吹響中國環(huán)境風險監(jiān)測的“哨聲”

專家簡介

張大奕，吉林大學新能源與環(huán)境學院教授，國家級海外人才計劃獲得者。長期從事環(huán)境污染物毒性與生物安全的快速檢測技術開發(fā)和在線監(jiān)測設備研制工作。主要理論創(chuàng)新包括污染物誘導毒性應激響應的調(diào)控機制、基于全細胞生物傳感器-生物拉曼光譜耦合的環(huán)境風險溯源原理、病原體生物風險跨生態(tài)屏障機制與溯源原理等；主要技術創(chuàng)新包括基于染色體修飾的全細胞生物傳感器構(gòu)建方法、基于傅立葉紅外（FTIR）和拉曼（Raman）光譜的污染物快速檢測技術、快速甄別環(huán)境污染物濃度/毒性/人體健康風險的在線檢測技術、病原體超快速光譜檢測技術等；主要應用創(chuàng)新包括多種商業(yè)化全細胞生物傳感器、在線式有機污染物微萃取檢測儀、智能一體化環(huán)境病毒在線檢測儀等。

“吹哨人”（Whistleblower）起源于英國警察發(fā)現(xiàn)有罪案發(fā)生時吹哨子以引起同僚和民眾注意。由此延伸，當前“吹哨人”概念，往往是指發(fā)現(xiàn)危機預兆后，第一時間發(fā)出預警信號，以期待引起政府、社會或者他人迅速警惕，并采取積極應對行動。因為吹哨人的存在，人們得以在危機發(fā)生前采取措施，從而規(guī)避或者最大限度減少傷害和損失。

在中國的環(huán)境安全領域，張大奕教授便是這樣一位“吹哨人”。少年求學、海外深造、歸國報效，過往20余年里，他始終致力于環(huán)境污染物與生物風險的快速檢測技術開發(fā)和在線監(jiān)測設備的研制工作。

生態(tài)環(huán)境是關系民生的重大社會問題，環(huán)境風險評估是生態(tài)環(huán)境管理的重要環(huán)節(jié)，也一直是國際科學前沿和研究熱點。在這條艱苦卓絕的科研道路上，張大奕總是沖在最前面的人。然而，沖在前面同時便意味著——他需要吃更多的苦，突破更多的技術壁壘，遭遇更多的艱難險阻，解決前人沒有能解決的“疑難雜癥”。

——題記

科研報國正當時

——“科技工作者一定要勇做突破學科前沿的奮進者、敢做面向國家重大需求的實踐者、甘做為人民服務的奉獻者。”

45歲的張大奕身上貼著若干個獨具個性的“標簽”：能寫出一手精巧合律古詩詞的“文藝青年”，清華園里攻讀十載完成本碩博連讀的清華博士，歷經(jīng)9年英倫深造時光、得到世界名校熏陶與磨礪的“海歸”，在環(huán)境事故突發(fā)時經(jīng)常第一時間出現(xiàn)在第一現(xiàn)場的“逆行者”……

這是一位拒絕平庸的中年人，他堅信唯有激流勇進、不畏艱險，方能中流擊水、抵達目標。多年海外留學與工作經(jīng)歷的浸染，讓他具有了幾分西方式的直率與坦誠，但在舉手投足間，依然不難發(fā)現(xiàn)，刻在他內(nèi)心深處的那種屬于中國傳統(tǒng)知識分子的風骨與擔當。

28年前，中國正在改革開放經(jīng)濟增長的快車道上疾馳。彼時，在經(jīng)濟大發(fā)展的背景下，環(huán)境科學還不是一門顯學，沒有引起國人足夠的重視。但是張大奕的父親敏銳地意識到，世界上任何一個國家在加速工業(yè)化和城市化的進程中，難免要以犧牲環(huán)境為代價。自然資源的過度開發(fā)、環(huán)境惡化和生態(tài)破壞，加之13億基數(shù)之上人口的不斷增長，未來會讓中國面臨日益沉重的壓力。到那個時候，解決環(huán)境污染等問題就會成為國家可持續(xù)發(fā)展的關鍵。為此，在父親的建議下，“文藝青年”張大奕放棄了對文學的追求，考取清華大學環(huán)境學院，后來師從我國知名環(huán)境學家李廣賀教授，研究地下水中污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。

2009年，博士畢業(yè)后的張大奕開啟了英倫深造的生涯，先后在謝菲爾德大學、蘭卡斯特大學學習與工作，一頭扎進了世界尖端科技的海洋，爭分奪秒地汲取著營養(yǎng)。這段經(jīng)歷讓他獲益匪淺，如同為他的科研世界打開了一扇窗，讓他呼吸到新鮮的空氣，欣賞到了別樣的風景。

也正是在英國，張大奕意識到自己從前所研究的水文地質(zhì)方向有點“傳統(tǒng)”，因為“能解決的問題基本都已經(jīng)解決了，國家層面和專業(yè)層面的需求似乎沒有那么迫切”。通過對國家未來5～10年的發(fā)展需求進行調(diào)研，張大奕認為土壤和地下水污染防治將是一個與時俱進的新課題。作為世界上最大的發(fā)展中國家，中國需要先進的土壤和地下水污染監(jiān)測和管控技術，與之相關的人才一定會成為社會亟需。

擇己所長，擇世所需。國家的需求就是科技工作者沖鋒的方向。于是，張大奕做出了一個大膽的決定，將自己的研究內(nèi)容從原來偏向傳統(tǒng)水文地質(zhì)的污染物遷移轉(zhuǎn)化機制轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)境污染物的在線檢測和風險評估。張大奕明白，作為環(huán)境健康風險的評估者，最大的職責就是爭取在那些潛在的風險還沒有造成大規(guī)模破壞之前認識其可能的危害，并尋找出對策。

當然，困難總是時時刻刻存在的，張大奕當時遭遇的最大瓶頸便是跨方向帶來的知識鴻溝。“雖然都屬于環(huán)境科學，但是從水文地質(zhì)到環(huán)境檢測，還是有著很大不同，需要惡補的功課非常多。首要的就是分子生物學。”張大奕解釋道，水文地質(zhì)涉及更多的是模型計算，而環(huán)境污染物的在線檢測和風險評估，則是以分子生物學為核心，“我的生物學儲備幾乎是一張白紙，必須抓緊時間把這塊內(nèi)容從零開始補上來。”

做學問沒有捷徑，張大奕選擇了最“笨”的方式。在最初的兩年時間里，他將博士后工作之余的所有時間都用在了圖書館里面自習，鉆研國外的生物學專著，從生物學基礎一直到最新的前沿生物技術，他一年啃完了20多本“大部頭”。這讓張大奕在不知不覺中完成了從“業(yè)余”到專家的華麗轉(zhuǎn)身。

經(jīng)過兩年的痛苦“折磨”，張大奕迎來了在英國的第一個突破。2011年，他設計并制作出一款全細胞生物傳感器，用以評估環(huán)境中石油烴的風險，獲得業(yè)內(nèi)的良好反響。之后的兩年間，張大奕每天泡在實驗室里將近20個小時，沉浸在做不同的分子生物學實驗中，制作多種類型的生物傳感器，用來檢測不同的污染物及其毒性。

2013年，張大奕來到蘭卡斯特大學任教。成為一個獨立項目負責人，他有了更多根據(jù)自己的想法開展研究的自由。“回顧之前在英國的工作，我反思最初考慮得還不夠全面。生物傳感器只是一個檢測設備的元件，并不是檢測設備全部。只把目光停留在傳感器上是遠遠不夠的。”因此，張大奕在蘭卡斯特大學期間，除了繼續(xù)開發(fā)新型生物傳感器外，還做了比較多轉(zhuǎn)型于設備化的工作。

機會總是留給有準備的人。在環(huán)境科學的探索領域里，張大奕正是這樣一個時刻準備著的人。他在研究上一直保持著活躍，源源不斷做出了一系列杰出的原創(chuàng)性工作，不僅躋身于國際研究的前沿行列，同時也用他的表現(xiàn)贏得了國外同行對于中國科研工作者的尊重。

與此同時，一腔赤子情懷的張大奕時刻關注著國內(nèi)環(huán)境科學技術的發(fā)展。正如當初他所判斷的，隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，城市化和工業(yè)化進程不斷加快，環(huán)境污染日益嚴重，國家對環(huán)保的重視程度也越來越高，正積極探索代價小、效益好、可持續(xù)的環(huán)境保護新技術與新道路。

2016年，國家針對土壤和地下水的污染問題出臺了《土壤污染防治行動計劃》。這個計劃的出發(fā)點是保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和人居環(huán)境安全，核心是改善土壤環(huán)境質(zhì)量，促進土壤資源永續(xù)利用。土壤與地下水的污染檢測與治理一向是全球性的難題，不過歐美國家已經(jīng)走過近百年的研究道路，有了較成熟的應對模式，而中國的土壤與地下水環(huán)境研究才剛剛起步，“一窮二白”。

在海外的幾年時光，張大奕明顯感受到了西方發(fā)達國家對中國的科技封鎖與圍剿，同時也目睹了中國科技界對于人才的渴求和招募。越來越多重量級的海外人才紛紛回國發(fā)展，這些戰(zhàn)斗在科研第一線的人才在歸國的同時也把國際標準和國際前沿思想帶回了國內(nèi)。盡管身在國外多年，但是張大奕和國內(nèi)一直保持著聯(lián)系與合作，也一直密切關注著國內(nèi)環(huán)境科學領域的發(fā)展。

2017年年初，恩師的一個越洋電話令張大奕的似箭歸心更加堅定。“當時老師的話并不多，但那一句‘祖國現(xiàn)在需要你’就足夠了！”張大奕表示，“我在清華是環(huán)境工程專業(yè)出身，一直接觸水文地質(zhì)領域，對土壤比較了解。在英國做的工作，又以環(huán)境污染物的檢測和風險評估為主。我希望能夠利用對國外前沿技術的了解，再結(jié)合我在國內(nèi)的研究基礎，針對中國現(xiàn)階段發(fā)展中土壤和地下水污染的特性，開發(fā)出適合中國的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的檢測設備和風險評估方法，能夠早一天走到國際的前列”。

2018年6月，張大奕毅然放棄了國外的優(yōu)厚待遇全職回國從零開始。多年的海外經(jīng)歷讓他養(yǎng)成從更長遠的方向考慮問題的思維習慣，從未來的角度來判斷今天的決策是否正確，但在張大奕內(nèi)心，科研報國這件事沒有第二個選項。

用平生所學報效家國——正是張大奕年少時的志向。他說：“在這樣一個偉大的時代，如果國家需要我時，我卻沒能為祖國偉大復興的進程盡一份力，這才是人生無可彌補的遺憾！”

破解新時代環(huán)境難題

——“我們創(chuàng)造了很高的GDP，但怎樣才能把經(jīng)濟上的繁榮轉(zhuǎn)化為幸福感，造就一個和諧、安全、健康的社會？”時代在與時俱進，問題也在隨之不斷地迭代更新，擺在以張大奕為代表的環(huán)境科技工作者面前。

“綠水青山就是金山銀山！”隨著經(jīng)濟水平的飛速提升，山清水秀、安全健康的生態(tài)環(huán)境，承載著人民群眾對于美好生活的向往，提振著人民群眾的獲得感和幸福感。這既需要國家從法律法規(guī)層面搭建整體框架，更需要千千萬萬名從業(yè)者盡快提升科學技術水平，積極地投身到環(huán)境生態(tài)建設的領域中去。

土壤與地下水污染具有隱蔽性、長期性和難恢復性的特點，相關問題的解決面臨著眾多挑戰(zhàn)，包括污染物的分析與識別、毒性的診斷與表征、微生物群落與響應的解析，以及科學有效的修復等。張大奕認識到如果只是簡單地做些理論研究是遠遠不夠的，還需要將科研成果有效地轉(zhuǎn)化為“工具”，以應對國家發(fā)展中亟待解決的環(huán)境問題。

時代的考題常考常新。張大奕回國之后，首先厘清了中國環(huán)境污染物檢測和風險評估的技術痛點。在他看來，之前傳統(tǒng)的檢測手段都是在實驗室里完成的，但實際上污染是個動態(tài)過程，需要在線監(jiān)測設備在現(xiàn)場對污染物的實時變化，以及對可能出現(xiàn)的突發(fā)性污染事件做出及時反饋。這種在線監(jiān)測設備對于智能化、自動化、集成化水平的要求非常高。另外，高端檢測設備的先進技術和核心部件大多數(shù)依賴于國外，不可避免地會遇到“卡脖子”的風險，而土壤和地下水的數(shù)據(jù)均屬于國家機密，如果使用國外芯片或者國外的數(shù)據(jù)傳輸模式的話，很有可能會造成資料泄露，帶來國家安全方面的隱患。

考題既出，張大奕下筆破卷。他將在英國學到的新知識、新技術和新工藝，有針對性地同中國的實際情況進行了深入融合，隨之提出了新的檢測技術理念和解決在線檢測問題的技術方案，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)和自主生產(chǎn)能力的核心部件，一舉打破國外的壟斷。

“我們檢測的核心目的是要識別出環(huán)境當中污染物的種類、數(shù)量、含量、危害，傳統(tǒng)環(huán)境風險監(jiān)控與評估技術大多針對單一介質(zhì)中的單一環(huán)境風險因子，現(xiàn)在我們國家面臨著嚴峻的環(huán)境污染問題，出現(xiàn)很多新污染物及特征性污染物，已有檢測技術具有操作復雜、成本高、周期長等局限性，難以準確評估復合污染風險，無法精準追溯風險來源。”張大奕解釋道。

針對現(xiàn)有生物傳感器檢測目標污染物數(shù)量少、特異性和靈敏度不足的問題，張大奕提出了調(diào)控子基因堿基修飾和調(diào)控蛋白三維空間構(gòu)型優(yōu)化的生物傳感器構(gòu)建新方法，通過基因工程修飾和調(diào)控蛋白定向進化的方式，成功構(gòu)建了多環(huán)芳烴、石油烴和生態(tài)毒性生物傳感器，拓展了生物傳感器的應用范圍，并將檢測靈敏度由2～5mg/L提升到0.1mg/L，檢測時間由24～48小時減少到2小時，實現(xiàn)了污染物含量和毒性的快速精準測定。

針對單獨使用生物傳感器或生物光譜技術無法識別復合污染條件下的生態(tài)風險來源這一技術局限，張大奕提出了“生物傳感-生物光譜”耦合的環(huán)境風險因子溯源技術理念，并開發(fā)了系統(tǒng)性解決方案。他帶領團隊通過開發(fā)正則化分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡回歸算法，解決了傅立葉紅外（FTIR）和拉曼（Raman）光譜大數(shù)據(jù)處理難題，建立了可以全譜分析和自動分類的光譜解析支持向量機（SVM）模型，實現(xiàn)了基于生物光譜學的典型污染物快速自動識別。這一技術成功用于環(huán)境樣本中不同類型微塑料的自動檢測與分類。通過開發(fā)深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡算法，張大奕解決了生物傳感細胞復雜光譜特征峰深度解析難題，不僅可以甄別典型污染物造成的生物傳感細胞光譜變化，還可以準確識別出活性氧生成、DNA損傷、蛋白活性抑制和細胞膜損傷4種典型毒性機制造成的細胞損傷特征，區(qū)分六價鉻、銅等重金屬和多環(huán)芳烴、農(nóng)藥等有機污染物的毒性機制，在復合污染物條件下精準識別毒性來源（風險溯源準確率88.5%），具有通量高（同時檢測96～384個樣品）和速度快（lt;10秒/樣品）等特點，適用于復雜環(huán)境樣本中多種污染物生態(tài)毒性的快速甄別和風險精準溯源。

針對現(xiàn)有環(huán)境風險監(jiān)控預警設備對國外技術依賴度較高、核心元器件國產(chǎn)化水平亟須提高、靈敏度和可靠性亟盼增強等應用難點，張大奕創(chuàng)新性地提出了生物梯度擴散薄膜理念，采用細胞印刷技術將生物傳感細胞固定于梯度擴散薄膜中，利用梯度擴散薄膜測定可溶態(tài)污染物含量、生物傳感細胞信號測定污染物毒性水平、拉曼生物光譜信號甄別毒性機制，構(gòu)建了商用化的生物梯度擴散薄膜芯片，解決了拉曼光譜儀光柵國產(chǎn)化技術難題，優(yōu)化了光纖光子檢測器和光纖拉曼光譜儀的檢測靈敏度和精確度，研制出模塊化的生物熒光與光譜檢測元器件、環(huán)境樣本自動采集系統(tǒng)，開發(fā)出“生物傳感-生物光譜”耦合的“污染物生態(tài)毒性在線檢測設備”。這一設備的關鍵模塊均為自主研發(fā)，實現(xiàn)了土壤和地下水修復過程中污染物實時在線監(jiān)控，有效支撐地下水水質(zhì)長期監(jiān)控、河流監(jiān)測斷面重金屬水質(zhì)在線監(jiān)測、污染場地修復工程過程中地下水質(zhì)量動態(tài)監(jiān)控等工作，避免了被西方國家“卡脖子”的隱患。

自古至今，耕地涉及天下溫飽和國家穩(wěn)定。土壤安全便是保障國家糧食安全與生態(tài)環(huán)境安全的重要基礎。但當前，中國土壤污染的區(qū)域性、流域性問題對食品安全、人居環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴重威脅。土壤修復成為打好“凈土保衛(wèi)戰(zhàn)”的核心任務，也是實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)和美好人居環(huán)境、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設的基礎性工作。

在張大奕看來，土壤退化是自然環(huán)境變化與人為因素共同作用的結(jié)果，但退化土壤地區(qū)極端惡劣的自然環(huán)境，是土壤退化的決定性因素和生態(tài)修復的關鍵性掣肘。“所謂極端環(huán)境指的就是不適合人類和動植物生存的環(huán)境，比如說西北地區(qū)的沙漠、青藏高原、東北地區(qū)鹽堿地等。針對極端環(huán)境地區(qū)的生物修復，我們國家也有著巨大的需求。”張大奕介紹，“在這種極端環(huán)境下，土壤、動植物和微生物面臨嚴酷的生存挑戰(zhàn)。自然土壤缺乏微生物支持的生態(tài)系統(tǒng)，如同‘無根之木、無源之水’，不具備草本和木本植物生存所必需的營養(yǎng)條件，導致傳統(tǒng)生態(tài)修復技術成本居高不下，且草木成活率低。”

張大奕認為，國內(nèi)外傳統(tǒng)的以植樹造林為主要手段的生態(tài)修復技術，從原理上并不適宜于可持續(xù)性進行退化土壤的生態(tài)修復。退化土壤生態(tài)修復行業(yè)需要具有革命性和創(chuàng)新性的技術，即通過評估生態(tài)系統(tǒng)自然承載能力，設計符合自然規(guī)律的修復目標，從生態(tài)底層開始修復，逐步恢復生態(tài)系統(tǒng)成員、功能與景觀，輔以適當?shù)亩唐谌斯ゐB(yǎng)護，形成具有自我恢復能力和自然平衡的人工生態(tài)系統(tǒng)。

在過去的幾年里，張大奕和團隊一起利用荒漠藻為先鋒拓殖生物，以人工誘導藻類土壤生物結(jié)皮技術為核心，以藻草灌（-喬）三元或藻蘚草灌（四元）組合為基礎工藝，因時因地運用環(huán)境生態(tài)工程手段或措施，快速恢復生態(tài)系統(tǒng)基礎功能，達到改良土壤和恢復景觀功能的目的。為了實現(xiàn)這個目的，張大奕帶領團隊成員奔赴西北、西藏等極端環(huán)境地區(qū)，歷經(jīng)兩年時間采集了大量的自然生物土壤結(jié)皮樣本，從中篩選出了一批適合于青藏高原等地區(qū)土壤生態(tài)修復的荒漠藻種，并在拉薩地區(qū)開展了一系列荒漠藻種大規(guī)模人工培育養(yǎng)殖、現(xiàn)場噴播營造、長期監(jiān)測運維的工程示范與驗證性工作，取得了關鍵技術突破，讓生物結(jié)皮快速穩(wěn)定地浮現(xiàn)在茫茫沙海之上，發(fā)揮了固沙、成土、培肥、育草、固碳、修復生態(tài)系統(tǒng)的作用。這種神奇的技術遵循退化土壤生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境現(xiàn)狀和自然演替規(guī)律，通過人工篩選、優(yōu)化、擴繁、定植和養(yǎng)護等工程手段，強化自然恢復過程，可將自然環(huán)境下數(shù)十年，甚至上百年才能完成的自然恢復過程縮短至數(shù)月之內(nèi)。

“這是一個有效的、原創(chuàng)性的退化土壤修復新思路，為我國土地整治事業(yè)的發(fā)展提供了新的手段和方法。”說到這項成果，張大奕難掩興奮之情，“未來我們要向全國的極端環(huán)境地區(qū)進軍，把一些原本廢棄的土地變成耕地，這將有助于解決我們國家的糧食安全問題，是一個利國利民的大事！”同時，因為極端環(huán)境下土壤退化的問題不光是中國的問題，也是當今全球共同的難題，張大奕和他的同事們在這份沉甸甸的試卷上，給出了獨樹一幟的中國答案，讓全世界認識到了中國人的“解題”能力。

把環(huán)境科學的論文寫在大地上

——“我們的目標是一邊做最尖端的科研，一邊解決最實際的問題。”

環(huán)境污染物檢測和風險評估，是新時代面前一個充滿挑戰(zhàn)的大命題。習近平總書記一直鼓勵科研人員要把“論文寫在祖國的大地上”，張大奕對此深以為然。正所謂“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，實干興國是張大奕一以貫之的主張。

“我們環(huán)境領域和其他基礎學科不太一樣，搞化學或者物理學的科學家，可能在實驗室里面就能把工作做好，但是環(huán)境學科是一個應用型學科，最核心的任務是解決國家面臨的實際問題，只是在實驗室里悶頭做科研，對于解決環(huán)境問題的幫助是有限的。”在張大奕看來，環(huán)境科技工作者的實驗室應該建在田間地頭、山水之間，建在環(huán)境事故發(fā)生的第一現(xiàn)場。

為了科研，張大奕經(jīng)常天一亮就跑到野外去采樣，一直到天黑了才回來。野外的環(huán)境條件艱苦，交通尤為不便，“我們往往要負重徒步很長的路，因為既要攜帶采樣設備，還需要搜集土壤和水體樣品，可能出門時候的背包是10公斤，回來就變成30公斤了”。

由于工作的特殊性質(zhì)，遭遇突發(fā)的應急性環(huán)境事故時，哪怕是半夜三更，一個電話，張大奕和同事們也總要在第一時間趕到現(xiàn)場，根本不會考慮是不是下班時間或者正在休息。“因為突發(fā)性事故之后，我們?nèi)绻荒艿谝粫r間到現(xiàn)場檢測的話，就會讓事態(tài)發(fā)展產(chǎn)生很大的不確定性”。

4年前，一場新冠疫情席卷而來，成為中華人民共和國成立后傳播速度最快、感染范圍最廣、防控難度最大的一次重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件。黨中央和國務院高度重視，于疫情暴發(fā)后不久即緊急啟動“新型冠狀病毒傳播與環(huán)境的關系及風險防控”重大攻關專項，由中國工程院直接領導，多達20余位相關領域院士參與其中。張大奕主動承擔起項目前方聯(lián)絡組組長的任務，不懼風險，奔赴武漢市疫情最前線開展工作，多次深入火神山、雷神山等收治重癥患者的定點醫(yī)院和方艙醫(yī)院等高風險區(qū)域，了解疫情現(xiàn)狀，獲取大量疫情防控一線的第一手重要資料，并制定了污水、大氣、醫(yī)療垃圾等環(huán)境監(jiān)測采樣現(xiàn)場工作方案。

由于事發(fā)突然，當時人們對新冠病毒的特點還不了解，沒有經(jīng)驗可循，全國上下都處于十分恐慌的狀態(tài)，前線工作更是面臨著巨大的技術挑戰(zhàn)和心理壓力。看似簡單的采樣并不容易，“臃腫”的防護服給工作造成了極大不便。平常兩個小時能完成的采樣工作，那時至少需要五六個小時。在第一線忙碌還會遇到一些緊急的突發(fā)情況，例如防護破損、樣品噴濺、設備故障等。但就是在這樣艱難而又危險的條件下，張大奕帶領前線科研人員逐步建立起環(huán)境樣品病毒富集與分析的標準方法，在武漢一線醫(yī)院、方艙等高風險區(qū)域采集氣、水、土、固表等各類環(huán)境樣品1000余份，進而為新冠病毒的環(huán)境檢測和消殺策略提出建議。

在第一線的工作過程中，張大奕針對現(xiàn)有新冠病毒生物安全監(jiān)控預警技術依賴于操作煩瑣的人工樣本采集，難以滿足疫情防控常態(tài)化形勢下高密度監(jiān)控預警網(wǎng)絡的技術需求這一問題，結(jié)合自己的技術積累與創(chuàng)新，自主開發(fā)出國際首臺“智能一體化環(huán)境病毒在線監(jiān)控設備”和首套“新冠病毒在線監(jiān)控預警網(wǎng)絡”，為常態(tài)化疫情防控工作提供裝備支撐。此外，他在國際上首次發(fā)現(xiàn)醫(yī)院室外和排水系統(tǒng)周邊土壤中的新冠病毒RNA殘留現(xiàn)象，率先揭示了疫情聚集區(qū)氣溶膠、污水和土壤等外環(huán)境介質(zhì)的新冠病毒來源與分布特征；針對新冠病毒環(huán)境溯源問題，張大奕協(xié)助編寫了科技部《新型冠狀病毒溯源進展》藍皮書中“環(huán)境溯源”的相關章節(jié)，提出了“自然宿主—帶病毒環(huán)境介質(zhì)—人類”的新冠病毒起源傳播途徑，提交了《關于新冠病毒來源及環(huán)境傳播可能路徑假設的情況匯報》專報，明確提出了“新冠病毒來源地未定，可能來源于地球上任一野生動物或野生動物棲息地環(huán)境顯著改變地區(qū)”和“人類活動破壞生態(tài)環(huán)境是新冠病毒感染等新興傳染病暴發(fā)與傳播的關鍵因素”等學術觀點；定量分析了病原體生理因子與環(huán)境地質(zhì)水文參數(shù)對地下水系統(tǒng)中病原體遷移傳播的影響，評估了以新冠病毒為代表的30余種病原體在地下水系統(tǒng)中的傳播風險。

張大奕的出色表現(xiàn)有力地支撐了疫情期間新冠病毒風險評估與應急防控工作，也贏得了國內(nèi)外同行的稱贊與尊重。“真正要把一項技術，從實驗室最后成功做成一個成熟的設備或者一個可行的方案。這個過程要經(jīng)歷千辛萬苦，能夠堅持下來，確實很不容易！”一向不言辛苦的張大奕在回顧疫情期間的歷歷往事時也禁不住感慨，“但項目成果的取得，從來不是一個人的智慧所能推動的，是凝結(jié)了團隊所有人心血的結(jié)晶。整個團隊的共同努力才是成功的關鍵。”

張大奕不僅是位出色的科研學術帶頭人，更是一個優(yōu)秀的管理者。自2018年回國到今天已經(jīng)是第6個年頭了，這也是中國環(huán)境科學研究快速發(fā)展的6年，從最初的單槍匹馬、一窮二白到如今的兵強馬壯、意氣風發(fā)，張大奕帶領著自己的團隊，駛?cè)肓丝蒲懈咚俾贰?/p>

“團隊一方面要有能力，一方面還要有沖勁。”張大奕時常和團隊里的年輕人們談理想和抱負，“既然選擇了環(huán)境科學領域，就要做好吃苦的準備。肯定有很多的困難和坎坷，等著我們?nèi)ネ黄啤５瑯樱l最先經(jīng)歷了風雨，就一定會最先看到彩虹。”

在年輕人眼中，張大奕是團隊的“定海神針”，多少“難啃的骨頭”在他的思路想法面前都會迎刃而解。而在張大奕自己看來，創(chuàng)新不是心血來潮，更不是高大上的口號，而是憑借積淀，結(jié)合具體科研項目的需求，在工作中扎扎實實，遇到問題，解決問題。

張大奕認為，身為帶頭人要敢為天下先，在遇到瓶頸的時候能頂住壓力，知道帶領團隊往哪個方向走。“科研的過程就是不斷積累和突破，我們面對的每一個課題都有各自的特點和難點，所處的地理位置不一樣，地質(zhì)條件不一樣，甚至人文環(huán)境不一樣，所以每個方案都有各自的挑戰(zhàn)性。我們的工作就是這樣一個不斷摸索不斷創(chuàng)新的過程，往往這個過程也最磨煉人的意志！”張大奕如是說。

從20世紀90年代，到進入21世紀的前20年，隨著中國科技水平從“望塵莫及”走到與西方強國的“同臺競技”，作為年輕的科技突圍者，張大奕見證并親歷了中國科技界自立自強的加速度，尤其是在新冠疫情的危難之中，看到“有那么多人不顧自己的安危，為這個國家和民族拼命”，讓他對于中華民族的偉大復興充滿了信心，“我們中國人勤奮堅韌又聰明，只要樹立起強大民族自信，在科研道路上堅持不懈地奮斗下去，一定可以成為世界科技的領跑者！”