環境之光
——記中國工程院院士、中科院安徽光學精密機械研究所首席科學家劉文清及其團隊

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，但隨著經濟的快速發展和公眾生活水平的提高，人們對所處環境的關注也達到了前所未有的高度。2013年，“霧霾”成為了年度關鍵詞。

這必將到來的一天，劉文清仿佛早有所料。20年前，剛從日本游學回國組建環境光學監測研究室時，國內相關領域的資料甚是寥寥，但憑借著超前的意識和學科敏感，劉文清知道，未來環境光學監測技術會是一個重要的領域方向。因此，在學有所成后，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。高中畢業后，正好趕上“文革”，劉文清去了一家國有小企業當了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驗，也更磨礪了他堅韌不拔的心性。

不過，盡管彼時技術工人也算一份不錯的職業，但這并沒有阻止他對知識的渴望。1975年9月，一心向往大學殿堂的劉文清終于考入了中國科技大學物理系。3年系統的學習積累也讓他對科學研究有了更深入的認識和了解。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院安徽光學精密機械研究所（以下簡稱“安徽光機所”）工作。

現在的董鋪島又稱“科學島”，風景秀麗、山水環繞，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，但對于投身科學的工作者而言，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。

“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，為了學習國外先進的科學技術和手段，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英語，幾冊《新概念》書本被他背得滾瓜爛熟。并且，為了練習口語，他還硬是咬牙買了一個進口錄音機。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。”回顧當年的懸梁刺股，劉文清說，“現在我們的科研布局，也必須‘舍得孩子’才能套住‘狼’。”

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鍵所在。

從1986年起，劉文清開始了四處游學的生涯：1986年至1989年，在意大利米蘭工業大學、日本國立公害研究所進修；1993年至1995年，在希臘克里特大學獲博士學位；1996年至1998年，又在日本千葉大學環境遙感中心做博士后。正如劉文清所言，“在這些國家的學習，擴大了我的視野，對科研很有幫助”。

1998年，學有所成的劉文清正式歸來，開啟了全力以赴的科學新篇章。他先后負責建設了安徽省、中科院、環保部環境光學監測技術重點實驗室、國家環境光學監測儀器工程技術研究中心以及大氣環境污染監測先進技術與裝備國家工程實驗室等研究平臺，凝聚了一支環境光學技術創新團隊；主持開展了環境光學技術方法創新，建立了環境污染物的光譜特征數據庫，研發了污染物光譜定量解析算法和工程化應用軟件；利用發展的環境光學監測技術方法，研發了20多種常規污染物、污染源，VOCs，顆粒物，環境安全，水質污染在線監測技術設備，為改變我國長期以來環境自動在線監測設備依賴國外進口的局面發揮了帶動作用……

在“高起點”上做“大文章”

1998年5月，以劉文清為主任的環境光學監測研究室在安徽光機所正式成立。自此，劉文清帶領團隊將目光對準了環境光學監測領域，開拓了我國環境光學新領域。

簡單來講，環境光學其實就是將光譜技術應用于環境監測領域。劉文清曾做過這樣一個生動的比喻：“我們發展環境光學技術，能對大氣環境污染空間分布和時間演化作出準確實時的在線監測，例如二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物等，用地基、車載、機載和衛星平臺光學遙感監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。”

到今天為止，大氣污染現象屢見不鮮。每當霧霾又起、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境，能夠隨時監測掌握成分變化就變得更加重要起來，這就離不開環境光學監測領域了。

指導學生

回顧1999年劉文清領導的環境光學監測研究室得到研究所20萬元啟動經費支持，從研制空氣質量二氧化硫監測儀起步的歷程，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略需求，要做就得在高起點上做好。”

2000年5月，“環境污染高靈敏光譜在線監測技術研究”等一批瞄準國家需求的項目啟動。經過努力，劉文清團隊在環境監測儀器設備攻關上取得了豐碩成果。2003年，第十一屆全國人大副委員長路甬祥視察安徽光機所，在面對光機所蓬勃發展的環境光學監測科研技術時，他發出了由衷的感嘆：“幾年前我們曾討論過利用我國大氣光學的學科基礎，發展環境光學方面的應用，現在這已經變成了現實，不僅引進了優秀人才，開拓了新的方向，而且許多成果都已經實現了應用目標，有的已經初步產業化。”對此，路甬祥提出了進一步的設想，希望安徽光機所在無人機載荷、衛星載荷等領域能夠繼續前行發展。

隨后的幾年，劉文清瞄準國家戰略需求，在發展環境光學高技術上不斷嘗試、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續應用到實際中，有監測路邊汽車尾氣排放的、監測溫室氣體排放的、監測大氣顆粒物的、監測臭氧的、監測藍藻生長的，還有監測工業煙道廢氣排放的，以及用于衛星平臺監測全球環境變化的……

2007年2月5日，路甬祥再次來到安徽光機所。這時，中科院環境光學與技術重點實驗室已于2005年成立，一個充滿朝氣的研發團隊已初步形成，環境光學監測技術還納入了科技部“十一五”資源科技規劃……看到這些接連涌現的成果，路甬祥說道：“3年多前我來到安徽光機所，許多當時還是設想的東西，現在已變成了實實在在的成果，并且不少已經產業化了，環境監測對象也由點到面，由大氣向水體、土壤延伸，監測手段由實時定點到移動車載、機載，發展之快令人贊嘆。”

不懈追索 精益求精

這些當然不是終點，每一次的進步都成為了劉文清下一步邁進的階梯。2008年，中國北京首次燃起了奧運圣火，舉國歡慶、世界矚目。心懷科技圣火的劉文清也在中國科學院的支持下，聯合兄弟單位，主持了“北京及周邊地區奧運大氣環境監測和預警聯合行動計劃”項目。在他的帶領下，安徽光機所以奧運主場館、北京市區空氣污染為主要內容，建立了以北京市為中心、覆蓋三大污染源地區及周邊污染輸送通道的大氣環境立體綜合監測系統，彌補北京市大氣環境例行業務監測在手段、內容和范圍等方面的不足，評價了機動車輛限行措施對大氣環境改善的影響，為奧運空氣質量保障方案作出了檢驗與修訂。并且，這一系統使用的近80套儀器裝備中95%由安光所自主研發制造，為奧運會空氣污染預警和制定減排措施提供了強有力的數據支撐，發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。劉文清和所里其他3位同志也因此榮獲“科技奧運先進個人”稱號。此后，上海世博會、廣州亞運會、北京APEC會議、北京九三閱兵式、G20峰會、金磚國家領導人會議……安徽光機所的科研創新成果繼續大顯身手，為這些國際性盛會保駕護航，收獲了廣泛贊譽。

2010年7月，在“大氣成分演化對生態環境的影響”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，進行了為期半個月的科考工作。在新奧爾松地區，他安裝了多軸差分吸收光譜儀，對大氣痕量氣體柱濃度進行了連續監測，并通過網絡實現遠程數據傳輸及監控。迄今為止，安徽光機所研制的多軸差分吸收光譜儀一直在北極地區連續運行，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測數據。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的MAXDOAS（被動差分吸收光譜系統），用于開展活性鹵素化合物的探測，這還是我國首次運用自主知識產權設備監測極地氣體成分和濃度；而在國家西氣東輸的輸送線上，亟需有害氣體泄露監測設備，安光所研制成功的這種設備又即將步入產業化階段……

“以國家和社會發展需求為牽引，以解決國家需求和社會可持續發展中的大氣光學與環境光學中的關鍵科學技術問題為主要任務，面向世界科學前沿要求、面向國家環境安全戰略需求、面向世界環境科學前沿，這就是我們的發展戰略。”劉文清如是說。

讓成果造福于民

“功以才成，業由才廣”，任安徽光機所所長多年，劉文清深知帶團隊的重要性，每年面試研究生時他總說：“讓新導師先挑學生吧，‘團長挑完，師長挑’。”在他的帶領下，年輕導師迅速成長起來，團隊也在一次次歷練中發展壯大。

如今，環境光學早已成為中國科學院合肥物質科學研究院重點發展學科之一。在安徽光機所環境光學研究中心，建有大氣環境污染監測先進技術與裝備國家工程實驗室、國家環境光學監測儀器工程技術研究中心、中國科學院環境光學與技術重點實驗室、國家環境保護環境光學監測技術重點實驗室、安徽省環境光學監測技術重點實驗室以及安徽省環境監測技術與裝備工程實驗室。

10年來，“環境光學”這一新興交叉學科正以蓬勃的生機不斷發展壯大，安徽光機所環境光學研究中心已成為我國環境光學在線監測技術的創新源頭，先后承擔國家、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，其中國家科技進步獎二等獎3項，省部級科技進步獎一等獎5項、二等獎4項。

榮譽激勵奮進。劉文清深知，科技創新的最高成就，莫過于讓成果造福于民。因此，在積極研究新技術、新方法、新手段的同時，他也花費了大量時間和心血尋找轉化之路。早年在工廠當鉗工的經驗讓他知道什么是企業，什么是商品，因此他常說：“企業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化的途徑。”

以前，我國的常規污染物在線自動監測儀器領域幾乎是空白，在劉文清帶領團隊成功地研制出“城市空氣質量連續自動監測系統”，并與企業合作生產后，其產品價格低于國外進口產品的50%。該系統的產品化填補了國內空白，國家環保部門決策，把空氣質量自動監測子站部署到全國2000個城市，參與國家空氣質量日報與預報工作。

并且，由安徽光機所自主研發的“機動車尾氣遙測車”“煙氣排放連續自動監測系統”“臭氧和顆粒物監測激光雷達”等系列環境光學監測儀器，在激烈的市場競爭中嶄露頭角，某些技術和儀器達到和超過了國際水平，大大推動了儀器設備的產業化和國產化，累計為國家節約外匯幾十億元。

在劉文清的引領下，安徽光機所不斷探索與企業合作的新模式。2001年以來，先后以技術入股等形式，與“安徽藍盾光電子”“河北先河”“杭州聚光”“武漢天虹”“湖南力合”“安徽寶龍”“金星機電”等企業建立了長期戰略合作關系，產生了良好的經濟效益，反過來市場的需求又極大帶動了科研的發展和創新。

“只有通過與企業的長期戰略合作，才能實現技術轉移和轉化。”劉文清說。在多方團隊的協同努力下，當初用技術守衛環境的理想已逐漸變成了現實。不過，劉文清知道，在科技飛速發展的時代，等著他和團隊的挑戰還有很多。

中心簡介

中國科學院安徽光學精密機械研究所環境光學研究中心是以國家環境安全戰略需求為導向，面向世界環境科學前沿，以環境光學新原理新方法研究為基礎，以先進環境光學技術與應用為重點，以環境污染物實時在線光學監測新方法、新手段、關鍵技術創新與系統集成創新為主線，在環境科技領域開展戰略性、基礎性、前瞻性的應用基礎研究和高技術創新研究等工作，解決環境監測領域基礎研究急需的高技術平臺，促進我國環境監測高新技術產業化發展。

自2004年以來，環境光學研究中心均被評為先進集體，數次被評為中國科學院合肥物質科學研究院先進黨支部；2008年被評為中科院創新文化建設先進團隊和科技奧運先進集體，并獲得北京奧運會殘奧會環境質量保障特別貢獻獎；2014年獲得第二屆夏季青年奧運會環境保護與應急指揮中心感謝，榮獲安徽省直屬機關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秀科技工作者、“萬人計劃”領軍人才、國家“百千萬人才工程”、全國三八紅旗手、全國巾幗建功標兵、科技奧運先進個人、中國科學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、安徽省先進工作者（勞動模范）、安徽青年科技獎、安徽青年五四獎章、省直機關十大女杰、省直機關優秀青年、省直機關優秀青年崗位能手、合肥市（青年）專業技術拔尖人才等國家、省、市表彰獎勵與榮譽稱號。