曲久輝：農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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據中國環境網2012年5月16日訊 科學家的內心，好象特別難以走近。后天養成的嚴謹和審慎，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，他是為數不多沒有留學經歷的土生土長的中國科學家。
他說，從認知到反饋是環境科技創新的基本過程。環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律。
采訪曲久輝，他和記者首先談起的，不是自己做的研究內容，而是哲學。“哲學指導科學。”他的鏡片背后折射出眼睛里的睿智。
他侃侃而談，環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律。
環境科學難，難在缺乏一個普遍規律。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，建立了無數個原理、定理、定律等基本科學規律。然而環境科學作為一門年輕的學科，因其可變化的因子太多，找到一個普遍規律太難了。
“實踐—認識—再實踐—再認識：在實踐中發現科學問題，用科學發現支撐技術創新和工程應用。”曲久輝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，再采用恰當的工藝，*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現新的科學問題，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分類，同時將鋁鹽絮凝劑的多種形態與有機物的不同形態進行反應，從而確定了絮凝劑與目標有機物之間的形態匹配關系，揭示了消毒副產物優勢前驅體去除的分子機理，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，他們發明了多項核心技術，形成了基于形態學原理優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。在毫無規律和跡象的情況下，摸清研究對象的本質，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境，在實驗室能成功的實驗經受不住真實環境的檢驗。恰恰就是這樣的研究沒有摸清事物的本質，在偶然的情況下能成功，在復雜環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，他始終懷有質疑和批判的態度。
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。”
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”！傳授先進經驗的人在交流結束時強調，我們中國也應該怎樣。“不是國外被證明先進的做法，我們就‘應該’去怎么做。科學需要反思，需要有批判主義精神。再先進的做法也要結合實際情況。”
2008年秋季，河南商丘段大沙河發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生活、特別是飲用水源的水質安全構成嚴重威脅。
事件發生后，環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、中國科學院生態環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。”
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，科學家如何解決環境突發事件呢？曲久輝帶領團隊做了三件事情。一是摸清現場狀況，包括基本數據，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場做實驗，把以往的砷污染處理經驗加以靈活運用，然后提出了經濟有效、安全可靠的工程方案；三是設計工藝，并現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和沿岸環境造成任何不良影響。有專家驚嘆：“如此大規模的砷污染成功治理，在國內外還是第一次。”
“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。”曲久輝告訴記者說。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，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，無意中發現磷的干擾特別大。在報告給曲久輝實驗中產生的問題時，曲久輝腦子中的靈光忽然閃現，這個發現或許能解決困擾科學家許久的砷污染問題。
再繼續深入地實驗下去，他們發現，一種可變價態的氧化物可以在其表面將三價砷迅速地轉化為五價形態，當這種氧化物與另一種高吸附砷的氧化物復合時，可實現對水中砷的一步去除。他們將實驗結果轉化為發明的新材料。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展有可能解決其他的水處理難題。通過潛心研究，他們發現，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巧妙轉化為吸附態的原理和技術問題。據此，曲久輝的研究團隊發明了除氟新材料、新工藝和全新反器，使氟污染水處理技術產生了實質性的突破。他們又進一步將除砷除氟原理和方法融合，開發出砷氟同時去除的凈水材料和技術系統。在認知—求證—實踐—反饋的創新過程中，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。“這是一本電化學水處理專著。有不少水處理企業借鑒了書中所述的原理和方法，解決了很多水處理難題。”曲久輝語氣輕松道。
實際上，本已經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，并能自覺地進行環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，環境保護是一項公益性事業，這也決定了我研究成果的公共服務屬性。”曲久輝說。根據這本書里提出的原理和技術方案，有的企業根據具體工程需要進一步開發出實用水處理工藝和設施，在實際運行中他們發現了問題后，也會把問題反饋給曲久輝的研究團隊。
曲久輝認為：“企業在實踐中給我提出的問題，恰恰是我在實驗室中無法發現的，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，我非常愿意和企業討論他們遇到的技術難題，也愿意回答我所了解的知識。”
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。”曲院士感慨萬千地介紹，有些地區還在使用著劣質的水源，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。
“我曾經在云南和山西的艱苦地區，看到一些農民由于砷中毒致使皮膚粘膜病變、角質化或疣狀增生等，他們貧困而無助。我們曾經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，讓當地的農民喝上了潔凈的水。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！”曲久輝始終關心農村飲水安全，特別關注農村飲用水的砷和氟污染問題，這實際上也是世界范圍內普遍存在但尚未有效解決的重要水質難題之一。
誰能想到，理工科出身的他，曾經到了迷戀文學甚至想報考新聞專業的地步。可他說：“我喜歡水，它無形而又有形，它溫柔而又暴力。”他*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。
“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。”縱然與文科失之交臂，《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。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。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；水彈奏著優美的樂章，以變幻莫測之音演繹了經天緯地的藝術。”
“曾經，我以為已經爬過了幾座小山，現在才發現，前面的山一座高過一座。”這是在2009年被評選為院士后，曲久輝發自內心地表達。如今，在水質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攀登了。