曲久輝：農(nóng)村飲用水砷氟污染需要廉價和方便解決方案
2014-04-17 16:07:37
admin
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據(jù)中國環(huán)境網(wǎng)2012年5月16日訊 科學家的內(nèi)心，好象特別難以走近。后天養(yǎng)成的嚴謹和審慎，使得他們的性格變得平實又堅韌。如同一扇巨大的門，巍峨聳立，擁有恰到好處的威嚴。篤信科學本身不應值得渲染的曲久輝，與之探討他實踐科學的規(guī)律，遠比探討他做了什么更有意義。
采訪他之前，他的學生告訴記者，曲院士和其他科學家相比，有兩個特點。一是，他在相當年輕的年紀就當選為中國工程院院士，那時他52歲。二是，他是為數(shù)不多沒有留學經(jīng)歷的土生土長的中國科學家。
他說，從認知到反饋是環(huán)境科技創(chuàng)新的基本過程。環(huán)境科學要求科學家在認識自然以及人類脅迫導致的自然變化中，找到一條解決問題的基本規(guī)律。
采訪曲久輝，他和記者首先談起的，不是自己做的研究內(nèi)容，而是哲學?！罢軐W指導科學?！彼溺R片背后折射出眼睛里的睿智。
他侃侃而談，環(huán)境科學是一門面向復雜體系的學問。它直接面對的是解決實際問題，它要求科學家必須要在認識自然以及人類脅迫導致的自然變化中，找到一條解決問題的基本規(guī)律。
環(huán)境科學難，難在缺乏一個普遍規(guī)律。這是因為，在歷史長河里，人類積淀了對化學、物理學等基礎科學的豐富知識，建立了無數(shù)個原理、定理、定律等基本科學規(guī)律。然而環(huán)境科學作為一門年輕的學科，因其可變化的因子太多，找到一個普遍規(guī)律太難了。
“實踐—認識—再實踐—再認識：在實踐中發(fā)現(xiàn)科學問題，用科學發(fā)現(xiàn)支撐技術創(chuàng)新和工程應用?！鼻幂x用這句話回答了自己如何用哲學來指導自己的研究。
“舉一個例子，我的研究始終圍繞著實踐和認知的關系。比如水處理技術，針對某個需要治理的實際污染問題，我們首先要認識問題是什么，其中的關鍵科學問題是什么，并基于此選擇與之適宜的技術，再采用恰當?shù)墓に嚕?后付諸于工程運用。工程運用也不是*終的完結，其結果不僅可以檢驗認識的正確與否，還要在工程實踐中發(fā)現(xiàn)新的科學問題，并如此往復。這不恰好是一種認知和實踐關系的完美體現(xiàn)嗎？”
中國乃至世界上很多水廠都面臨一個重大的工藝技術難題——如何同時保證飲用水的COD（化學需氧量）達標，又能*大限度地控制有毒副產(chǎn)物的生成風險？
曲久輝和其研究團隊采用的就是以認知指導實踐的思路。例如，在他們解決此類問題的多種路徑中，有一種是采用強化絮凝吸附的方法。首先，他們將特定原水中的天然有機物進行形態(tài)分類，同時將鋁鹽絮凝劑的多種形態(tài)與有機物的不同形態(tài)進行反應，從而確定了絮凝劑與目標有機物之間的形態(tài)匹配關系，揭示了消毒副產(chǎn)物優(yōu)勢前驅(qū)體去除的分子機理，研制出具有watechliuhede作用效果的復合凈水藥劑，建立了以過程認知為基礎的高效水處理新工藝。
在此過程中，他們發(fā)明了多項核心技術，形成了基于形態(tài)學原理優(yōu)化飲用水處理工藝的新理論和新思路，并成功地將這一思路和工藝技術應用于多個大中型凈水廠，開辟了凈水廠工藝效率提升的新途徑。
科學研究好比一間幽暗無比的黑室。在毫無規(guī)律和跡象的情況下，摸清研究對象的本質(zhì)，如同光束打開真理的大門。這就是為什么有的科學家研究出的成果，在現(xiàn)實情況下卻解決不了問題。實驗室的研究畢竟不等同于真實環(huán)境，在實驗室能成功的實驗經(jīng)受不住真實環(huán)境的檢驗。恰恰就是這樣的研究沒有摸清事物的本質(zhì)，在偶然的情況下能成功，在復雜環(huán)境狀況下就不一定能解決問題了。
他說，科學需要有一種不斷思考的獨立精神。由此在對待科學研究時，他始終懷有質(zhì)疑和批判的態(tài)度。
對于科學家而言，若在研究領域做出與眾不同的成果，必然要有創(chuàng)新精神。曲久輝說：“不論我行還是走，思考成為我的一種習慣。我認為這是一種獨立人格的體現(xiàn)?！?BR> 他給記者舉例子。時常在一些學術交流會議上，他對國外水處理的先進做法總是認真聆聽。但是他反感的一個詞是“應該”！傳授先進經(jīng)驗的人在交流結束時強調(diào)，我們中國也應該怎樣?！安皇菄獗蛔C明先進的做法，我們就‘應該’去怎么做?？茖W需要反思，需要有批判主義精神。再先進的做法也要結合實際情況?！?BR> 2008年秋季，河南商丘段大沙河發(fā)生嚴重的水體砷污染，污染水體涉及河流、運河、池塘等，污染范圍橫跨河南、安徽兩省以及商丘、周口和亳州三市，污染對沿岸居民的生產(chǎn)生活、特別是飲用水源的水質(zhì)安全構成嚴重威脅。
事件發(fā)生后，環(huán)境保護部迅速組織水處理的權威專家進行商討。
開會時，各個水處理的專家們提出了幾套方案。曲久輝的同事、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心的楊敏也參與了會議。眼看著就要定下方案，長期跟隨曲久輝研究砷污染的楊敏著急了。前幾個發(fā)言的專家，其方案各有利弊，但眼下似乎中科院的方案更有成功的可能。楊敏“騰”地站起來說：“給我兩分鐘時間，讓我說說中科院會怎么做?！?BR> 短短兩分鐘，他只談了兩點，一是中科院關于砷污染的研究成果，二是結果會怎樣。會議*終決定，讓曲久輝院士和他的團隊挑起這個危機解決的重擔。
很快，曲院士及其團隊迎難而上。
那么，科學家如何解決環(huán)境突發(fā)事件呢？曲久輝帶領團隊做了三件事情。一是摸清現(xiàn)場狀況，包括基本數(shù)據(jù)，比如水流速，污染面積，水中砷濃度；二是制訂方案，他們找來幾個大水桶，就在事故地的邊上現(xiàn)場做實驗，把以往的砷污染處理經(jīng)驗加以靈活運用，然后提出了經(jīng)濟有效、安全可靠的工程方案；三是設計工藝，并現(xiàn)場參與指導工程實施。
治理結果非常成功。他們不僅消除了大沙河砷污染威脅，而且還成功治理了諸多被累及的池塘、溝渠、小河等砷污染水體。*重要的是，他們的技術方案和工程措施沒有給河流生態(tài)和沿岸環(huán)境造成任何不良影響。有專家驚嘆：“如此大規(guī)模的砷污染成功治理，在國內(nèi)外還是第一次。”
“對砷污染的治理研究來源于一次學生實驗的報告，我很快找到靈感，這也許能用于解決砷污染的問題?！鼻幂x告訴記者說。對于不了解砷污染治理的人來說，砷污染的治理難度是超越人們想象的。全世界有無數(shù)科學家致力于攻克砷污染的難題，但是鮮有人邁過這道山峰。
難在哪里？
曲院士解釋道：砷在水中有兩種形態(tài)，一種是三價砷，一種是五價砷。在處理過程中，五價砷可以用吸附方法直接去除，但對三價砷必須先向水中投加氧化劑或通過其他氧化方式，將其氧化為五價形態(tài)才能被吸附去除。
有一次，學生在做一項關于吸附劑的實驗時，無意中發(fā)現(xiàn)磷的干擾特別大。在報告給曲久輝實驗中產(chǎn)生的問題時，曲久輝腦子中的靈光忽然閃現(xiàn)，這個發(fā)現(xiàn)或許能解決困擾科學家許久的砷污染問題。
再繼續(xù)深入地實驗下去，他們發(fā)現(xiàn)，一種可變價態(tài)的氧化物可以在其表面將三價砷迅速地轉化為五價形態(tài)，當這種氧化物與另一種高吸附砷的氧化物復合時，可實現(xiàn)對水中砷的一步去除。他們將實驗結果轉化為發(fā)明的新材料。難能可貴的是，這種新材料成本很低，但是消除砷污染效果非常好，多年來都無需更換。對于工程運用來說，新材料成本低無疑對實踐是巨大的福音。正是由于科學家的不斷努力，才用*小的代價換得了*優(yōu)的成果。
曲久輝的觀察和思考并沒有就此停止。他又敏銳地意識到，對除砷原理和方法的發(fā)展有可能解決其他的水處理難題。通過潛心研究，他們發(fā)現(xiàn)，利用類似的反應過程和具有豐富表面羥基表面的金屬氧化物，可以有效去除水中的氟。與砷去除不同的是，他們成功地解決了氟與處理材料高效絡合并從絡合態(tài)巧妙轉化為吸附態(tài)的原理和技術問題。據(jù)此，曲久輝的研究團隊發(fā)明了除氟新材料、新工藝和全新反器，使氟污染水處理技術產(chǎn)生了實質(zhì)性的突破。他們又進一步將除砷除氟原理和方法融合，開發(fā)出砷氟同時去除的凈水材料和技術系統(tǒng)。在認知—求證—實踐—反饋的創(chuàng)新過程中，曲久輝不斷攀升到一個又一個新的科學技術起點。
他說，我愿意毫不保留地把我的知識傳遞給需要的人們，只要他們覺得有用。
一本《水處理電化學原理與技術》是曲久輝院士嘔心瀝血的著作。在這本書里，他把多年來自己的研究成果，用嚴謹而又易于理解的表達方式撰寫出來?！斑@是一本電化學水處理專著。有不少水處理企業(yè)借鑒了書中所述的原理和方法，解決了很多水處理難題?！鼻幂x語氣輕松道。
實際上，本已經(jīng)申請和獲得專利的多種研究成果，是應該要求技術使用回報的，但很多時候曲久輝并沒有這樣做。他認為，能讓更多的人從書里受到啟發(fā)，并能自覺地進行環(huán)境治理絕對是一件功德無量的事情。
“我不保留我的研究成果，因為它們來自于國家的支持和納稅人的資助，成果應該服務于社會和人民。同時，環(huán)境保護是一項公益性事業(yè)，這也決定了我研究成果的公共服務屬性?！鼻幂x說。根據(jù)這本書里提出的原理和技術方案，有的企業(yè)根據(jù)具體工程需要進一步開發(fā)出實用水處理工藝和設施，在實際運行中他們發(fā)現(xiàn)了問題后，也會把問題反饋給曲久輝的研究團隊。
曲久輝認為：“企業(yè)在實踐中給我提出的問題，恰恰是我在實驗室中無法發(fā)現(xiàn)的，更是已有科學文獻中沒有報道的，也是我們凝煉科學問題的重要來源。因此，我非常愿意和企業(yè)討論他們遇到的技術難題，也愿意回答我所了解的知識?！?BR> 作為一名科學家，造福人民是他心中恒久的宗旨。“我們在關注城市問題的時候，*容易被遺忘的是那些貧困和偏僻的地區(qū)。”曲院士感慨萬千地介紹，有些地區(qū)還在使用著劣質(zhì)的水源，甚至沒有任何處理設施，或由于找不到一種廉價和方便的水處理方法而飲用不合格的水，有很多人因此而致病甚至致殘。
“我曾經(jīng)在云南和山西的艱苦地區(qū)，看到一些農(nóng)民由于砷中毒致使皮膚粘膜病變、角質(zhì)化或疣狀增生等，他們貧困而無助。我們曾經(jīng)與全球健康與教育基金會合作，為山西的一個村子捐贈建設了飲用水處理站，讓當?shù)氐霓r(nóng)民喝上了潔凈的水。當水站啟動運行時，他們敲鑼打鼓地歡迎我們，用*淳樸和真誠的方式感謝我們！”曲久輝始終關心農(nóng)村飲水安全，特別關注農(nóng)村飲用水的砷和氟污染問題，這實際上也是世界范圍內(nèi)普遍存在但尚未有效解決的重要水質(zhì)難題之一。
誰能想到，理工科出身的他，曾經(jīng)到了迷戀文學甚至想報考新聞專業(yè)的地步?？伤f：“我喜歡水，它無形而又有形，它溫柔而又暴力?！彼?終決定以研究水為終身己任，也是因為這是一種有益于人民群眾的事業(yè)。
“我沒有后悔放棄文科，因為我覺得科學是需要從不同角度去思考的?！笨v然與文科失之交臂，《論人類不平等起源》、《社會契約論》、《愛彌兒》、《懺悔錄》等著作，都給了曲久輝很大的啟發(fā)。后來，他又讀了狄德羅、伏爾泰等啟蒙思想家的作品。他認為：人是需要啟蒙的，尤其是一直處于混沌狀態(tài)的人。閱讀有關自然哲學書籍，深刻影響了他后來對科學研究的形態(tài)認識、邏輯設計和辯證思維。在一片汪洋書海中，他*喜歡的兩部文學作品，一是羅曼羅蘭的《約翰·克利斯朵夫》，一部是盧梭的《懺悔錄》。
研究水，熱愛水，水是曲久輝*衷愛的物質(zhì)。他賦予了水如此的浪漫：“水流淌著悠久的歷史，傾其浩瀚情懷記載千古興衰、萬世演進的足跡；水蘊育著燦爛的文化，在奔騰與小憩間融匯并創(chuàng)造了遠古至今的文明；水書寫著浪漫的詩篇，用豪邁、善美、深沉和無畏滋育了普世相依的生靈；水彈奏著優(yōu)美的樂章，以變幻莫測之音演繹了經(jīng)天緯地的藝術?！?BR> “曾經(jīng)，我以為已經(jīng)爬過了幾座小山，現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)，前面的山一座高過一座?！边@是在2009年被評選為院士后，曲久輝發(fā)自內(nèi)心地表達。如今，在水質(zhì)與水污染控制的理論和實踐的探索之路上，曲久輝又開始向科學的高峰繼續(xù)攀登了。