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给大气做CT的人 专访院士刘文清

时间:2020-04-20 11:15

来源:中央纪委国家监委网站

作者:尹健 李雪原

刘文清,1954年1月出生于安徽省蚌埠市,1975年进入中国科学技术大学物理系学习,主要从事环境监测技术和应用研究,现任中国科学院合肥物质科学研究院学术委员会主任、安徽光学精密机械研究所首席科学家。他说:“如果环境管理是一座大厦,那么环境监测就是顶梁柱,我们就是环境监测的守望者。像医生给病人做CT一样,我们就是给大气环境做CT的人。”  近日,刘文清院士接受了中央纪委国家监委网站专访,一起来了解一下这位院士吧。

在武汉抗疫战场,有一个大气环境监测团队在默默守护城市安全。由中国工程院院士刘文清带领的武汉大气环境立体探测实验队,持续对武汉城区和定点医院、方舱医院、隔离点、社区等开展走航观测实验,为病毒传播风险评估、环境影响因素分析提供了科技支撑。

刘文清,1954年1月出生于安徽省蚌埠市,1975年进入中国科学技术大学物理系学习,主要从事环境监测技术和应用研究,现任中国科学院合肥物质科学研究院学术委员会主任、安徽光学精密机械研究所首席科学家。他说:“如果环境管理是一座大厦,那么环境监测就是顶梁柱,我们就是环境监测的守望者。像医生给病人做CT一样,我们就是给大气环境做CT的人。”

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4月14日下午,刘文清院士(左)在调试车载新型大气臭氧探测激光雷达。董云升 摄

只要人呼吸一下

仪器就可以把呼吸气体成分分析出来

问:您的团队是做大气环境监测的,为什么会在抗疫期间来到武汉,主要任务是什么?

刘文清:环境因素是防控疫情不可忽视的方面。疫情暴发后,中国工程院紧急成立了“新冠病毒疫情环境风险防控攻关项目组”,交给我们的任务是尽快改装疫区大气环境立体探测实验车,对武汉定点医院、方舱医院、隔离点、社区等开展走航观测实验,获取第一手大气环境要素时空分布数据。

接到任务后,我们立即通过视频会议讨论确定了实验车设备部署和改装方案,加班加点对仪器进行安装调试。实验车我们早就有,为了保证实验人员安全,我们改装了正压实验车。

实验车辆主要配备了我们研究团队自主研发的气溶胶和臭氧探测激光雷达、高分辨便携式质子转移反应质谱仪(PTR-MS)、气溶胶粒径谱仪、高光谱大气成分扫描分析仪等7套大气环境立体探测设备,可以实现从近地面到5公里高度大气气溶胶和臭氧的实时探测,实现对230余种挥发性有机物的秒级快速监测,以及武汉地区气溶胶、二氧化氮、二氧化硫、甲醛、臭氧等柱浓度的高精度连续观测和卫星遥感探测。这些设备都有我们自己的知识产权,不是从国外买来装在我们这个车上的。

我们组建的武汉大气环境立体探测实验队共6人,驻地200米外就是武昌洪山体育馆方舱医院。我们带了非常灵敏的测量挥发性有机污染物的仪器PTR-MS,只要人呼吸一下,它就可以把呼吸气体成分分析出来。

我们主要是围绕武汉火神山医院、雷神山医院、金银潭医院,还有武汉客厅等方舱医院、百步亭社区等做网格化的监测。我们每天都要去做监测,捕捉大气环境的差异,判断污染物的变化。

问:这次环境监测和以往相比,在技术上有什么突破?

刘文清:我们开展的车载走航观测,较传统的国控点、省站观测,针对性更强,可以直接到定点医院、方舱医院附近去在线采样分析。这种形式的观测能够获得重要场点周边的第一手信息,而且可以获取从地面到高空的大气环境空间分布数据,更加有效地分析气溶胶和污染气体扩散情况。

通过这次武汉疫情期间的环境监测,我们初步掌握了武汉重点场所周边空气中的气溶胶、消毒剂挥发气体等时空分布特征,可以有效评估武汉整体环境空气质量状况,为判断和评估病毒在空气中通过气溶胶传播引起的暴露风险、大气环境质量与病毒之间的响应关系、消毒效果评价与副作用控制提供科学数据。

这些研究成果,对于评估重点场所周边的环境风险,实施更合理的消毒措施,分析经济活动对环境空气质量的影响,都有一定的借鉴作用。

问:关于病毒传播途径,这次的监测有哪些发现?

刘文清:我们去测武汉客厅方舱医院、金银潭医院等地方,基本上是全副武装的,穿着防护服,戴着口罩过去。

我们把所有仪器设备装在一个移动的实验车上,一边走一边测。比如说在武汉客厅方舱医院转圈,只要一圈转下来就知道这里的主要污染物,包括挥发性有机物的成分、浓度和分布。

根据我们的探测实验结果,不管是火神山医院、雷神山医院,还是方舱医院,它们的负压病房做得非常不错,没有发现医院病房里气溶胶泄漏出来。

人要呼吸,他可能会有一些咳嗽粉末,这些病毒可能会吸附在气溶胶上。如果人与人之间的距离比较近,或者空气不流动,可能就会形成传播。所以,避免大范围的人员集聚,人与人之间要有一定的距离,戴口罩等等,这些措施对于防止病毒传播是非常重要的。

一束光打过去就能知道污染物浓度

问:为什么说环境光学监测就像是给大气做CT扫描?

刘文清:空气中有各种各样的成分,包括污染物。它们都有自己的特征吸收光谱。一束光打出去,各种各样的空气组分或者污染物会在某一些频率上对光波进行吸收,形成特征吸收光谱。实际上就像人的指纹一样,通过一些仪器、设备和一定的计算方法、分析方法就能把它们检测、测量出来。

编辑:李丹

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