他们给大气环境拍CT

采访手记



在中科院安徽光学精密机械研究所，无论早年曾任所长的胡欢陵、曾任党委书记的许正荣和丁爱民，还是目前在任的所长刘文清、党委书记饶瑞中、副所长张为俊、乔延利、刘建国，他们在“科学岛”上接受采访时无一例外，都对本报记者谈到了14年前，那时研究所进行的一次“定位”；提及了1996年10月，时任中科院常务副院长的路甬祥对研究所的一次视察。



那既是研究所一次历史性的“定位”，对研究所也无异于做了一次诊断的CT。



透过14年间历史厚重的烟云，我们可以清晰地看到：正是当时准确的“定位”，给安徽光机所的今天带来了蓬勃生机。“创新2020”，再过10年之后将会怎样？我们该如何重新审视、重新评判同样将成为历史的今天呢？



□本报记者 郑千里



刘文清所长提出的设问



自从有了人类至今，构成地球大气的主要成分没有很大变化，而步入工业化社会以来，微量成分却变化明显，人类活动以及自然过程对大气成分影响极大，有时危害甚至非常严重。理解成分的这些变化，减轻这些危害，需要完整的大气成分监测系统，包括仪器设备、模型和相关研究。



“如何能更好地描述这些过程？能否有预测这些问题的能力？”在2010年的第二届全国光学青年论坛上，中科院安徽光机所所长刘文清这样对人们设问。



自从1895年伦琴发现X射线后，医学上就开始用它探测人体疾病。CT优于传统X射线之处，就在于其分辨率高，还能做轴位成像，一些X射线影像上分辨比较困难的关节，都能在CT图像上“原形毕露”。



刘文清早年在希腊克里特大学拿的是医学博士学位，并非工学博士或理学博士学位。刘文清对本报记者说，他学的激光超短脉冲强散射介质成像，是用光学的办法对人类肿瘤进行诊断。无论探测云层中的飞机、海洋里的潜艇，还是探测大气中的悬浮颗粒物，和探测人体组织的肿瘤在原理上没有本质的区别，只是模型和技术手段的差别。



刘文清常对研究生说：“就好比学英语，70%～80%是通用词汇，只有很少的专业词汇。作科研也一样，大家应该把基础打好，才能举一反三。”



为何人生方向发生了转折，没有沿着人体医学诊断的道路走下去？对此，刘文清并没有觉得遗憾。因为，能借助CT对人体进行诊断的医生很多，但因为地球的发烧，需要对大气环境进行监测乃至诊断，这样的科学家和工程专家不是太多。



刘文清对记者说，我们现在发展环境光学技术，能对大气环境作出准确、实时的空间在线监测，如二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物等，用网格的光扫出不同层面气体的分布，这和给人体做CT基本道理一样。



路甬祥院长感到的震撼



1996年至1998年间，中科院党组顺应新时代变局，部署下属各研究所，根据学科发展和国家需求，重新整合资源，准确定位。



1996年10月24日，时任中科院常务副院长的路甬祥一路风尘，到安徽光机所视察指导，与当时研究所的所长胡欢陵、党委书记许正荣等谈及未来发展问题时，他认为：发挥安徽光机所已有大气光学和激光的一些技术优势，和基础研究交叉结合，发展环境光学，将其应用到环境监测等领域，开辟新的发展方向是个很好的设想。路甬祥回北京后，又打电话给胡欢陵所长，关心和支持安徽光机所的学科调整工作。



安徽光机所的领导审时度势，在对国内外进行大量学术调研，在征求科研人员意见基础上，提出了研究所未来的明确定位：发展以激光大气传输为重点的大气光学；以环境监测技术为重点的环境光学；以可调谐、全固化激光器（包括晶体）为重点的激光技术。



刘文清远在日本也受到了感应：他正在千叶大学环境卫星遥感中心做博士后，胡欢陵与他通了很长时间的越洋电话，认为中科院将进入前所未有的发展新阶段，由他回国领军，将能很好地带起环境光学这个新兴学科。



1998年5月，区区20万元作为科研启动经费，以刘文清为主任的环境光学监测研究室成立，不但标志着环境光学新的学科方向诞生，安徽光机所从此也进入了新的发展阶段。2000年换届后，时任安光所所长王英俭、副所长刘文清等班子成员，抓住进入知识创新工程的机遇，坚定进行大气环境光学创新，新的格局有效展开。



2003年5月27日，路甬祥院长到安徽光机所视察，看到环境光学明显的发展态势，以战略科学家的敏锐眼光给予了充分肯定。路甬祥说：“现在看来，安徽光机所是一个非常有特色的所，比如把激光、光谱及大气技术基础相结合，开拓环境光学与技术新领域，已成为国内这方面走在前头的研究所。这样的方向和定位，完全符合面向国家战略需求、面向世界科学前沿的要求。”“安徽光机所找到了非常丰富的应用发展方向，结合原有学科基础，在中科院知识创新体系、国家创新体系中的地位都得到了基本确认。”



2007年2月5日，路甬祥院长再次来到安徽光机所，这时，中科院环境光学与技术重点实验室已于2005年成立，环境光学与技术研究实验系统也已建立，一个充满朝气的研发团队已初步形成，环境光学监测技术还纳入了科技部“十一五”资源环境科技规划。



路甬祥听取刘文清所长的汇报后，不由心生感慨：“3年多前我来到安徽光机所，许多当时还是设想的东西，现在已变成了实实在在的成果，并且不少已经产业化了，环境监测对象也由点到面、由大气向水体、土壤延伸，监测手段由实时定点到移动车载、机载，发展之快令人赞叹。”路甬祥动情地说：“对你们取得的这些了不起的成就，我不仅感到振奋，而且感到震撼！”



大气光学的一脉相承



今年11月10日，安光所研制的“AML-3大气环境激光雷达监测系统”在北京顺利通过验收，并交付中国环境科学研究院使用。



“AML-3大气环境激光雷达监测系统”是台可移动大气环境质量监测系统，能够监测大气边界层气溶胶，二氧化硫等的时空变化。验收专家认为：该监测系统结构先进，具备多种大气成分和气象参数观测功能，系统控制和数据处理软件可靠，反演结果合理；达到当代国际先进水平。



“2009年6月份我们本来已经采用的车辆，执行的是欧Ⅲ标准，但2009年10月改装结束后，我们就不断听到风声，从2011年1月1日开始，北京要执行欧Ⅳ标准。所以，我们又买了欧Ⅳ标准的车辆来进行改装。”研究员胡顺星对本报记者说，“因为本身就是做环保的监测车，我们希望研制出来的监测车，在环保标准不要留下永远的遗憾！”



而安徽光机所激光雷达的“老前辈”——L625多波长激光雷达，曾作为美国宇航局（NASA）在全球选择的10个激光雷达站之一，对菲律宾Pinatubo火山云进行了联合监测。1991年6月15日，菲律宾Pinatubo火山在沉睡了600多年以后再度爆发，周军、胡欢陵、龚知本等科学家闻讯而动，利用自行研制的L625激光雷达，在合肥的“科学岛”上对其进行了成功的监测。



L625多波长激光雷达自建成之后，对菲律宾Pinatubo火山云，及高空臭氧层的连续监测，已实现近20年的成功记录。随着该雷达技术改进的完成，L625激光雷达现已能够实现水汽、温度，气溶胶、臭氧等参数的测量。



如今，安徽光机所在大气光学方面，已初步建成了激光技术集成实验基地，以及激光大气传输的实验平台。激光雷达大气探测技术瞄准气象领域等国家需求，在激光大气传输的湍流和热晕效应及补偿、大气气体分子吸收光谱、气溶胶光学特性等，作出了诸多创新性贡献，并获得多项国家和部省级的科技奖励。



2003年，龚知本当选为中国工程院院士，表明以龚知本院士为带头人的大气光学学科在我国的作用、地位和贡献得到进一步认可。



龚知本院士是安徽光机所桥牌队的主力队员，曾和队友作为安徽省的省队，在省级大赛中取得了很好战绩。一脉相承，他带领的科研团队密切合作，容易理解“桥”字在桥牌中的重要性：打好桥牌必须靠搭档间的齐心协力，才能实现目标。