土水環(huán)境的守護(hù)神——記南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)周啟星

本刊記者 王 涵

“落霞與孤鶩齊飛，秋水共長(zhǎng)天一色”。唐代詩(shī)人王勃勾勒出一幅寧?kù)o致遠(yuǎn)的畫面，歷來(lái)被人們廣為傳唱。這種過(guò)往隨處可見的怡人景色，現(xiàn)在卻日益成為人們奢侈的夢(mèng)想。

人類進(jìn)入現(xiàn)代文明社會(huì)以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，空氣和水的污染愈發(fā)嚴(yán)重，就連常被人們忽視的土壤環(huán)境，也向人類拉響了污染警報(bào)。

一直心系我國(guó)污染環(huán)境修復(fù)的周啟星是南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)。多年來(lái)，他懷著“回歸碧海藍(lán)天、青山綠水”的夙愿，成為我國(guó)開展污染土壤和地下水環(huán)境修復(fù)基準(zhǔn)研究的奠基人，同時(shí)也是呼吁制定我國(guó)污染土壤和地下水環(huán)境修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)的第一人。

早在上世紀(jì)80年代以來(lái)，他率先開展了復(fù)合污染物的環(huán)境地球化學(xué)與生態(tài)地球化學(xué)研究。在這基礎(chǔ)上，系統(tǒng)開展了未污染區(qū)超積累雜草和修復(fù)花卉的篩選研究，為解決生物量處理這一世界性難題提供了理論依據(jù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。他利用這些成果，為污染土壤的修復(fù)實(shí)踐做出了重要貢獻(xiàn)，其面積達(dá)26.7萬(wàn)余畝。

如今，當(dāng)初胸懷壯志的少年已近花甲之年，30余年的洗禮抹不去周啟星的科研理想，反而愈加樸實(shí)和堅(jiān)定。他說(shuō)：“我立志從技術(shù)層面做到對(duì)土壤環(huán)境的保護(hù)，為我國(guó)國(guó)土安全和人民健康做出自己應(yīng)有的一份貢獻(xiàn)。”

鑒于為推動(dòng)我國(guó)環(huán)境科學(xué)技術(shù)進(jìn)步所做出的突出貢獻(xiàn)，6月26日，周啟星被評(píng)選為環(huán)境與輕紡領(lǐng)域的“科學(xué)中國(guó)人（2014）年度人物”。

科學(xué)家的啟蒙

小時(shí)候，每個(gè)人的心里都會(huì)種下一顆種子，等待著發(fā)芽。音樂(lè)的動(dòng)人心魄、文字的古樸秀美、畫作的渾然天成、科學(xué)的發(fā)明創(chuàng)造……這些都可能成為人們最初的興趣啟蒙。15歲的周啟星，在錢學(xué)森、錢三強(qiáng)等名人的影響之下，“科學(xué)家”逐漸成為他的人生目標(biāo)。

1963年，周啟星出生于浙江省龍游縣。龍游，是浙江省歷史上最早的13個(gè)縣之一，位于浙江省的西部，至今已有2230多年的建縣歷史。從古至今，龍游縣人才輩出，僅在當(dāng)代便有3名兩院院士。

我國(guó)的環(huán)境保護(hù)從20世紀(jì)70年代起步，這個(gè)時(shí)期也是周啟星人生的起步階段。1982年，周啟星選擇并考上了浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)土化系（現(xiàn)浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院）。談起專業(yè)選擇的初衷，他說(shuō)：“隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，環(huán)境科學(xué)今后將日益重要，因此就選擇了這個(gè)專業(yè)。”踏上科研之旅，離不開前輩的指引，他告訴記者，“中學(xué)和大學(xué)時(shí)期的老師，尤其是朱祖祥院士、俞震豫教授和厲仁安老師，以及當(dāng)時(shí)的系主任黃昌勇教授等，對(duì)我走上土壤環(huán)境科學(xué)研究這條道路，產(chǎn)生了重要影響”。

早在2000年，我國(guó)大量的優(yōu)質(zhì)農(nóng)田被改做工商業(yè)用地。周啟星意識(shí)到，如果按照我國(guó)1995年頒布的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷，這些優(yōu)質(zhì)農(nóng)田都有一定程度的污染，而這為農(nóng)田轉(zhuǎn)變用途提供了法律依據(jù)。“為了保護(hù)這些優(yōu)質(zhì)良田，我想到了應(yīng)該以是否可以修復(fù)為依據(jù)，如果這些優(yōu)質(zhì)農(nóng)田還可以修復(fù)，就不應(yīng)該改做工商業(yè)用地，因此要盡早制定出修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。”經(jīng)過(guò)一番調(diào)查，周啟星發(fā)現(xiàn)美國(guó)各州和一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)或正在制定污染土壤和地下水的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，這給予他極大的信心。

2003年，香山科學(xué)會(huì)議第212次學(xué)術(shù)討論會(huì)在北京香山飯店舉行，會(huì)議主題為“污染土壤修復(fù)與生態(tài)安全”。在這次對(duì)土壤環(huán)境科學(xué)研究具有重要?dú)v史影響的會(huì)議上，作為執(zhí)行主席之一的周啟星提出了“關(guān)于系統(tǒng)開展污染土壤修復(fù)基準(zhǔn)研究的建議”，并得到了當(dāng)時(shí)參會(huì)的來(lái)自國(guó)內(nèi)外39個(gè)單位的60多名著名土壤環(huán)境專家和相關(guān)學(xué)者的贊同。

在周啟星和各位專家學(xué)者的推動(dòng)之下，被稱為“土十條”的《土壤環(huán)境保護(hù)和污染治理行動(dòng)計(jì)劃》預(yù)計(jì)今年或明年初出臺(tái)。周啟星告訴記者，“它的出臺(tái)，意味著土壤環(huán)境污染將成為我國(guó)下一步重拳治理的重點(diǎn)，這將對(duì)我國(guó)土壤學(xué)科發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇，同時(shí)也帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)”。

近年來(lái)，周啟星主持了一系列重大課題，發(fā)表論文500余篇，其中SCI收錄300余篇。他在石墨烯的健康與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究方面取得了重大突破，相關(guān)研究結(jié)果在國(guó)際著名刊物《Chemical Reviews》(化學(xué)評(píng)論，IF=45.661)上發(fā)表，這是迄今為止，中國(guó)環(huán)境界在這一國(guó)際頂級(jí)刊物發(fā)表的第1篇論文。2012年，周啟星獲得教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)；2015年，憑借著突出的工作成績(jī)和任勞任怨的苦干，周啟星被授予“天津市勞動(dòng)模范”的榮譽(yù)稱號(hào)。

與許智宏院士的合影

排污河的清理師

每座城市的河流，除了供市民欣賞游玩，還承擔(dān)著污水受納的“任務(wù)”。這樣的河流，我們稱之為“排污河”。排污河就在人們的視野中，每日每夜，默默接受來(lái)自全市的工業(yè)廢水和生活污水，對(duì)整座城市的發(fā)展乃至居民的健康起著日益重要的作用。

大沽排污河是天津市南系的排污河道，位于天津市海河以南。除主干線外，還包括紀(jì)莊子排污河和先鋒排污河。該河自1985年改造后，數(shù)十年來(lái)一直是天津市海河以南主要市政污水受納水體。由于50多年來(lái)一直未進(jìn)行系統(tǒng)的清淤治理，大沽排污河河底平均淤泥深度達(dá)1米左右，最嚴(yán)重的達(dá)1.5米。周啟星告訴記者，大沽排污河超過(guò)90%的地段底泥均受到了不同程度的污染，所有表層底泥中均有不愉快氣味，甚至是強(qiáng)烈惡臭。

隨著天津生態(tài)城市建設(shè)的全面展開，市政府計(jì)劃對(duì)大沽排污河進(jìn)行綜合治理改造。從2008年開始，周啟星和其團(tuán)隊(duì)便開始著手“大沽排污河底泥安全處置與河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)集成及應(yīng)用”的工作，他是此項(xiàng)目的技術(shù)負(fù)責(zé)人。據(jù)介紹，該項(xiàng)目的總目標(biāo)是選擇先鋒河及外環(huán)線內(nèi)大沽河上游污染較為嚴(yán)重的河段，開展原位固定化、原位活性覆蓋、原位微生物修復(fù)以及植物修復(fù)技術(shù)的集成和應(yīng)用，恢復(fù)河道的生態(tài)功能，使排污河水體具有較高的生物多樣性和抗污染沖擊能力，抑制排污河水體惡臭及富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生，提升排污河在排水、娛樂(lè)、景觀和農(nóng)用等多方面的功能。

然而，在項(xiàng)目開始之初，周啟星團(tuán)隊(duì)在清淤和生態(tài)修復(fù)的實(shí)施過(guò)程中面臨著一系列的問(wèn)題，如清淤到什么程度比較合理、清淤后應(yīng)該采取什么樣的生態(tài)修復(fù)方案、清淤后的污泥處理處置是否安全可靠、生態(tài)修復(fù)后的河道是否滿足水體功能的需求？面對(duì)一系列的疑問(wèn)，周啟星團(tuán)隊(duì)最終決定對(duì)疏浚底泥進(jìn)行全面的污染監(jiān)測(cè)與調(diào)查，掌握污染物在底泥中的時(shí)空分布特征，這樣才能保證疏浚的科學(xué)性。周啟星告訴記者，“通過(guò)本課題的系統(tǒng)性研究，我們構(gòu)建了一套完整的底泥環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，這對(duì)于徹底改善大沽排污河水體環(huán)境質(zhì)量，為天津城市水污染控制戰(zhàn)略需求提供決策支持”。

為完成課題目標(biāo)，周啟星帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了一系列工作，他們調(diào)研、收集資料，到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行污泥泥質(zhì)的檢測(cè)分析，50余次采集大沽排水河沉積物……每一個(gè)成果的獲得，都付出了艱辛的努力。經(jīng)過(guò)3年的攻關(guān)，周啟星團(tuán)隊(duì)在大沽河底泥、污泥處理處置技術(shù)、河道修復(fù)技術(shù)以及城市污泥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與處理處置技術(shù)上取得了重要進(jìn)展，給天津市生態(tài)、環(huán)境和社會(huì)帶來(lái)了極大的效益。

葉奇蓁院士為環(huán)境與輕紡領(lǐng)域的“科學(xué)中國(guó)人（2014）年度人物”獲獎(jiǎng)?wù)咧軉⑿穷C獎(jiǎng)

周啟星總結(jié)道，對(duì)受到污染的土壤和河道進(jìn)行修復(fù)，需要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和法律三個(gè)層面出發(fā)，進(jìn)行綜合考慮。“在技術(shù)層面，就是要進(jìn)一步開展污染土壤和河道底泥修復(fù)技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新；在經(jīng)濟(jì)層面，一是要突出這些技術(shù)在經(jīng)濟(jì)方面的可行性，二是國(guó)家和地方政府要從經(jīng)濟(jì)上給予扶持；在法律層面，通過(guò)開展污染土壤和底泥修復(fù)基準(zhǔn)的系統(tǒng)研究，要盡早制訂出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，頒布相應(yīng)的法規(guī)。”

混合物水質(zhì)基準(zhǔn)的“拓荒者”

水是生命之源。由于我國(guó)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展沒(méi)有充分考慮環(huán)境容量的問(wèn)題，致使我國(guó)大部分水體被嚴(yán)重污染。水污染已成為制約和困擾我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的一大障礙。治理被污染的水環(huán)境和防治水資源進(jìn)一步被污染，已成為我國(guó)當(dāng)前迫切需要解決的重大問(wèn)題之一。

2009年，周啟星作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，開始了國(guó)家環(huán)保公益性項(xiàng)目“我國(guó)水環(huán)境BTEX污染的修復(fù)限值研究”。周啟星是我國(guó)開展污染環(huán)境修復(fù)基準(zhǔn)研究的第一人，他告訴記者，修復(fù)基準(zhǔn)是制定污染環(huán)境修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，是預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)、控制和治理環(huán)境污染的重要科學(xué)依據(jù)。

作為開創(chuàng)者，他在科研上遇到不少困難。對(duì)于該項(xiàng)目的申請(qǐng)，他首先遇到的就是開展研究的經(jīng)費(fèi)支持問(wèn)題。“由于是第一，不可能被科技部、國(guó)家基金委列入其所支持的范疇。即使遞交了申請(qǐng)，因大多評(píng)審專家還不懂，往往遇到難以通過(guò)評(píng)審的尷尬”，周啟星回憶道，“經(jīng)過(guò)4年的努力，2007年遞交環(huán)保部的題為‘我國(guó)水環(huán)境BTEX污染的修復(fù)限值研究’的公益性項(xiàng)目，雖然當(dāng)時(shí)通過(guò)了評(píng)審，在中期檢查時(shí)，還是被‘責(zé)令’改為BTEX水質(zhì)基準(zhǔn)的研究”。就是這么一個(gè)“尷尬”的決定，使他成為我國(guó)混合物水質(zhì)基準(zhǔn)的“拓荒者”。

BTEX（苯、甲苯、乙苯和二甲苯的三種同分異構(gòu)體的統(tǒng)稱）是重要化工溶劑和大量化工產(chǎn)品的原料，具有廣泛的工業(yè)及商業(yè)用途。但是，在石油工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的溢出和泄露，造成了嚴(yán)重的BTEX污染。BTEX污染物具有較高的毒性，進(jìn)入水體后對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、水生生物和人類健康造成極大的威脅。

周啟星向記者介紹，該項(xiàng)目研究圍繞我國(guó)BTEX水質(zhì)基準(zhǔn)值的確定這一重點(diǎn)內(nèi)容，分兩個(gè)層面組織實(shí)施。第一層是選取適合我國(guó)國(guó)情的具有代表性的受試生物開展生態(tài)毒理學(xué)試驗(yàn)研究，第二層面是結(jié)合國(guó)外的水質(zhì)基準(zhǔn)方法學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比較、評(píng)價(jià)及探索，選取構(gòu)建適合我國(guó)實(shí)際的水質(zhì)基準(zhǔn)研究方法的初步框架。

周啟星帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)搜集已有的毒性數(shù)據(jù)，采用目前國(guó)際上普遍使用的毒性百分?jǐn)?shù)排序法、物種敏感度分布法和評(píng)價(jià)因子法，推導(dǎo)得到我國(guó)以保護(hù)淡水生態(tài)系統(tǒng)為目的的苯系物的水質(zhì)基準(zhǔn)。周啟星認(rèn)為，該研究方法得到的基準(zhǔn)值作為保護(hù)我國(guó)淡水水生生物的基準(zhǔn)值可能比較恰當(dāng)。研究結(jié)果顯示，苯、甲苯、乙苯和二甲苯的基準(zhǔn)最大濃度(CMC)分別為2.34、6.73、2.54和5.36mg/L；基準(zhǔn)連續(xù)濃度(CCC)分別為NA、0.49、0.27和0.72mg/L。其中，苯的慢性基準(zhǔn)值有待進(jìn)一步的探討和完善。

水質(zhì)基準(zhǔn)反映的是污染物在水體中最大可接受濃度的科學(xué)信息，并沒(méi)有納入社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的因素。因此，開展我國(guó)水質(zhì)基準(zhǔn)的研究和特定典型水體混合物水質(zhì)基準(zhǔn)值的研究，對(duì)于保護(hù)我國(guó)水體生物多樣性、整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能和改善水體環(huán)境質(zhì)量方面具有重大意義。

“白天是院長(zhǎng)，晚上才是科學(xué)家”

2005年加盟南開大學(xué)以來(lái)，周啟星全身心地投入到教學(xué)科研和行政管理工作中。由于平時(shí)行政工作很忙，他只能利用晚上和周末的時(shí)間來(lái)做學(xué)術(shù)。“白天是院長(zhǎng)，晚上才是科學(xué)家。”周啟星被同時(shí)期來(lái)到南開環(huán)境學(xué)院任教的唐景春教授這樣評(píng)價(jià)。

盡管身兼數(shù)職，周啟星總是把科研工作放在首位，特別是實(shí)驗(yàn)研究、撰寫研究論文，很多時(shí)候他都是親自上陣，有時(shí)還給學(xué)生起草科研論文。他告訴記者：“在這么多工作面前，我盡管感覺(jué)壓力山大，但由于時(shí)間分配科學(xué)，還是能夠做到游刃有余。”

作為我國(guó)土壤環(huán)境科學(xué)的代表和新一代的領(lǐng)軍人物，周啟星對(duì)土壤學(xué)科的發(fā)展有著自己的思考和總結(jié)。他說(shuō)：“土壤學(xué)已經(jīng)從農(nóng)業(yè)土壤學(xué)發(fā)展到環(huán)境土壤學(xué)的新階段，從目前來(lái)說(shuō)，環(huán)境土壤學(xué)的研究有兩方面的重點(diǎn)：一是從污染土壤修復(fù)入手開展修復(fù)技術(shù)、機(jī)理和基準(zhǔn)的研究；二是從土壤環(huán)境保護(hù)出發(fā)，開展基于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改善和土壤健康及地球化學(xué)方面的研究”。他希望土壤學(xué)學(xué)科的人才隊(duì)伍，特別是院士隊(duì)伍能夠后繼有人，能適應(yīng)國(guó)家需求和經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

人才培養(yǎng)的典范

身為一名博士生導(dǎo)師，周啟星十分重視對(duì)博士生的培養(yǎng)。他認(rèn)為，“最重要的是因人而異，要根據(jù)其工作基礎(chǔ)和已經(jīng)學(xué)到的知識(shí)，跟我的的研究方向和課題結(jié)合起來(lái)，在完成國(guó)家和地方科研任務(wù)的過(guò)程中，達(dá)到傳道授業(yè)的目的”。

據(jù)周啟星的博士生王玉哲回憶，“周老師鼓勵(lì)我們查閱和借鑒發(fā)表在高水平雜志上的研究成果，并以此作為我們努力的目標(biāo)，鼓勵(lì)我們發(fā)表高水平的論文。此外，周老師也為我們的科學(xué)研究提供和創(chuàng)造很好的平臺(tái)，比如購(gòu)買先進(jìn)的儀器設(shè)備和邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外頂尖專家學(xué)者來(lái)作報(bào)告，跟我們交流”。他告訴記者，能成為周老師的學(xué)生是一種幸運(yùn)，“周老師對(duì)科研的熱忱和執(zhí)著追求深深感染著我，他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，為我們樹立了很好的榜樣。而且，周老師還為我們以后發(fā)展著想，鼓勵(lì)我們出國(guó)學(xué)習(xí)深造。我便是在周老師的支持和鼓勵(lì)下，成功申請(qǐng)到國(guó)家留學(xué)基金委的公派留學(xué)獎(jiǎng)學(xué)金，去澳大利亞學(xué)習(xí)了兩年，這段經(jīng)歷將會(huì)是我人生中一筆寶貴的財(cái)富”。

周啟星在團(tuán)隊(duì)建設(shè)上，也費(fèi)盡心思。“他領(lǐng)導(dǎo)的課題組為長(zhǎng)江學(xué)者創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，里面有多名教授、副教授、講師和學(xué)生。盡管大家的研究方向和任務(wù)并不完全相同，周啟星每學(xué)期都會(huì)組織全課題組的總結(jié)報(bào)告會(huì)，使不同研究方向和任務(wù)的老師和同學(xué)互相學(xué)習(xí)和交流。組會(huì)結(jié)束后，他常常組織大家聚餐，使大家在緊張的學(xué)習(xí)之余得到放松，同時(shí)也增加了團(tuán)隊(duì)凝聚力。”周啟星原來(lái)的博士生王玉哲告訴記者。

近年來(lái)，在周啟星的帶領(lǐng)下，環(huán)境學(xué)院連續(xù)3年3人獲得國(guó)家杰青，2015年又有1人通過(guò)了國(guó)家杰青的答辯；新增“長(zhǎng)江學(xué)者”1人，引進(jìn)“千人”1人、“青千”3人，陸續(xù)有4人入選學(xué)校百名學(xué)科帶頭人培養(yǎng)計(jì)劃。環(huán)境科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科順利通過(guò)評(píng)估，環(huán)境工程學(xué)科也得到迅速發(fā)展，生態(tài)學(xué)一級(jí)博士點(diǎn)及博士后流動(dòng)站得到批準(zhǔn)，成為首批有資格招收資源循環(huán)科學(xué)與工程新本科專業(yè)的院校。同時(shí)，學(xué)院還新增教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1個(gè)、天津市工程中心3個(gè)。

多年的閱歷之下，周啟星認(rèn)為，在科研道路上，最重要的科研能力是悟性，最重要的品質(zhì)是堅(jiān)持與苦干，“不能因?yàn)槭【头艞壓屯讌f(xié)，尤其是在實(shí)驗(yàn)前要有充分的準(zhǔn)備，才能取得預(yù)期的成果。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)有成功，也有失敗，最重要的是要善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、吸取教訓(xùn)”。周啟星用自己的實(shí)際行動(dòng)，一步一個(gè)腳印實(shí)現(xiàn)著自己年幼的夢(mèng)想。