大氣環(huán)境觀測超級站外景   中科院城市環(huán)境研究所供圖

細細算來，中國科學(xué)院內(nèi)從事大氣環(huán)境研究的機構(gòu)并不少，大氣物理研究所（以下簡稱大氣物理所）、生態(tài)環(huán)境研究中心、合肥物質(zhì)科學(xué)研究院（以下簡稱合肥研究院）……但其中存在的資源配置重復(fù)、研究力量分散問題，并不利于從整體上承擔(dān)國家重大任務(wù)、引領(lǐng)國際前沿科技探索。這也為中科院謀劃面向未來、創(chuàng)新發(fā)展的改革方略埋下了伏筆。

2013年7月17日，習(xí)近平總書記視察中科院并作出“四個率先”重要指示。一年后，中科院黨組審時度勢、前瞻部署，一場以研究所分類改革為“牛鼻子”的“率先行動”正式開啟。

卓越創(chuàng)新中心是研究所分類改革設(shè)定的一類創(chuàng)新單元，它面向前沿基礎(chǔ)科學(xué)，擔(dān)負起創(chuàng)新“尖刀連”的作用，這與當(dāng)初中科院內(nèi)從事大氣環(huán)境研究的機構(gòu)所期待的發(fā)展理念高度契合。

2015年9月，中國科學(xué)院區(qū)域大氣環(huán)境研究卓越創(chuàng)新中心（以下簡稱大氣環(huán)境卓越中心）正式成立，目標(biāo)鎖定為建設(shè)世界一流的大氣環(huán)境科學(xué)研究平臺。

4年來，大氣環(huán)境卓越中心的科學(xué)家一直朝著這個目標(biāo)孜孜以求、銳意探索。

從追霾開始

中科院副院長丁仲禮（左二）聽取大氣環(huán)境卓越中心工作匯報。

近幾十年來，伴隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國大氣污染日益嚴(yán)重，這引起了社會的高度關(guān)注。中科院作為國家重要的科技力量，有責(zé)任也有義務(wù)聯(lián)合相關(guān)部門及科研院校，在提高科技支撐的大氣污染防治能力上貢獻力量。

時間追溯到2012年9月，中科院正式啟動B類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“大氣灰霾追因與控制”（以下簡稱灰霾專項）。該專項為期5年，13家中科院院內(nèi)研究機構(gòu)、9家院外單位共計300余名科研人員，共同應(yīng)對大氣灰霾追因溯源。

不得不說，組建起由如此眾多科研人員參與的團隊并不容易。早在2008年便開始預(yù)研，直到2012年才形成整建制隊伍。

中科院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員賀泓任灰霾專項首席科學(xué)家。在他看來，灰霾專項有效組合了中科院內(nèi)外的大氣環(huán)境研究力量，極大促進了灰霾追因與控制研究中團隊交叉合作和聯(lián)合攻關(guān)成果的產(chǎn)出。

根據(jù)大氣復(fù)合污染的特點和研究需求，專項分為灰霾追因模擬、灰霾觀測溯源、灰霾數(shù)值模擬與協(xié)同控制方案、灰霾監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備和灰霾重點污染物控制前沿技術(shù)5個方向，并逐漸凝練出5支相對固定的團隊。

為了將這種行之有效的團隊交叉合作形式制度化，2015年9月，中科院依托灰霾專項團隊組建了大氣環(huán)境卓越中心，賀泓任首席科學(xué)家。大氣環(huán)境卓越中心的依托單位設(shè)在中科院城市環(huán)境研究所（以下簡稱城市環(huán)境所），共建單位有中科院生態(tài)環(huán)境研究中心、大氣物理所、合肥研究院、過程工程研究所、廣州地球化學(xué)研究所和中國科學(xué)院大學(xué)。

大氣環(huán)境卓越中心進一步凝聚了中科院在大氣物理、大氣化學(xué)、環(huán)境光學(xué)、衛(wèi)星遙感、大氣污染控制和環(huán)境政策等研究領(lǐng)域的優(yōu)秀團隊，充分發(fā)揮共建單位的研究優(yōu)勢。

“對于我們來說，承擔(dān)這一任務(wù)既是機遇也是挑戰(zhàn)。”大氣環(huán)境卓越中心負責(zé)人之一、時任城市環(huán)境所所長朱永官清楚地認識到，城市環(huán)境所在大氣環(huán)境學(xué)科上并不具有明顯優(yōu)勢。

城市環(huán)境所綜合處處長陳偉民一直參與大氣環(huán)境卓越中心的籌建，他現(xiàn)在是中心運行辦公室主任。在陳偉民看來，這樣的安排是中科院從戰(zhàn)略層面考慮后做出的。他記得中科院領(lǐng)導(dǎo)曾多次說過：城市環(huán)境所與大氣環(huán)境卓越中心的領(lǐng)域方向較為接近，理應(yīng)成為研究大氣污染的主力軍，只是目前研究水平有待提高，但這也恰恰是以新建研究所為核心打造網(wǎng)絡(luò)式團隊的契機。

賀泓對中科院黨組的頂層設(shè)計表示認同。“放在新建研究所，更利于大氣污染與控制交叉學(xué)科的發(fā)展。”

灰霾專項啟動后，科研人員的“追霾行動”隨即展開。賀泓介紹，科研人員按照既定方向和目標(biāo)展開研究，一切都顯得有條不紊。然而2013年1月，北京突如其來的一場重度灰霾，打亂了大家的節(jié)奏。

“這么大的灰霾，你們采取什么行動了？多快能把灰霾形成的主要原因搞清楚，向社會公布？”就在賀泓團隊商量對策時，中科院領(lǐng)導(dǎo)的電話打了過來。“你們應(yīng)該拿出像抗震救災(zāi)那樣的心態(tài)從事這份工作。”

這通電話對賀泓的觸動非常大，他開始反思此類科研任務(wù)的社會責(zé)任問題。帶著強烈的責(zé)任感和使命感，賀泓和團隊成員長期堅守在一線，不敢有絲毫懈怠。每次灰霾來臨，他們都要立即行動起來，準(zhǔn)確預(yù)報、加強監(jiān)測、分析成因。這些工作往往是在加班加點、廢寢忘食的狀態(tài)下完成的。

2015年以來，全國空氣質(zhì)量總體向好，這樣的結(jié)果讓賀泓很欣慰。“但目前在二次顆粒物致霾上還有許多科學(xué)問題要解決。”這是賀泓帶領(lǐng)大氣環(huán)境卓越中心科研人員接下來要做的工作之一。

在探索中完善

其實，大氣環(huán)境卓越中心起初叫中國科學(xué)院城市大氣環(huán)境研究卓越創(chuàng)新中心，名字源于其依托單位城市環(huán)境所。在2016年大氣環(huán)境卓越中心召開的理事會上，作為中心理事長的丁仲禮提出，城市大氣環(huán)境的范圍過于狹窄，不符合大氣環(huán)境研究的規(guī)律。該觀點引起與會專家的共鳴。

在賀泓看來，作為大氣環(huán)境領(lǐng)域的卓越創(chuàng)新中心，其名稱應(yīng)在研究對象、空間尺度、過程效應(yīng)以及防控范圍等要素上有所體現(xiàn)。

例如，大氣科學(xué)研究常以京津冀、珠三角、長三角、成渝、東南沿海地區(qū)等區(qū)域作為研究對象，并結(jié)合區(qū)域的地理條件、氣候特征以及主要的污染物排放清單，開展區(qū)域大氣污染的形成機制、遷移轉(zhuǎn)化研究，以及空氣質(zhì)量預(yù)測預(yù)報。

2016年11月，經(jīng)中科院審批，原名稱正式更名為“中國科學(xué)院區(qū)域大氣環(huán)境研究卓越創(chuàng)新中心”。

早在成立之前，大氣環(huán)境卓越中心相繼制定了科技成果考核獎勵辦法、成員津貼發(fā)放管理辦法、經(jīng)費統(tǒng)籌管理辦法、共建共享協(xié)議等一系列文件，加強規(guī)章制度的保障建設(shè)。

但改革往往不是一帆風(fēng)順的。大氣環(huán)境卓越中心的第一次評估驗收并沒有通過，大氣環(huán)境卓越中心全體人員壓力倍增。

“大家并沒有氣餒，堅定信念，把壓力變?yōu)閯恿Α?rdquo;朱永官表示，他們認真分析未通過的原因后，采取了強有力的措施。

成立之初，大氣環(huán)境卓越中心就成立了執(zhí)行委員會、運行辦公室，完善多家研究所共建與協(xié)作機制。此后，根據(jù)中心人員分布特點，分別在合肥研究院和大氣物理所成立了分中心，旨在進一步完善多家研究所共建協(xié)作機制，密切中心成員間的合作與交流。

與此同時，大氣環(huán)境卓越中心進一步強化執(zhí)行委員會功能，提高協(xié)同作戰(zhàn)能力。陳偉民介紹，執(zhí)委會成員基本是中心的核心骨干和骨干成員，每2~3個月召開一次執(zhí)委會會議。

加強青年人才的培養(yǎng)力度也是大氣環(huán)境卓越中心的一大亮點。例如，中心利用有限的經(jīng)費，為青年人才設(shè)置了具體項目。“成員盡量不在一個單位，利于不同領(lǐng)域的交叉。”賀泓說。

今年4月28日，大氣環(huán)境卓越中心在合肥研究院舉辦了青年人才項目交流匯報會，生態(tài)環(huán)境研究中心副研究員馬慶鑫、大氣物理所副研究員唐貴謙和楊婷、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授劉誠、過程工程所副研究員李雙德等青年項目負責(zé)人分別代表各自研究團隊做了項目進展匯報。

會后，賀泓點評道：“這些青年人才研究的內(nèi)容也正是大氣環(huán)境卓越中心下一步要開展的重點工作。”

除此之外，大氣環(huán)境卓越中心不斷建立和完善激勵與評估機制，以科研成果和影響力為導(dǎo)向，通過中期函評、定期調(diào)整、5年會評等形式，實現(xiàn)人才的合理流動。

2017年10月13日至14日，中科院組織開展大氣環(huán)境卓越中心建設(shè)試點工作驗收專家組評議，結(jié)果是“大氣環(huán)境卓越中心全面完成籌建期目標(biāo)”。

專家組評議意見里還提到，大氣環(huán)境卓越中心隊伍結(jié)構(gòu)合理，人員創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力強，中年骨干人才展現(xiàn)了蓬勃向上的工作熱情。

截至2018年底，大氣環(huán)境卓越中心人才創(chuàng)新團隊有院士4人、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者9人、國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者3人、中科院“百人計劃”7人、國家“人才”1人、國家“萬人計劃”5人、中組部“青年千人”4人。

立足平臺再出發(fā)

2017年9月初的廈門，晴空萬里，空氣宜人，金磚國家領(lǐng)導(dǎo)人第九次會晤在這里舉行。會上，以全球第二大經(jīng)濟體中國為首的幾個新興經(jīng)濟體商討如何加強合作，為全球化提供新的助力。會下，大氣環(huán)境卓越中心的科學(xué)家在爭分奪秒，為保障會議期間的空氣質(zhì)量而努力工作著。

廈門會晤環(huán)境質(zhì)量會商指揮中心就設(shè)在大氣環(huán)境卓越中心，包括大氣環(huán)境卓越中心在內(nèi)的專家根據(jù)空氣質(zhì)量觀測站、大氣環(huán)境觀測超級站（以下簡稱大氣超級站）以及走航觀測的數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象分析報告，研判廈門及周邊城市空氣質(zhì)量的演變趨勢、潛在污染問題，最終提出系統(tǒng)性解決方案。

大氣環(huán)境卓越中心副主任陳進生記得，習(xí)近平總書記在歡迎宴會致辭時盛贊廈門“抬頭仰望是清新的藍，環(huán)顧四周是怡人的綠”。這句話讓大氣環(huán)境卓越中心的科學(xué)家倍感興奮。

陳進生表示，大氣環(huán)境卓越中心從智力支持與裝備支撐兩大方面，全過程、全方位地參與空氣質(zhì)量保障活動，成為空氣質(zhì)量保障工作的主力軍與主導(dǎo)力量，有力促進了空氣質(zhì)量“雙優(yōu)”（小時均值和日均值）目標(biāo)的實現(xiàn)。

在裝備支撐上，大氣超級站功不可沒。據(jù)介紹，與普通的空氣自動監(jiān)測站相比，大氣超級站充分利用光學(xué)、物理與化學(xué)等綜合手段，實現(xiàn)了地空一體的多參數(shù)、立體與高時間分辨率的空氣質(zhì)量觀測。

城市環(huán)境所綜合樓樓頂?shù)囊粋�房間里，常規(guī)空氣質(zhì)量監(jiān)測儀、顆粒物水溶性離子色譜監(jiān)測儀、單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀、臭氧激光雷達等30多臺（套）儀器正在全速運行。2017年7月，大氣超級站在這里全面建成。

在《中國科學(xué)報》采訪陳進生的前一天，他與團隊成員受福建省環(huán)保部門邀請，就第二屆數(shù)字中國建設(shè)峰會召開期間的空氣質(zhì)量保障進行會商。相關(guān)數(shù)據(jù)正來自大氣超級站。

科學(xué)家期待，在大氣超級站的支撐下，大氣環(huán)境卓越中心將以長三角和東部沿海城市群作為研究對象，開展沿海地區(qū)海陸交匯帶的大氣污染規(guī)律研究，探索臭氧光化學(xué)污染機制。

由大氣環(huán)境卓越中心支持建設(shè)的大氣超級站并不只有這一處。目前大氣環(huán)境卓越中心構(gòu)建了全國環(huán)境空氣質(zhì)量立體綜合觀測網(wǎng)絡(luò)，還在環(huán)渤海、長三角、珠三角、海西城市群等區(qū)域建設(shè)大氣超級站，對污染物、氣象參數(shù)、顆粒物濃度、成分和粒徑開展實時、高時間分辨率的立體觀測。

不僅如此，大氣環(huán)境卓越中心還建設(shè)了國內(nèi)先進的煙霧箱群，用來模擬大氣中各種反應(yīng)。“從理論上說，煙霧箱越大，模擬效果越好。”賀泓說。截至2018年底，大氣環(huán)境卓越中心分別在生態(tài)環(huán)境研究中心、廣州地球化學(xué)所和化學(xué)研究所建設(shè)了室內(nèi)外煙霧箱。

此外，大氣環(huán)境卓越中心還建設(shè)了先進的大氣環(huán)境功能材料研發(fā)平臺，包括環(huán)境功能材料量產(chǎn)技術(shù)研發(fā)平臺、煙氣脫硝催化劑應(yīng)用技術(shù)研發(fā)平臺和室內(nèi)空氣凈化材料研發(fā)平臺。值得一提的是，大氣環(huán)境卓越中心專門建立了連接實驗室研究與企業(yè)應(yīng)用的中試平臺。

科研平臺建設(shè)為大氣環(huán)境卓越中心穩(wěn)定服務(wù)中心定位、持續(xù)增強創(chuàng)新能力以及集聚和培養(yǎng)高水平研究隊伍提供了重要保障。

開辟新戰(zhàn)場

事實上，大氣灰霾污染具有長期性、艱巨性和復(fù)雜性的特點，雖然灰霾專項結(jié)題了，但大氣環(huán)境卓越中心科學(xué)家的工作并沒有結(jié)束，他們又著手開拓新的研究領(lǐng)域。

大氣環(huán)境卓越中心今年在舉辦青年人才項目交流匯報會的同時召開了執(zhí)委會會議。賀泓最先發(fā)言：“我們已經(jīng)在二次顆粒物致霾形成機制方面做了很好的前期工作，下一個戰(zhàn)場可以進一步考慮臭氧、VOCs、氮氧化物等問題。”

“完全同意。監(jiān)測方法怎么建、測量標(biāo)準(zhǔn)怎么設(shè)、儀器怎么應(yīng)用，國內(nèi)目前還做得太少，這對于我們來說是個機會。但這些工作一定要同數(shù)值模擬結(jié)合起來。”大氣環(huán)境卓越中心核心骨干、大氣物理所研究員王躍思補充道。

大氣環(huán)境卓越中心提出以臭氧等污染物為研究對象不無道理。根據(jù)綜合觀測網(wǎng)絡(luò)的觀測數(shù)據(jù)，臭氧未來可能會成為城市首要污染物。“為什么顆粒物不超標(biāo)時臭氧濃度仍然很高？”賀泓解釋，臭氧產(chǎn)生的3個因素是氮氧化物、VOCs和光照，顆粒物降下來后，光照就會增強，而氮氧化物和VOCs仍有較高的濃度，通過光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致臭氧濃度超標(biāo)。

眾所周知，在平流層，紫外光特別強，能把氧氣變成臭氧，形成臭氧層，有效保護人類健康。但對流層并不需要它，且對人體健康有害。如何控制，是科學(xué)家要研究的問題。

“下一步可不可以針對不同區(qū)域，如京津冀和長三角地區(qū)，搞清楚大氣污染是怎么傳輸?shù)�，要做出一個模板。”

……

經(jīng)過熱烈討論，對于大氣環(huán)境卓越中心下一步的研究重點，大家逐漸明確了目標(biāo)。

項目牽引是大氣環(huán)境卓越中心團結(jié)協(xié)作的法寶，它打破了研究所在爭取重大項目時過度競爭、單兵作戰(zhàn)的做法。而大氣環(huán)境卓越中心也正是充分發(fā)揮了這一牽引作用，配合中科院前沿科學(xué)與教育局部署了對科技部大氣專項和國家自然科學(xué)基金委重大專項等項目的申報工作，并取得了良好的效果。

為此，大氣環(huán)境卓越中心申請到國家重點研發(fā)計劃專項“大氣污染成因與控制技術(shù)研究”、國家自然科學(xué)基金委“中國大氣復(fù)合污染的成因、健康影響與應(yīng)對機制”、2017年“大氣重污染成因與治理攻關(guān)”總理基金等項目。

據(jù)不完全統(tǒng)計，自籌建以來，大氣環(huán)境卓越中心承擔(dān)上述重大項目及各類人才項目80余項，合同經(jīng)費達6.2億元。

但賀泓也清楚，大氣環(huán)境卓越中心成員相對分散在各單位，“非常需要項目牽引與凝聚，圍繞一個共同的科學(xué)和應(yīng)用目標(biāo)，協(xié)同攻關(guān)”。他表示，此外，大氣環(huán)境卓越中心需增強國家層面決策影響力，擬新增經(jīng)濟政策方向。

“每個研究機構(gòu)的成立都有時代的烙印，那就是國家需求。”朱永官表示，大氣環(huán)境卓越中心將繼續(xù)探索以學(xué)科前沿為導(dǎo)向、國家需求為牽引的創(chuàng)新科研新機制，推動我國大氣環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究的原始創(chuàng)新，為我國可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐。

金磚國家領(lǐng)導(dǎo)人廈門會晤期間，大氣環(huán)境卓越中心出動空氣質(zhì)量保障移動觀測車隊。

氣溶膠觀測裝備