給大氣做CT的人 專訪院士劉文清

劉文清，1954年1月出生于安徽省蚌埠市，1975年進入中國科學技術大學物理系學習，主要從事環(huán)境監(jiān)測技術和應用研究，現(xiàn)任中國科學院合肥物質科學研究院學術委員會主任、安徽光學精密機械研究所首席科學家。他說：“如果環(huán)境管理是一座大廈，那么環(huán)境監(jiān)測就是頂梁柱，我們就是環(huán)境監(jiān)測的守望者。像醫(yī)生給病人做CT一樣，我們就是給大氣環(huán)境做CT的人。”  近日，劉文清院士接受了中央紀委國家監(jiān)委網(wǎng)站專訪，一起來了解一下這位院士吧。

在武漢抗疫戰(zhàn)場，有一個大氣環(huán)境監(jiān)測團隊在默默守護城市安全。由中國工程院院士劉文清帶領的武漢大氣環(huán)境立體探測實驗隊，持續(xù)對武漢城區(qū)和定點醫(yī)院、方艙醫(yī)院、隔離點、社區(qū)等開展走航觀測實驗，為病毒傳播風險評估、環(huán)境影響因素分析提供了科技支撐。

劉文清，1954年1月出生于安徽省蚌埠市，1975年進入中國科學技術大學物理系學習，主要從事環(huán)境監(jiān)測技術和應用研究，現(xiàn)任中國科學院合肥物質科學研究院學術委員會主任、安徽光學精密機械研究所首席科學家。他說：“如果環(huán)境管理是一座大廈，那么環(huán)境監(jiān)測就是頂梁柱，我們就是環(huán)境監(jiān)測的守望者。像醫(yī)生給病人做CT一樣，我們就是給大氣環(huán)境做CT的人。”

4月14日下午，劉文清院士（左）在調試車載新型大氣臭氧探測激光雷達。董云升 攝

只要人呼吸一下

儀器就可以把呼吸氣體成分分析出來

問：您的團隊是做大氣環(huán)境監(jiān)測的，為什么會在抗疫期間來到武漢，主要任務是什么？

劉文清：環(huán)境因素是防控疫情不可忽視的方面。疫情暴發(fā)后，中國工程院緊急成立了“新冠病毒疫情環(huán)境風險防控攻關項目組”，交給我們的任務是盡快改裝疫區(qū)大氣環(huán)境立體探測實驗車，對武漢定點醫(yī)院、方艙醫(yī)院、隔離點、社區(qū)等開展走航觀測實驗，獲取第一手大氣環(huán)境要素時空分布數(shù)據(jù)。

接到任務后，我們立即通過視頻會議討論確定了實驗車設備部署和改裝方案，加班加點對儀器進行安裝調試。實驗車我們早就有，為了保證實驗人員安全，我們改裝了正壓實驗車。

實驗車輛主要配備了我們研究團隊自主研發(fā)的氣溶膠和臭氧探測激光雷達、高分辨便攜式質子轉移反應質譜儀（PTR-MS）、氣溶膠粒徑譜儀、高光譜大氣成分掃描分析儀等7套大氣環(huán)境立體探測設備，可以實現(xiàn)從近地面到5公里高度大氣氣溶膠和臭氧的實時探測，實現(xiàn)對230余種揮發(fā)性有機物的秒級快速監(jiān)測，以及武漢地區(qū)氣溶膠、二氧化氮、二氧化硫、甲醛、臭氧等柱濃度的高精度連續(xù)觀測和衛(wèi)星遙感探測。這些設備都有我們自己的知識產(chǎn)權，不是從國外買來裝在我們這個車上的。

我們組建的武漢大氣環(huán)境立體探測實驗隊共6人，駐地200米外就是武昌洪山體育館方艙醫(yī)院。我們帶了非常靈敏的測量揮發(fā)性有機污染物的儀器PTR-MS，只要人呼吸一下，它就可以把呼吸氣體成分分析出來。

我們主要是圍繞武漢火神山醫(yī)院、雷神山醫(yī)院、金銀潭醫(yī)院，還有武漢客廳等方艙醫(yī)院、百步亭社區(qū)等做網(wǎng)格化的監(jiān)測。我們每天都要去做監(jiān)測，捕捉大氣環(huán)境的差異，判斷污染物的變化。

問：這次環(huán)境監(jiān)測和以往相比，在技術上有什么突破？

劉文清：我們開展的車載走航觀測，較傳統(tǒng)的國控點、省站觀測，針對性更強，可以直接到定點醫(yī)院、方艙醫(yī)院附近去在線采樣分析。這種形式的觀測能夠獲得重要場點周邊的第一手信息，而且可以獲取從地面到高空的大氣環(huán)境空間分布數(shù)據(jù)，更加有效地分析氣溶膠和污染氣體擴散情況。

通過這次武漢疫情期間的環(huán)境監(jiān)測，我們初步掌握了武漢重點場所周邊空氣中的氣溶膠、消毒劑揮發(fā)氣體等時空分布特征，可以有效評估武漢整體環(huán)境空氣質量狀況，為判斷和評估病毒在空氣中通過氣溶膠傳播引起的暴露風險、大氣環(huán)境質量與病毒之間的響應關系、消毒效果評價與副作用控制提供科學數(shù)據(jù)。

這些研究成果，對于評估重點場所周邊的環(huán)境風險，實施更合理的消毒措施，分析經(jīng)濟活動對環(huán)境空氣質量的影響，都有一定的借鑒作用。

問：關于病毒傳播途徑，這次的監(jiān)測有哪些發(fā)現(xiàn)？

劉文清：我們?nèi)y武漢客廳方艙醫(yī)院、金銀潭醫(yī)院等地方，基本上是全副武裝的，穿著防護服，戴著口罩過去。

我們把所有儀器設備裝在一個移動的實驗車上，一邊走一邊測。比如說在武漢客廳方艙醫(yī)院轉圈，只要一圈轉下來就知道這里的主要污染物，包括揮發(fā)性有機物的成分、濃度和分布。

根據(jù)我們的探測實驗結果，不管是火神山醫(yī)院、雷神山醫(yī)院，還是方艙醫(yī)院，它們的負壓病房做得非常不錯，沒有發(fā)現(xiàn)醫(yī)院病房里氣溶膠泄漏出來。

人要呼吸，他可能會有一些咳嗽粉末，這些病毒可能會吸附在氣溶膠上。如果人與人之間的距離比較近，或者空氣不流動，可能就會形成傳播。所以，避免大范圍的人員集聚，人與人之間要有一定的距離，戴口罩等等，這些措施對于防止病毒傳播是非常重要的。

一束光打過去就能知道污染物濃度

問：為什么說環(huán)境光學監(jiān)測就像是給大氣做CT掃描？

劉文清：空氣中有各種各樣的成分，包括污染物。它們都有自己的特征吸收光譜。一束光打出去，各種各樣的空氣組分或者污染物會在某一些頻率上對光波進行吸收，形成特征吸收光譜。實際上就像人的指紋一樣，通過一些儀器、設備和一定的計算方法、分析方法就能把它們檢測、測量出來。

編輯：李丹