在復(fù)旦，有這樣一群“蒼穹守護者”。他們跨越中國環(huán)境梯度帶，將實驗室搬到雪域高原，在高海拔觀測站上做檢測，解析高原地區(qū)大氣新粒子的生成機制。

他們積極推動環(huán)境與健康交叉學(xué)科發(fā)展，在大氣化學(xué)、健康效應(yīng)、治理政策等多個方向齊頭并進，構(gòu)建了從大氣排放與污染形成機制、環(huán)境健康影響到空氣污染防治策略的全鏈條研究體系。

他們是復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系大氣環(huán)境與健康研究團隊，獲評2025年復(fù)旦大學(xué)“鐘揚式”好團隊（科研團隊）稱號。

翻越4600米關(guān)口，在青藏高原做觀測

位于西藏林芝、海拔3300米的觀測站，是團隊科研征程中最具挑戰(zhàn)的陣地。這里的高原環(huán)境與東部沿海截然不同，是研究潔凈大氣背景下粒子生成機制的天然實驗室。然而，高原反應(yīng)、電力不穩(wěn)、儀器適應(yīng)性等問題接踵而至。

從低海拔地區(qū)初抵高原，高原反應(yīng)是團隊必須克服的第一關(guān)。對于需要在站點連續(xù)值守一兩個月的師生而言，科研工作尚未正式展開，先要完成與高原環(huán)境的“身體適配”。

團隊負責(zé)人、環(huán)境科學(xué)與工程系系主任王琳回憶，前往站點要翻越一處海拔4600米的關(guān)口，“到了那里，明顯感覺腿都拖不動”。頭痛、胸悶、夜不能安睡，行動不自覺慢半拍，然而搭線、搬設(shè)備、檢查管路的工作刻不容緩，幾乎沒有休息的余地。

除了團隊成員，科研儀器同樣要經(jīng)受高原環(huán)境的考驗。在低海拔地區(qū)長期穩(wěn)定運行的設(shè)備，到了海拔3000米以上的地區(qū)后，性能與工作狀態(tài)變得難以預(yù)測。這意味著，大家必須在克服自身高原反應(yīng)的同時，分出精力攻克這些前所未有的技術(shù)難題。

站點初期依賴當(dāng)?shù)匾蛔⌒退娬竟╇?，而水電站輸出電壓較不穩(wěn)定，對精密的科研儀器而言可以算得上是“致命威脅”。為此，團隊緊急調(diào)配穩(wěn)壓電源，最終有效化解了這一隱患。

一些在校內(nèi)實驗室中幾乎不會出現(xiàn)的突發(fā)狀況，也在野外時常發(fā)生。比如，大型昆蟲鉆入采樣管導(dǎo)致采樣異常，就是團隊經(jīng)常需要解決的問題。站點地處偏遠，沒有隨叫隨到的維修保障，所有故障都只能靠師生們手動拆檢、清理、復(fù)位，一步步排查解決。

西藏觀測

正是這份艱苦與不易，讓西藏林芝觀測站獲取的數(shù)據(jù)更顯珍貴。王琳介紹，團隊在西藏開展的“潔凈環(huán)境下的大氣新粒子生成”研究，與在東部城市開展的同類研究形成了很好的互補對比。由于兩地大氣前提物條件差異顯著，通過解析高原地區(qū)大氣新粒子的生成機制與特征，能為團隊反推理解上海等東部城市大氣新粒子形成的底層邏輯提供關(guān)鍵支撐。

在王琳和青年研究員姚磊等團隊成員的共同努力下，團隊最終成功獲取了寶貴的一手數(shù)據(jù)，為全球不同環(huán)境背景下大氣化學(xué)過程的研究提供了重要科學(xué)依據(jù)。

守護藍天與健康，讓環(huán)境治理更精準(zhǔn)

“破解環(huán)境密碼、守護公共健康”，這是團隊一直以來的科研使命。歷經(jīng)數(shù)十年深耕細作，團隊在大氣污染形成機制、環(huán)境健康效應(yīng)解析、精準(zhǔn)防控策略制定等多個方向已實現(xiàn)突破性進展，為國家和區(qū)域環(huán)境治理提供了關(guān)鍵科學(xué)支撐。

團隊的科研之路，始于對學(xué)科發(fā)展的精準(zhǔn)定位。早年間，團隊將大氣化學(xué)確立為主攻方向，這一方向如今已發(fā)展成為復(fù)旦環(huán)境學(xué)科的核心優(yōu)勢方向。依托于此建立的上海市大氣顆粒物污染防治重點實驗室，成為團隊開展科研攻堅的重要平臺。

隨著學(xué)科發(fā)展的不斷深入，王琳和團隊敏銳意識到，環(huán)境科學(xué)與人類健康的關(guān)聯(lián)密不可分，其中的影響機制亟待進一步研究。于是，團隊率先布局環(huán)境健康交叉學(xué)科，在2023年自主申請成立了環(huán)境健康二級學(xué)科及教研組，推動大氣化學(xué)與環(huán)境健康的深度融合。

團隊開會

為更好解決中國特大城市環(huán)境污染問題，團隊通過長期理論探索與實驗驗證，發(fā)現(xiàn)了城市大氣細顆粒物生成的關(guān)鍵前體物，揭示了“硫酸—二甲胺—水”三元成核化學(xué)機制，相關(guān)成果發(fā)表于Science（《科學(xué)》）期刊，被國際同行評價為“打開了理解污染城市大氣新粒子形成機制的窗口”，為中國特大城市新顆粒物形成和灰霾治理提供了核心科學(xué)依據(jù)。

針對工業(yè)排放給環(huán)境治理帶來的影響，團隊嘗試構(gòu)建了中國生物質(zhì)可再生能源、火電廠改造和碳儲存“三位一體”的高分辨能源模擬系統(tǒng)，獲得同行高度認可。

團隊首次在地球系統(tǒng)模式中耦合“農(nóng)業(yè)—能源—氣候”過程，揭示了氣候變化對生物質(zhì)減排技術(shù)的反饋作用，提出需盡快啟動減排行動以避免不可逆后果，該成果發(fā)表于Nature（《自然》）并被選為封面推薦論文。同期配發(fā)的評論文章指出：“這項研究對解釋氣候變化臨界點有關(guān)鍵作用”。

“小粒徑的顆粒物更容易進入人體，有可能會具有更大的毒性。”團隊成員、環(huán)境科學(xué)與工程系青年研究員蔡潤龍專注于大氣納米顆粒物研究，希望更有效地進行毒性量化。

圍繞大氣污染源排放與環(huán)境健康的交叉命題，團隊嘗試?yán)迩錚M2.5關(guān)鍵組分的毒性機制，量化出各類人為源排放PM2.5的毒性效應(yīng)，打破了當(dāng)前大氣治理僅以PM2.5質(zhì)量濃度為指標(biāo)的局限性，為面向健康效應(yīng)的精準(zhǔn)治理提供科學(xué)支撐。

研究發(fā)現(xiàn)，固體燃料燃燒是大氣顆粒物的主要人為來源。其中，住宅燃煤與燃煤電廠排放的可吸入顆粒物毒性存在顯著差異，家用爐灶固體燃料不完全燃燒產(chǎn)生的碳質(zhì)物質(zhì)濃度更高，毒性比燃煤電廠高出一個數(shù)量級。

在精準(zhǔn)防控策略制定上，團隊緊扣“雙碳”目標(biāo)與污染防治需求，貢獻了復(fù)旦智慧。從新興產(chǎn)業(yè)綠色清潔能源角度，團隊首次從能源系統(tǒng)統(tǒng)籌層面提出中國加速發(fā)展光電和風(fēng)電、實現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)的最優(yōu)路徑，成果發(fā)表于Nature（《自然》）。

多年來，團隊保持著“多點開花、各有建樹”的科研特色，在大氣化學(xué)、健康效應(yīng)、治理政策等多個方向齊頭并進?！皥F隊最大的特點不是一兩個點上去突破，而是在各個方向上都有所收獲，形成系統(tǒng)性的研究體系。”王琳說。

團隊學(xué)術(shù)成果

將“蒼穹守護者”的使命傳給下一代

科研之路從非坦途，探索過程中難免遭遇各類挑戰(zhàn)?！皥F隊希望營造的氛圍，是給予后輩們足夠的耐心與支持，助力他們攻克難關(guān)、穩(wěn)步成長。”王琳說。

此前由于實驗室裝修，一些實驗工具暫存于蔡潤龍的辦公室?！鞍滋旎蛘叱霾畹臅r候，我都不鎖門，方便學(xué)生隨時取用所需工具?！睂W(xué)生們找他交流也無需提前預(yù)約，常常直接敲門后就開始溝通?！翱蒲行枰芮薪涣?，我不太傾向于固定匯報的模式，怕學(xué)生因此錯失交流的時效?！?/p>

團隊中，這樣的科研育人理念深入人心。在蔡潤龍看來，團隊的教學(xué)、科研與人才培養(yǎng)往往緊密相融、有機銜接。無論是碩博研究生的培養(yǎng)，還是本科生的科研啟蒙，團隊努力為大家搭建成長階梯，這也為科研工作的可持續(xù)發(fā)展注入源源不斷的活力。

團隊成員正在指導(dǎo)學(xué)生

如何讓實驗室里的前沿研究“活”起來？如何讓青年學(xué)子真正觸摸到國家環(huán)境治理的脈搏？團隊多年來堅持將科研育人延伸到社會一線，以上海淀山湖大氣觀測站、崇明東灘濕地生態(tài)站、無錫太湖生態(tài)站、浙江嵊泗花鳥島觀測點等基地為依托，深度開展環(huán)境項目合作，推動科研訓(xùn)練與社會實踐深度融合。

每年，團隊教師都會組織多次大氣化學(xué)綜合外場觀測。從站點設(shè)計、樣品采集到數(shù)據(jù)分析，學(xué)生親身參與全過程，在野外實踐中直觀理解復(fù)雜的大氣化學(xué)機制，體悟環(huán)境保護的迫切性與科學(xué)性。目前，團隊累計組織百余位學(xué)生深入環(huán)保一線，在垃圾處理、生態(tài)修復(fù)、技術(shù)轉(zhuǎn)化的真實場景中提升專業(yè)能力。

團隊成員正在指導(dǎo)學(xué)生

“實踐觀測對我的成長意義重大，積累了很多實驗經(jīng)驗。”楊干是團隊培養(yǎng)的博士，畢業(yè)后留校從事博士后工作。自2017年加入團隊以來，他的觀測經(jīng)歷十分豐富，僅淀山湖就去過三次。

淀山湖站點雖基礎(chǔ)條件較好、觀測數(shù)據(jù)齊全，但作為傳輸站點，儀器設(shè)置和數(shù)據(jù)分析難度不小，且設(shè)備特殊性要求對站點進行改進。面對這些挑戰(zhàn)，團隊共同設(shè)計多種方案并反復(fù)權(quán)衡，從沉重儀器的運輸?shù)胶笃跀?shù)據(jù)分析，大家精誠合作、有條不紊推進，這讓他印象尤為深刻。

面向研究生培養(yǎng)，團隊探索出了一套兼具自主性與支撐性的工作模式，既賦予學(xué)生獨立開展小課題研究的空間，又在設(shè)備保障、技術(shù)指導(dǎo)等方面給予充分支持。

“剛進來時，感覺大家都在專注于自己的研究，但看似獨立的研究方向，匯總起來卻朝著同一個核心目標(biāo)推進?！痹跅罡煽磥恚@種“聚是一團火、散是滿天星”的科研模式，有效錘煉了自己主動鉆研、探索創(chuàng)新的能力，更推動項目在深度與廣度上同步拓展，形成了獨具特色的科研優(yōu)勢。

團隊同樣注重培養(yǎng)本科生的科研興趣。王琳認為，本科生參與科研，要特別注重提升他們的實驗思維、數(shù)據(jù)分析與問題解決能力。在團隊教師的悉心指導(dǎo)下，系內(nèi)本科生在“?政”“曦源”“望道”等重點項目中屢獲佳績，在“挑戰(zhàn)杯”“卓越杯”等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲得多個獎項。

在王琳等教師的積極推動下，團隊還與芬蘭赫爾辛基大學(xué)、美國加州大學(xué)爾灣分校等國際知名院校建立穩(wěn)定的聯(lián)合培養(yǎng)機制，累計輸送6名學(xué)生出國深造。暑期組織13位學(xué)生前往曼徹斯特大學(xué)交流訪問。

“真正高質(zhì)量、對社會發(fā)展有益的科研，絕不能是閉門造車。”王琳認為，海外交流幫助學(xué)生開闊學(xué)術(shù)視野，接觸國際前沿科研方向，在國外教授的指導(dǎo)下熟悉國際科研環(huán)境?！拔覀兿Ｍ麑W(xué)生在對外交流學(xué)習(xí)中汲取養(yǎng)分，借助海外視野找準(zhǔn)方向，逐漸發(fā)展出具有自身特色的研究方向?！?/p>

團隊師生積極參與“BEAD水滴宣講團”科普宣講工作，讓環(huán)境科學(xué)知識、環(huán)境保護理念走進中小學(xué)和社會各界。作為指導(dǎo)教師，蔡潤龍等團隊成員從學(xué)科前沿視角參與課程把關(guān)，讓宣講課程兼具學(xué)術(shù)深度與思想溫度。“科研不是紙上談兵，而是應(yīng)當(dāng)切實服務(wù)社會、解決實際問題?！?/p>

面向未來，團隊希望持續(xù)深化大氣細顆粒物形成與演化機制研究，為“碳達峰、碳中和”目標(biāo)的實現(xiàn)提供科研支撐?！碍h(huán)境科學(xué)與工程的最終出口是環(huán)境，關(guān)系到人的健康，這是我們必須為之努力的方向。”王琳說。

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