任南琪院士:推进极地研究,担当中国责任

【作者:宋文芳 庞贝         编辑:哈工大(威海)校友办    录发布时间:2019-04-02

2019年2月26日上午,哈尔滨工业大学极地研究院(简称“研究院”)、北极大学联盟—哈工大培训中心(简称“中心”)举行揭牌仪式。

极地是遥远和寒冷的代名词,为什么要建立极地研究院?在寒冷的冰雪世界,我们能对极地做哪些研究?

带着这些问题,我们采访了极地研究院院长任南琪院士。

极地研究,中国来了!

极地研究有多重要?

任南琪院士说,南北两极对全球气候变化和人类生存发展具有重要影响。这个问题越来越受到国际社会的广泛关注。探索极地未知、开拓极地知识、保护极地环境、促进人类社会可持续发展,已成为全人类的共同使命。

近年来,我国先后发表了《中国的南极事业》白皮书和《中国的北极政策》白皮书,标志着极地科学研究已经上升到国家发展的战略高度。

任南琪介绍,为响应我国政府的极地政策,2018年9月4日,中国环境科学学会正式发文,批准成立“极地环境与生态专业委员会”,支持单位为哈尔滨工业大学,由我担任主任委员。2018年10月20日,中国环境科学学会极地环境与生态专业委员会(简称专委会)在哈尔滨工业大学揭牌成立,确定了第一届专业委员会组织机构。

中国环境科学学会是我国环境学科最高学术团体和我国目前规模最大的环保科技社团组织;极地环境与生态专业委员会是中国环境科学学会唯一一个极地相关的专业委员会,也是第一个有外国专家加入专业委员会组织结构的专业委员会。

作为斯匹次卑尔根群岛条约国、南极条约协商国,我国坚定维护条约宗旨,保护极地环境,倡导科学研究,推进国际合作,努力为人类知识增长、社会文明进步和可持续发展作出应有的贡献。

习近平总书记曾提出,要构建立人类命运共同体。中国是负责任的大国,应承担大国责任。

而在事关全球环境的极地研究方面,我国自然不能缺位,应有所担当。极地研究院成立意义重大,对北极下一步的发展,包括环境保护、生态建设对全球的影响,我们应该开展一定的工作。

这个重任为什么会落在哈尔滨工业大学的肩上?

任南琪院士说,作为我国地理位置最北的国家重点大学之一,哈工大积极响应国家号召,融合环境、生命、土木、交通、建筑、空间科学等优势资源,积极开展与极地科学有关的高水平研究,产出了一批具有广泛影响力的科研成果,是北极大学联盟以及中国高校极地联合研究中心成员单位。

2018年,哈尔滨工业大学正式加入北极领域最大的学术组织——北极大学联盟,并经北极大学联盟同意建立“北极大学联盟哈尔滨工业大学培训中心”,这是北极大学联盟在北极国家之外成立的第一个北极大学联盟机构。

为进一步整合学校极地科学研究领域资源,推动极地科学发展,培养优秀人才,助力国家参与北极治理,哈工大充分发挥地缘优势和学科交叉优势,成立了极地研究院。

任南琪院士

极地研究中的中国角色

哈工大极地研究院自身如何定位?将履行哪些职责?

任南琪院士介绍,研究院将本着“认识极地、保护极地,推动极地可持续发展”的原则,瞄准极地科学前沿,依托学校环境科学与工程、物理学、土木工程、建筑学、交通运输工程、生物学、食品科学与工程等12个国家一级学科,通过多学科交叉与融合,积极开展与极地科学有关的高水平研究,建设由中青年国际知名学者为主的高水平国际化师资队伍和国际化研究平台,创造一流的研究成果,培养一流的科技人才,建成国际一流的创新基地,提升学校优势特色学科的科研水平和国际影响力,为我国极地研究提供科技与智力支持。

这个新的平台吸引了很多北极圈高校科研院所专家,包括国内的一些专家学者也参与到建设当中。汇智聚力,这样一个研究院将大有可为。

研究院现有50位研究人员,包括院士1人、长江学者5人、国家杰青5人,下设北极环境与生态国际联合研究中心、极区空间环境研究中心、极地与寒区工程国际研究中心、极地交通国际联合研究中心、极地建筑研究中心、极地生物与生命过程研究中心6个研究中心,以及漠河极地模拟实验基地、北极大学联盟—哈工大培训中心。

成立于2001年的北极大学联盟是国际北极领域最大的学术组织,由大学、大专、研究所等机构组成,专注于北极及周边地区的教育与研究。哈工大于2018年正式加入北极大学联盟。

此次成立的北极大学联盟—哈工大培训中心是北极大学联盟在北极国家之外成立的第一个北极大学联盟机构。中心将向所有对北极知识和研究感兴趣的中国大学和研究机构的学生、教师和研究人员开放,通过独特和先进的合作平台提供教育、研究的合作机会,加强北极大学和非北极大学学生、教师和研究人员之间的交流与合作。

比北极研究院揭牌仪式还早,由极地研究院联合黑龙江省气象局合作共建的漠河极地模拟实验基地已于2月21日在漠河揭牌。

基地位于被誉为“中国北极”的中国漠河北极村,紧临中国最北端的边界,为中国低温之最,在气候、生物、空间电磁环境等方面与极地地区较为类似,具备开展模拟极地科学实验的自然条件。基地观测场布设气象、大气、生态等监测设备,具备较为完善的与极地研究相关的观测体系,可开展长期极地模拟实验。基地未来将主要开展污染物在极地的环境行为和气粒分配规律,星际空间磁层、电离层、高层大气检测,极端环境对生命过程产生的特殊效应机理,遥感监测技术等领域研究,为哈工大开展极地相关的科研工作提供有力支撑和保障。

任南琪院士说,在哈工大的支持下,我们建立极地研究院,将配合国家战略开展极地研究,同时也为国内研究院所、大专院校提供极地研究的平台,不仅服务哈工大发展,同时也服务于中国极地研究科学家。

在第三届气候变化主题与环境发展可持续化国际会议上,尼泊尔副总统与任南琪院士亲切交流

谈到极地生态,任南琪院士表示担忧,他说,极地生态特别脆弱,极地的生态环境、生物种群、生命保障以及基础设施建设等均不同于其他地方,值得我们认真研究。考虑到未来北极需要的一些学科领域,我们现在设立了6个主要领域的6个研究中心。我们也希望能通过这样的研究,了解北极的现状,探索未来发展。

任南琪院士表示,近年来,我国把生态环境保护放在非常重要的位置。对全球环境而言,北极是重要节点。未来,我们将要做一些研究,首先就是通过北极生态环境变化掌握全球变化。比如我们将和北极大学联盟共同发射一个小卫星来研究北极上空,通过对北极上空的探测来研究北极的变化等。

北极的污染是从大陆部分传输过去,任南琪院士说,北极和非北极生态污染的交互、传输过程,哪些物质的破坏程度有多大,直接涉及到如果我们要保护北极应该做什么、做到哪种程度。生态环境研究和保护,将是我们的最大的责任。

聚焦国家战略需求

除任极地研究院院长之外,任南琪院士还是哈尔滨工业大学副校长,并且担任城市水资源与水环境国家重点实验室主任。多年来,他的研究视野一直紧跟国家战略需求,聚焦在生态环保领域,并做出卓越贡献。

1990年,他面向低碳减排和可持续发展的重大需求,较早地提出了有机废水是重要的可再生、可利用资源的理念,革新了以污染物去除为目标导向的传统废水处理模式,利用生物技术实现了水中有机污染物梯级利用产氢、产电等生物能源化目标,并取得重要的理论突破和技术创新,开创了具有我国自主知识产权的以厌氧活性污泥为产氢菌种的废水发酵产氢技术。

1999年,任南琪率先完成了世界首例生物制氢中试,2005年完成生产规模试验,推进了生物制氢技术的工业化进程。这一突破,曾被评为“2000年中国十大科技进展”,2007年获国家技术发明二等奖。美国工程院院士BE Rittmann指出“(任南琪院士开创的)乙醇型产氢发酵为迄今为止所发现的2种重要产氢发酵类型之一”。

高浓度、难降解工业有机废水是我国流域水质恶化的重要污染源,其如何高效转化是亟待解决的技术难题。任南琪团队围绕着制药、染料、化工、印染等典型重污染源行业废水处理技术难题开展了近20年研究,取得重要的理论突破,并结合我国国情,开发出4套具有自主知识产权的高浓度废水生物处理集成化技术,攻克了难降解废水预处理的技术关键,与制药、染料、化工等废水传统处理技术相比,投资降低15%以上,运行费用降低20~40%。目前,已在太湖、松花江等流域建成30余项废水处理工程,工程总投资近5.0亿元,废水处理总量近10万吨/天。该项目于2004年获得了国家科技进步二等奖。

此外,针对我国制药、化工等行业排放的含硫含氮有机废水达标处理难、硫系物隐患大等问题,任南琪院士团队揭示出超常规生物脱硫机制,发现了制约硫转化效率的瓶颈因素,发明了以硫资源回收为导向的废水碳氮硫共脱除新型生物技术及设备,通过定向生态调控,显著提高了系统的可操控性和处理效率,应用于近10项处理工程,2010年该项目研究获国家科技进步二等奖。

针对我国有毒物质环境风险及生态安全,任院士带领团队率先建立起流域水体安全预警体系和应急决策支持平台,开启了国家对松花江流域健康水循环和生态安全的长效规划与关注。主持开展了大尺度环境中持久性有毒物质(PTS)源汇及风险评价研究,组织建立了由6个国家参加的“国际持久性有毒物质联合研究中心”基地。

松花江硝基苯污染重大突发事件发生后,结合国家重大需求,发起并主持了科技部“松花江硝基苯重大环境污染事件应急科技专项”研究,在我国率先建立了流域水体安全预警体系和应急决策管理支持平台,开启了国家对松花江等跨界流域生态安全与健康水循化的研究历程,引起极大关注。

他提出符合我国国情的生态功能导向的环境污染治理理念及海绵城市建设路径及技术措施,解决了国家重大需求。

任南琪院士说,哈工大历来有以立足国家重大需求开展研究工作的传统。国家战略需求是未来发展的方向,也是我们和极地研究院应该努力的方向。

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