多小時(shí)的路直到夜里才回到單位?！痹谶@個(gè)枯寂而單調(diào)的寧靜世界，劉文清潛心于科研和學(xué)習(xí)，研究生、助理研究、研究員、博導(dǎo)……一步一個(gè)腳印地成長。

讀萬卷書還需行萬里路。1986年起，劉文清開始四處游學(xué)。意大利米蘭工業(yè)大學(xué)、日本國立公害研究所進(jìn)修——克里特研究中心歐共體激光開放研究室做訪問學(xué)者，并拿到博士學(xué)位——日本千葉大學(xué)環(huán)境遙感中心攻讀博士后。“在這些國家的學(xué)習(xí)，擴(kuò)大了我的視野，對科研很有幫助。”海外學(xué)成之后，他回到了董鋪島，立志將所學(xué)報(bào)效國家。

他先后獲得25項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)，55項(xiàng)軟件著作權(quán)登記，發(fā)表SCI論文120篇；培養(yǎng)博士生35名，碩士生25名；安徽省勞動(dòng)模范、全國優(yōu)秀科技工作者、“十一五”國家863資源環(huán)境領(lǐng)域?qū)＜?、國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)負(fù)責(zé)人；現(xiàn)在，當(dāng)選為中國工程院院士……從鉗工到院士，劉文清走出了一條不同尋常的科研之路。

對于外人認(rèn)為清苦的科研工作，劉文清有個(gè)“咖啡理論”：“搞科研和喝咖啡有點(diǎn)類似，總是先苦后甜，而不合適于坐科研冷板凳的人，就像不喜歡喝咖啡的人一樣，怎么都覺得它是苦的?！?/p>

以國家和社會(huì)發(fā)展需求為牽引

劉文清的科研方向是環(huán)境光學(xué)監(jiān)測，即將光譜技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測，這聽起來似乎不好理解。對此，劉文清做過這樣一個(gè)生動(dòng)的比喻：“我們發(fā)展環(huán)境光學(xué)技術(shù)，能對大氣環(huán)境作出準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的空間在線監(jiān)測，如二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物等，用網(wǎng)格的光掃出不同層面氣體的分布，就像給人體做CT一樣?！?/p>

能借助CT對人體進(jìn)行診斷的醫(yī)生很多，能夠?qū)Υ髿猸h(huán)境進(jìn)行監(jiān)測乃至診斷的科學(xué)家卻并不多。

1998年5月，以劉文清為主任的環(huán)境光學(xué)監(jiān)測研究室在安光所正式成立。2000年5月，“環(huán)境污染高靈敏光譜在線監(jiān)測技術(shù)研究”等一批瞄準(zhǔn)國家需求的項(xiàng)目啟動(dòng)。經(jīng)過努力，劉文清團(tuán)隊(duì)在環(huán)境監(jiān)測儀器設(shè)備攻關(guān)上取得了豐碩的成果。從2003年開始，幾乎每年都有成果獲得國家或省部級(jí)科技獎(jiǎng)。歷經(jīng)十多年發(fā)展，安光所已成為我國環(huán)境光學(xué)監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新源頭單位。

在安光所，你可以看到眾多類型的檢測儀，它們就像一雙雙監(jiān)測環(huán)境的“眼睛”：監(jiān)測路邊汽車尾氣排放的、監(jiān)測溫室氣體排放的、監(jiān)測大氣顆粒物的、監(jiān)測臭氧的、監(jiān)測藍(lán)藻生長的、監(jiān)測工業(yè)煙道廢氣排放的、可用于衛(wèi)星載荷繞地監(jiān)測全球環(huán)境變化的……這些科研儀器，廣泛應(yīng)用于國家發(fā)展需要的各種重大項(xiàng)目，正是這些“眼睛”日以繼夜的運(yùn)行，才能獲取大氣環(huán)境變化的有效數(shù)據(jù)依據(jù)。

2008年，舉世矚目的北京奧運(yùn)會(huì)和殘奧會(huì)盛大開幕。安光所在中國科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)指揮下聯(lián)合中科院兄弟單位，主持“北京及周邊地區(qū)奧運(yùn)大氣環(huán)境監(jiān)測和預(yù)警聯(lián)合行動(dòng)計(jì)劃”項(xiàng)目。劉文清率領(lǐng)安光所科研人員，以奧運(yùn)主場館、北京市區(qū)空氣污染為主要內(nèi)容，建立了以北京市為中心、覆蓋三大污染源地區(qū)及周邊污染輸送通道的大氣環(huán)境立體綜合監(jiān)測系統(tǒng)。這一系統(tǒng)使用的近80套儀器裝備中95%由安光所自主研發(fā)制造，為奧運(yùn)會(huì)空氣污染預(yù)警和制定減排措施提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，發(fā)揮了重要的決策支持作用，得到時(shí)任北京市市長王岐山的贊譽(yù)。劉文清和所里其他3位同志也因此榮獲“科技奧運(yùn)先進(jìn)個(gè)人”稱號(hào)。此后，這一系統(tǒng)又在上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)上大顯身手。三大盛會(huì)的主動(dòng)參與，凸顯了安光所作為環(huán)境光學(xué)監(jiān)測權(quán)威雄勁的實(shí)力。

在我國唯一一艘南極科研考察船“雪龍”號(hào)上，搭載著安光所最先進(jìn)的MAXDOAS（被動(dòng)差分吸收光譜系統(tǒng)），用于開展活性鹵素化合物的探測；在國家西氣東輸?shù)妮斔途€上，亟需有害氣體泄露監(jiān)測設(shè)備，而安光所研制成功的這種設(shè)備即將步入產(chǎn)業(yè)化階段……

“以國家和社會(huì)發(fā)展需求為牽引，以解決國家需求和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中的大氣光學(xué)與環(huán)境光學(xué)中的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題為主要任務(wù)，面向世界科學(xué)前沿要求、面向國家環(huán)境安全戰(zhàn)略需求、面向世界環(huán)境科學(xué)前沿，這就是我們的發(fā)展戰(zhàn)略?！眲⑽那迦缡钦f。

積極尋找科研成果轉(zhuǎn)化的途徑

2013年12月4日至6日，南方出現(xiàn)了大面積霧霾天氣，安徽省應(yīng)急辦快速響應(yīng)，關(guān)閉了多條高速，有效避免了可能發(fā)生的事故。他們賴以做出快速?zèng)Q策的關(guān)鍵，正是由安光所環(huán)境光學(xué)中心研制的能見度儀。在安徽全境3100公里長的高速公路上，每15公里就有一臺(tái)這種儀器，防霧、防結(jié)冰，對霧霾天氣預(yù)警、啟動(dòng)氣候應(yīng)急預(yù)案、減少交通事故發(fā)生起了很大作用，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

利用大氣光學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)，發(fā)展環(huán)境光學(xué)方面的成果應(yīng)用，這是劉文清當(dāng)初的理想。如今這一理想已經(jīng)變成了現(xiàn)實(shí)，安光所的眾多科研成果都已實(shí)現(xiàn)了實(shí)際應(yīng)用，有的已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，能見度儀只是其中之一。

以前，我國的常規(guī)污染物在線自動(dòng)監(jiān)測儀器幾乎是空白，在劉文清帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功地研制出“城市空氣質(zhì)量連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)”，并與企業(yè)合作生產(chǎn)后，其產(chǎn)品價(jià)格低于國外進(jìn)口產(chǎn)品的50%。目前，該系統(tǒng)累計(jì)在全國25個(gè)省市區(qū)安裝了400余套，占據(jù)全國同類產(chǎn)品約2/3的市場份額。

安光所自主研發(fā)的“機(jī)動(dòng)車尾氣遙測車”、“城市空氣質(zhì)量連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)”、“煙氣排放連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)”、“臭氧和顆粒物監(jiān)測激光雷達(dá)”等系列環(huán)境光學(xué)監(jiān)測儀器，在激烈的市場競爭中嶄露頭角，某些技術(shù)和儀器達(dá)到和超過了國際水平，大大推動(dòng)了儀器設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化和國產(chǎn)化，累計(jì)為國家節(jié)約外匯幾十億元。

當(dāng)鉗工那5年，使劉文清更懂得什么是企業(yè)，什么是商品：“企業(yè)最好買只雞回去就能下蛋，不能拿那些還不成熟的科技成果賣給他們，實(shí)驗(yàn)室的科技成果是一回事，市場上的產(chǎn)品是另一回事，我們要積極尋找成果轉(zhuǎn)化的途徑?！?/p>

安光所為此不斷探索與企業(yè)合作的新模式，2001年以來，先后以技術(shù)入股等形式，與“安徽藍(lán)盾光電子”、“河北先河”、“杭州聚光”、“武漢天虹”、“湖南力合”、“安徽寶龍”等企業(yè)建立了長期戰(zhàn)略合作關(guān)系，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，反過來市場的需求又極大帶動(dòng)了科研的發(fā)展和創(chuàng)新。

多年致力科研成果的產(chǎn)業(yè)化，安光所已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。劉文清認(rèn)為，走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的產(chǎn)業(yè)化道路，一定要注重雙方的優(yōu)勢互補(bǔ)，“只有通過與企業(yè)的長期戰(zhàn)略合作，才能實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化?！?/p>

作為從事環(huán)境光學(xué)的科學(xué)家，人們往往容易忽略劉文清的另一個(gè)身份：中國民主促進(jìn)會(huì)會(huì)員。他不但是科學(xué)島（即董鋪島）上的第一位民進(jìn)會(huì)員，還一手組建了科學(xué)島民進(jìn)科學(xué)院支部，帶領(lǐng)支部會(huì)員們投身科研創(chuàng)新，為民主黨派事業(yè)作出了突出貢獻(xiàn)。在擔(dān)任安徽省政府參事期間，他也受到了安徽省政府的通報(bào)表彰。

盡管我國環(huán)境光學(xué)監(jiān)測技術(shù)總體上發(fā)展較快，但在劉文清眼中，面臨的態(tài)勢仍十分嚴(yán)峻：環(huán)境光學(xué)監(jiān)測技術(shù)自主創(chuàng)新不夠，發(fā)展國家先進(jìn)環(huán)境技術(shù)產(chǎn)業(yè)缺乏工程化的科技成果，支撐國家環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)體系、標(biāo)準(zhǔn)和方法亟待完善。

“國家的環(huán)境光學(xué)發(fā)展對安光所寄托了重任和希望，我和我的團(tuán)隊(duì)需要做好的事情還有很多很多?！闭f這話時(shí)，劉文清想到的依然是科研工作者的責(zé)任。