守護“天空之城”
——記中山大學大氣科學學院教授樊琦

本刊記者 石艷美

守護“天空之城”
——記中山大學大氣科學學院教授樊琦

本刊記者 石艷美

樊琦

2015年，一部《穹頂之下》刷爆熒屏。在這部長達105分鐘55秒的紀錄片中，柴靜以深度調查風格，聚焦時下熱點的霧霾問題。在與人們休戚與共的環境污染問題上，該紀錄片引發了多少人的共鳴不得而知，但單從網絡點擊量、討論熱度看，一場輿論的軒然大波幡然掀起。

霧霾、PM2.5、光化學煙霧……這些曾經高冷的字眼走下神壇，成為人口相傳的“噩夢”。中山大學大氣科學學院教授樊琦告訴記者，空氣污染從不是突如其來的。“幾十年前，西方發達國家也曾經歷我們目前的階段。”她表示，近年來，隨著國內城市建設的加快，以及人們對生活質量的重視，環境問題凸顯得越發嚴重。“在空氣污染日益嚴重的大背景下，大氣環境的研究自是首當其沖。在2000年，我采納導師建議，便將空氣污染數值模擬選定為日后的研究方向。”

撥開云霧見月明

何為空氣污染數值模擬?它與大氣環境問題之間又有著怎樣羈絆?樊琦詳盡地做出一番解釋。“工廠排放的二氧化硫等硫化物，汽車、機動車尾氣造成的氮氧化物等氣態物質，經過一系列化學轉換過程會形成人們經常提到的霧霾、PM2.5。這些污染物存在于大氣環境中，對天氣、氣候、人體健康等都會形成一定的影響。”樊琦表示，她目前研究針對的就是大氣污染物，包括顆粒物、臭氧以及酸雨等，利用不同尺度的數值模型在超級計算機上進行并行計算，像預報天氣一樣對大氣污染物進行模擬或預報分析，同時通過整理和匯總，對過去或者未來幾天、幾個月甚至幾年的大氣環境污染狀況，進行診斷或者預報研究，從而更好地服務于環境治理措施的制定和實施。

根據樊琦介紹，伴隨工業生產的發展，上世紀50年代歐洲已出現酸雨問題，而美國、日本等國家也長時間為臭氧破壞、光化學煙霧等找尋治理辦法。1952年，著名的洛杉磯光化學煙霧事件，至今使人聞之色變。幾百個生命短短幾天消失殆盡，環境污染用最“蠻橫”的方式暴露在人們的視線范圍之內。

“從污染顆粒物來看，它們越細小越容易被人體吸入，研究難度也會更大。”樊琦說，我國當前研究停留在微米級范疇，以硫、氮等常規污染物的監測、預報和防控為主。而國際大氣環境研究則更傾向于精細化，已步入納米級領域，相比之下，國內日后還存在較大發展空間。她還表示，目前集中爆發的環境問題，與國家國情是密不可分的。“環境問題不是唯一的，不同國家在不同發展階段面臨的境況有所不同。我國當前的問題，也正是發達國家過去一度頭疼的難題。”

為了接觸到更前沿的技術，更開闊的思想，樊琦曾赴日本進行了為期1年的交流訪問。在日本產業技術綜合研究所化學物質風險管理中心，她斬獲良多。“管理中心主要做的是暴露污染物的風險評價，較為貼近國際前沿，他們用污染擴散模型來做污染物的暴露濃度分析，開展暴露風險評估。其中，有毒污染物研究具有較強的針對性，是致力于服務高精尖儀器設備的研發工作室。”

回國之后，她將珠江三角洲劃為研究重點，積極展開區域內氣溶膠污染的形成機理以及輸送特征的數值模擬研究。在國家自然科學基金委和中山大學青年教師培育計劃的支持下，她先后負責了“珠江三角洲區域氣溶膠污染形成機理的數值模擬研究”“珠江三角洲區域氣溶膠污染輸送特征的數值模擬研究”等項目研究，將珠江三角洲地區氣溶膠污染做出一個全面的整合分析，以通訊作者身份在《中國環境科學》雜志發表了題為“珠江三角洲秋季典型氣溶膠污染的過程分析”的研究論文。此外，她參與的“區域大氣復合污染研究的技術體系及在珠江三角洲的應用”合作項目，成功發現大氣邊界層的三層結構，進而建立出珠江三角洲高污染大氣邊界層概念模型，揭示了珠江三角洲地區大氣邊界層特征與大氣污染的相關結構，榮獲國家科學技術進步獎二等獎。

樊琦說，通過近幾年的分析發現，珠江三角洲的大氣污染已經有了較為顯著改善。在各項措施的頒布以及人們環保意識的逐漸提高下，2015年數據顯示，該地區空氣質量指標已比原定計劃，率先達到國家二級標準。與此同時，她又強調區域性臭氧、酸雨問題的整治仍面臨嚴峻挑戰。“在核心區域廣州、佛山、東莞、肇慶一帶，臭氧、光化學污染依舊呈現上升態勢。長江流域以南，雖擺脫了‘10個城市9個酸’的魔咒，但酸雨分布局勢仍不容樂觀。”基于多年來的項目研究經驗，樊琦提出自己的看法，“治理污染還是應該在源頭抓起，控制機動車數量，加大工廠脫硫、脫氮、脫硝力度，改善能源結構，淘汰落后產能企業都將是我們國家宏觀治理的重點方向。”

指點迷津助發展

近年來，隨著各項研究的深入進行，樊琦發現：沿海地區的氣溶膠污染，除了硫氮化合物外，還囊括了海洋特有的海鹽氣溶膠粗顆粒物，以及氯離子氯化學反應增加的新型化合物。“傳統意義上，人們認為靠近海洋的地區空氣質量要相對較好。但其實通過我們長期的研究發現，海鹽氣溶膠中活潑的氯離子對沿海區域空氣質量的影響是非常大的。”樊琦解釋道，氯化學是沿海地區特有的大氣化學過程，是以氯化物與氮氧化物相互反應造成的顆粒物濃度、化學組分的改變。因為它的臨海生成條件的特殊性，目前在國際國內的研究都相對較少。

為此，樊琦帶領課題組，全力開展“海鹽氣溶膠對沿海地區大氣復合污染影響的數值模擬研究”項目。針對沿海地區受海鹽氣溶膠影響的特性，在數值模式中考慮海鹽排放對沿海地區大氣復合污染的影響，通過模式批量敏感性的結果來定量化海鹽排放對沿海地區臭氧和二次氣溶膠濃度的貢獻。“在未來全球變暖的背景下，海洋推送出來的氣溶膠對陸地系統有著怎樣的影響，是我們想要探討清楚的。我們根據不同季節分析了氯化學對大氣氧化性及臭氧影響的推進范圍。通過觀測試驗和數值模擬研究得出一系列具有實際價值意義的成果理論。”

另一方面，近年來樊琦作為主要人員參加了公益性行業（氣象）科研專項項目——“城鎮化發展在對大氣環境影響的評價技術”。該項目以珠三角城市群為研究對象，建立了城鎮化對大氣影響的評價技術方法，改進和完善了模擬城鎮化影響大氣環境的區域數值模型，定量地評估了城鎮化發展影響氣象條件及大氣環境質量的變化趨勢。項目成果可為我國城鎮化健康發展提供科學參考。

“我是一個時間規劃比較強的人。”樊琦說，在更長遠的計劃中，她將南海及周邊地區的大氣環境納入科研重點范圍。“我的想法是把海洋和陸地兩個圈層結合考慮，以海鹽氣溶膠作為切入點。”作為國家發展計劃推進的重點區域，南海擁有海陸相間的獨厚條件。此外，中山大學肩負南海計劃的推進任務，在天氣、環境、水文等方面勢必有一番大動作。這些無疑為樊琦接下來的研究創造出外部條件。

科研上，嚴謹、不容懈怠；教學、人才培養上，樊琦則更有股熱血的責任和驕傲。她認為，教授與學習互不相同，互相依存。在教的過程中，她講求換位思考，從學生的角度出發，考慮如何講解才能做到真正的通透。同時，她靈活善變，不拘泥于死板的課程講述套路，對于一門課程的不同章節采用個性不一的教學形式。“一直以來，我希望做的是點燃學生對專業熱愛的一把火，通過一門或幾門課程的學習讓他們有興趣、有能力用專業的思維去鉆研。”

被問及是否是一個嚴格的老師時，樊琦笑稱：“我自己很少批評人的，除非是他們做得太差了。”和學生的關系像朋友，她從不吝嗇鼓勵，會放大每一次進步，也會指出失敗的意義。她表示，了解1+1=2很容易，弄懂1+1=2的原理卻是一個漫長的思考過程。而過程中，明確的自我認知，獨立的思維能力，都是不可或缺的。

“韌如蒲絲，心似錦”，這是對樊琦最好的形容。于科研，于目標，她埋首拼盡全力；于生活，于學生，她甘化作一汪清泉，用點滴呵護歲月、真心。