環(huán)境之光
——記中國工程院院士、中科院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所首席科學(xué)家劉文清及其團(tuán)隊

本刊記者 胡 敬

劉文清在實驗室

10年前，人們對“霧霾”這一詞匯還比較陌生，但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和公眾生活水平的提高，人們對所處環(huán)境的關(guān)注也達(dá)到了前所未有的高度。2013年，“霧霾”成為了年度關(guān)鍵詞。

這必將到來的一天，劉文清仿佛早有所料。20年前，剛從日本游學(xué)回國組建環(huán)境光學(xué)監(jiān)測研究室時，國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的資料甚是寥寥，但憑借著超前的意識和學(xué)科敏感，劉文清知道，未來環(huán)境光學(xué)監(jiān)測技術(shù)會是一個重要的領(lǐng)域方向。因此，在學(xué)有所成后，他自然而然地“回來報效祖國了”。

讀萬卷書，行萬里路

1954年，劉文清出生于安徽蚌埠一個普通家庭。高中畢業(yè)后，正好趕上“文革”，劉文清去了一家國有小企業(yè)當(dāng)了5年的鉗工。這段在工廠車間艱難的歲月，不僅為劉文清提供了寶貴的實踐經(jīng)驗，也更磨礪了他堅韌不拔的心性。

不過，盡管彼時技術(shù)工人也算一份不錯的職業(yè)，但這并沒有阻止他對知識的渴望。1975年9月，一心向往大學(xué)殿堂的劉文清終于考入了中國科技大學(xué)物理系。3年系統(tǒng)的學(xué)習(xí)積累也讓他對科學(xué)研究有了更深入的認(rèn)識和了解。1978年11月，劉文清被分配到合肥市西郊董鋪島上的中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所（以下簡稱“安徽光機(jī)所”）工作。

現(xiàn)在的董鋪島又稱“科學(xué)島”，風(fēng)景秀麗、山水環(huán)繞，是合肥最重要的科研基地之一，入選了“首批中國十大科技旅游基地”，可謂早已名聲在外。但在30年前，這里還是一派雜草叢生的荒蕪景象。

有一年冬天，劉文清外出辦完事準(zhǔn)備回島上的時候，錯過了最后一趟公交車，沒能找到其他途徑的他只能冒雨走了3個多小時，直到深夜才回到單位。這樣的生活也許在一般年輕人眼中過于枯燥和單調(diào)，但對于投身科學(xué)的工作者而言，又正好符合他們所需要的寧靜世界。也正是在這樣的氛圍中，劉文清得以沉下心來，一點點深入探索、潛心研究，迎來了他真正的科研事業(yè)。

“搞科研和喝咖啡有點類似，總是先苦后甜，合適于坐科研冷板凳的人。”愛喝咖啡的劉文清這樣說道。

那時，為了學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和手段，英語不太好的劉文清在工作之余花了不少時間和心血鉆研英語。夏日董鋪島蚊蠅滋生，他買了一雙長靴套住腿躲在蚊帳里學(xué)英語，幾冊《新概念》書本被他背得滾瓜爛熟。并且，為了練習(xí)口語，他還硬是咬牙買了一個進(jìn)口錄音機(jī)。因為價格昂貴，需要通過借工資分期還款，每月工資只有50多元的劉文清，不得不從工資里留出10元還款，前后持續(xù)了3年時間。

“不是我要刻意追趕‘新潮’，而是科研手段必須跟上?！被仡櫘?dāng)年的懸梁刺股，劉文清說，“現(xiàn)在我們的科研布局，也必須‘舍得孩子’才能套住‘狼’?！?/p>

英語提高帶來的好處顯而易見，不僅查閱國外資料容易起來，同時也給劉文清打開了出國留學(xué)的方便之門。正所謂“讀萬卷書，行萬里路”，知行合一才是真正提升自己的關(guān)鍵所在。

從1986年起，劉文清開始了四處游學(xué)的生涯：1986年至1989年，在意大利米蘭工業(yè)大學(xué)、日本國立公害研究所進(jìn)修；1993年至1995年，在希臘克里特大學(xué)獲博士學(xué)位；1996年至1998年，又在日本千葉大學(xué)環(huán)境遙感中心做博士后。正如劉文清所言，“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”。

1998年，學(xué)有所成的劉文清正式歸來，開啟了全力以赴的科學(xué)新篇章。他先后負(fù)責(zé)建設(shè)了安徽省、中科院、環(huán)保部環(huán)境光學(xué)監(jiān)測技術(shù)重點實驗室、國家環(huán)境光學(xué)監(jiān)測儀器工程技術(shù)研究中心以及大氣環(huán)境污染監(jiān)測先進(jìn)技術(shù)與裝備國家工程實驗室等研究平臺，凝聚了一支環(huán)境光學(xué)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊；主持開展了環(huán)境光學(xué)技術(shù)方法創(chuàng)新，建立了環(huán)境污染物的光譜特征數(shù)據(jù)庫，研發(fā)了污染物光譜定量解析算法和工程化應(yīng)用軟件；利用發(fā)展的環(huán)境光學(xué)監(jiān)測技術(shù)方法，研發(fā)了20多種常規(guī)污染物、污染源，VOCs，顆粒物，環(huán)境安全，水質(zhì)污染在線監(jiān)測技術(shù)設(shè)備，為改變我國長期以來環(huán)境自動在線監(jiān)測設(shè)備依賴國外進(jìn)口的局面發(fā)揮了帶動作用……

在“高起點”上做“大文章”

1998年5月，以劉文清為主任的環(huán)境光學(xué)監(jiān)測研究室在安徽光機(jī)所正式成立。自此，劉文清帶領(lǐng)團(tuán)隊將目光對準(zhǔn)了環(huán)境光學(xué)監(jiān)測領(lǐng)域，開拓了我國環(huán)境光學(xué)新領(lǐng)域。

簡單來講，環(huán)境光學(xué)其實就是將光譜技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。劉文清曾做過這樣一個生動的比喻：“我們發(fā)展環(huán)境光學(xué)技術(shù)，能對大氣環(huán)境污染空間分布和時間演化作出準(zhǔn)確實時的在線監(jiān)測，例如二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物等，用地基、車載、機(jī)載和衛(wèi)星平臺光學(xué)遙感監(jiān)測手段獲得不同路徑上污染氣體的濃度及其分布，就像給人體做CT一樣?！?/p>

到今天為止，大氣污染現(xiàn)象屢見不鮮。每當(dāng)霧霾又起、能見度降低時，人們總希望大氣污染問題得到解決。不過，正所謂“對癥下藥”，要想治理污染，首先就得了解污染物的成分，而對于瞬息萬變的大氣環(huán)境，能夠隨時監(jiān)測掌握成分變化就變得更加重要起來，這就離不開環(huán)境光學(xué)監(jiān)測領(lǐng)域了。

指導(dǎo)學(xué)生

回顧1999年劉文清領(lǐng)導(dǎo)的環(huán)境光學(xué)監(jiān)測研究室得到研究所20萬元啟動經(jīng)費(fèi)支持，從研制空氣質(zhì)量二氧化硫監(jiān)測儀起步的歷程，他說：“只滿足于向上交差的工作我不做，走形式向國家打報告要錢的工作我也不做，科研項目必須面向國家戰(zhàn)略需求，要做就得在高起點上做好。”

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)國家需求的項目啟動。經(jīng)過努力，劉文清團(tuán)隊在環(huán)境監(jiān)測儀器設(shè)備攻關(guān)上取得了豐碩成果。2003年，第十一屆全國人大副委員長路甬祥視察安徽光機(jī)所，在面對光機(jī)所蓬勃發(fā)展的環(huán)境光學(xué)監(jiān)測科研技術(shù)時，他發(fā)出了由衷的感嘆：“幾年前我們曾討論過利用我國大氣光學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)，發(fā)展環(huán)境光學(xué)方面的應(yīng)用，現(xiàn)在這已經(jīng)變成了現(xiàn)實，不僅引進(jìn)了優(yōu)秀人才，開拓了新的方向，而且許多成果都已經(jīng)實現(xiàn)了應(yīng)用目標(biāo)，有的已經(jīng)初步產(chǎn)業(yè)化?！睂Υ?，路甬祥提出了進(jìn)一步的設(shè)想，希望安徽光機(jī)所在無人機(jī)載荷、衛(wèi)星載荷等領(lǐng)域能夠繼續(xù)前行發(fā)展。

隨后的幾年，劉文清瞄準(zhǔn)國家戰(zhàn)略需求，在發(fā)展環(huán)境光學(xué)高技術(shù)上不斷嘗試、不斷前行。從2003年開始，不斷有成果獲得國家或省部級科技獎。并且，這些成果都已陸陸續(xù)續(xù)應(yīng)用到實際中，有監(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，還有監(jiān)測工業(yè)煙道廢氣排放的，以及用于衛(wèi)星平臺監(jiān)測全球環(huán)境變化的……

2007年2月5日，路甬祥再次來到安徽光機(jī)所。這時，中科院環(huán)境光學(xué)與技術(shù)重點實驗室已于2005年成立，一個充滿朝氣的研發(fā)團(tuán)隊已初步形成，環(huán)境光學(xué)監(jiān)測技術(shù)還納入了科技部“十一五”資源科技規(guī)劃……看到這些接連涌現(xiàn)的成果，路甬祥說道：“3年多前我來到安徽光機(jī)所，許多當(dāng)時還是設(shè)想的東西，現(xiàn)在已變成了實實在在的成果，并且不少已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化了，環(huán)境監(jiān)測對象也由點到面，由大氣向水體、土壤延伸，監(jiān)測手段由實時定點到移動車載、機(jī)載，發(fā)展之快令人贊嘆?！?/p>

不懈追索 精益求精

這些當(dāng)然不是終點，每一次的進(jìn)步都成為了劉文清下一步邁進(jìn)的階梯。2008年，中國北京首次燃起了奧運(yùn)圣火，舉國歡慶、世界矚目。心懷科技圣火的劉文清也在中國科學(xué)院的支持下，聯(lián)合兄弟單位，主持了“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)合行動計劃”項目。在他的帶領(lǐng)下，安徽光機(jī)所以奧運(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)，彌補(bǔ)北京市大氣環(huán)境例行業(yè)務(wù)監(jiān)測在手段、內(nèi)容和范圍等方面的不足，評價了機(jī)動車輛限行措施對大氣環(huán)境改善的影響，為奧運(yùn)空氣質(zhì)量保障方案作出了檢驗與修訂。并且，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，受到時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)個人”稱號。此后，上海世博會、廣州亞運(yùn)會、北京APEC會議、北京九三閱兵式、G20峰會、金磚國家領(lǐng)導(dǎo)人會議……安徽光機(jī)所的科研創(chuàng)新成果繼續(xù)大顯身手，為這些國際性盛會保駕護(hù)航，收獲了廣泛贊譽(yù)。

2010年7月，在“大氣成分演化對生態(tài)環(huán)境的影響”考察項目支持下，劉文清作為中國北極科考隊成員，奔赴北極新奧爾松地區(qū)，進(jìn)行了為期半個月的科考工作。在新奧爾松地區(qū)，他安裝了多軸差分吸收光譜儀，對大氣痕量氣體柱濃度進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測，并通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸及監(jiān)控。迄今為止，安徽光機(jī)所研制的多軸差分吸收光譜儀一直在北極地區(qū)連續(xù)運(yùn)行，成功獲取了極地大氣成分中氧化溴、臭氧、二氧化氮等氣體濃度的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。并且，在我國南極科研考察船“雪龍”號上，搭載著安光所最先進(jìn)的MAXDOAS（被動差分吸收光譜系統(tǒng)），用于開展活性鹵素化合物的探測，這還是我國首次運(yùn)用自主知識產(chǎn)權(quán)設(shè)備監(jiān)測極地氣體成分和濃度；而在國家西氣東輸?shù)妮斔途€上，亟需有害氣體泄露監(jiān)測設(shè)備，安光所研制成功的這種設(shè)備又即將步入產(chǎn)業(yè)化階段……

“以國家和社會發(fā)展需求為牽引，以解決國家需求和社會可持續(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。

讓成果造福于民

“功以才成，業(yè)由才廣”，任安徽光機(jī)所所長多年，劉文清深知帶團(tuán)隊的重要性，每年面試研究生時他總說：“讓新導(dǎo)師先挑學(xué)生吧，‘團(tuán)長挑完，師長挑’。”在他的帶領(lǐng)下，年輕導(dǎo)師迅速成長起來，團(tuán)隊也在一次次歷練中發(fā)展壯大。

如今，環(huán)境光學(xué)早已成為中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院重點發(fā)展學(xué)科之一。在安徽光機(jī)所環(huán)境光學(xué)研究中心，建有大氣環(huán)境污染監(jiān)測先進(jìn)技術(shù)與裝備國家工程實驗室、國家環(huán)境光學(xué)監(jiān)測儀器工程技術(shù)研究中心、中國科學(xué)院環(huán)境光學(xué)與技術(shù)重點實驗室、國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境光學(xué)監(jiān)測技術(shù)重點實驗室、安徽省環(huán)境光學(xué)監(jiān)測技術(shù)重點實驗室以及安徽省環(huán)境監(jiān)測技術(shù)與裝備工程實驗室。

10年來，“環(huán)境光學(xué)”這一新興交叉學(xué)科正以蓬勃的生機(jī)不斷發(fā)展壯大，安徽光機(jī)所環(huán)境光學(xué)研究中心已成為我國環(huán)境光學(xué)在線監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新源頭，先后承擔(dān)國家、院及省級科研項目100多項，獲得國家、省部級科技成果30余項、國家專利90多項，軟件登記140多項，其中國家科技進(jìn)步獎二等獎3項，省部級科技進(jìn)步獎一等獎5項、二等獎4項。

榮譽(yù)激勵奮進(jìn)。劉文清深知，科技創(chuàng)新的最高成就，莫過于讓成果造福于民。因此，在積極研究新技術(shù)、新方法、新手段的同時，他也花費(fèi)了大量時間和心血尋找轉(zhuǎn)化之路。早年在工廠當(dāng)鉗工的經(jīng)驗讓他知道什么是企業(yè)，什么是商品，因此他常說：“企業(yè)最好買只雞回去就能下蛋，不能把那些不成熟的科技成果賣給他們，我們要積極尋找成果轉(zhuǎn)化的途徑?！?/p>

以前，我國的常規(guī)污染物在線自動監(jiān)測儀器領(lǐng)域幾乎是空白，在劉文清帶領(lǐng)團(tuán)隊成功地研制出“城市空氣質(zhì)量連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)”，并與企業(yè)合作生產(chǎn)后，其產(chǎn)品價格低于國外進(jìn)口產(chǎn)品的50%。該系統(tǒng)的產(chǎn)品化填補(bǔ)了國內(nèi)空白，國家環(huán)保部門決策，把空氣質(zhì)量自動監(jiān)測子站部署到全國2000個城市，參與國家空氣質(zhì)量日報與預(yù)報工作。

并且，由安徽光機(jī)所自主研發(fā)的“機(jī)動車尾氣遙測車”“煙氣排放連續(xù)自動監(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，大大推動了儀器設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化和國產(chǎn)化，累計為國家節(jié)約外匯幾十億元。

在劉文清的引領(lǐng)下，安徽光機(jī)所不斷探索與企業(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”“金星機(jī)電”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了科研的發(fā)展和創(chuàng)新。

“只有通過與企業(yè)的長期戰(zhàn)略合作，才能實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化?！眲⑽那逭f。在多方團(tuán)隊的協(xié)同努力下，當(dāng)初用技術(shù)守衛(wèi)環(huán)境的理想已逐漸變成了現(xiàn)實。不過，劉文清知道，在科技飛速發(fā)展的時代，等著他和團(tuán)隊的挑戰(zhàn)還有很多。

中心簡介

中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所環(huán)境光學(xué)研究中心是以國家環(huán)境安全戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，面向世界環(huán)境科學(xué)前沿，以環(huán)境光學(xué)新原理新方法研究為基礎(chǔ)，以先進(jìn)環(huán)境光學(xué)技術(shù)與應(yīng)用為重點，以環(huán)境污染物實時在線光學(xué)監(jiān)測新方法、新手段、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與系統(tǒng)集成創(chuàng)新為主線，在環(huán)境科技領(lǐng)域開展戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、前瞻性的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和高技術(shù)創(chuàng)新研究等工作，解決環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域基礎(chǔ)研究急需的高技術(shù)平臺，促進(jìn)我國環(huán)境監(jiān)測高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

自2004年以來，環(huán)境光學(xué)研究中心均被評為先進(jìn)集體，數(shù)次被評為中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院先進(jìn)黨支部；2008年被評為中科院創(chuàng)新文化建設(shè)先進(jìn)團(tuán)隊和科技奧運(yùn)先進(jìn)集體，并獲得北京奧運(yùn)會殘奧會環(huán)境質(zhì)量保障特別貢獻(xiàn)獎；2014年獲得第二屆夏季青年奧運(yùn)會環(huán)境保護(hù)與應(yīng)急指揮中心感謝，榮獲安徽省直屬機(jī)關(guān)2009年度“青年文明號”、安徽省2012年度“青年文明號”稱號。多位科研人員獲得全國優(yōu)秀科技工作者、“萬人計劃”領(lǐng)軍人才、國家“百千萬人才工程”、全國三八紅旗手、全國巾幗建功標(biāo)兵、科技奧運(yùn)先進(jìn)個人、中國科學(xué)院十大杰出婦女提名獎、安徽省“十佳”女科技工作者、安徽省“三八”紅旗手、安徽省先進(jìn)工作者（勞動模范）、安徽青年科技獎、安徽青年五四獎?wù)?、省直機(jī)關(guān)十大女杰、省直機(jī)關(guān)優(yōu)秀青年、省直機(jī)關(guān)優(yōu)秀青年崗位能手、合肥市（青年）專業(yè)技術(shù)拔尖人才等國家、省、市表彰獎勵與榮譽(yù)稱號。