走近院士 | 刘文清：给大气环境“把脉”
文章导读
“一束光打过去，就知道污染物浓度是多少。像医生给病人做CT一样，我们是给大气环境做CT的人。”作为我国环境光学这一新领域的领军人物，中国工程院院士、中科院合肥研究院安光所学术所长刘文清率先提出了开展光学与环境交叉科学的创新研究。
▲来源：科学岛在线
“一束光打过去，就知道污染物浓度是多少。像医生给病人做CT一样，我们是给大气环境做CT的人。”作为我国环境光学这一新领域的领军人物，中国工程院院士、中科院合肥研究院安光所学术所长刘文清率先提出了开展光学与环境交叉科学的创新研究。
△ 刘文清院士在大气痕量气体探测载荷定标现场认真查看定标数据。
光学、环境科学，在普通人看来风马牛不相及的两个学科，为何能产生交集？
△ 刘文清院士在“总碳柱观测网合肥站”（Tccon Hefei）查看地基高光谱数据。
“空气中的各种成分，包括污染物，都有自己的特征吸收光谱。通过设备对污染物进行立体垂直探测，就可以知道光路上不同高度的污染物的成分和含量。”刘文清介绍，目前，他率领团队建立了包括400多种大气污染物、100多种水体污染物、20多种土壤重金属污染物的光谱特征数据库，研发了污染物光谱定量解析算法和工程化应用软件，不仅能为大气环境“把脉”，还能“诊断”水体、土壤的污染情况。
△ 刘文清院士在实验室测试实验装置的光路准直性。
今年安徽高考，语文作文的素材是“双奥之城”北京。对两次承担奥运会环境监测任务的刘文清团队而言，这是道“送分题”。2008年，北京奥运会，当时正是我国大气污染问题突出的时期。刘文清率领团队建立覆盖北京及周边地区的大气环境立体综合监测系统，为空气污染预警和制定减排措施提供科学数据支撑。2022年，北京冬奥会，刘文清团队研发的车载激光雷达，能够快速精确获取大气颗粒物的区域分布特征，并成功预测了冬残奥会第一天的沙尘污染。
从北京奥运会到北京冬奥会，14年间，刘文清带领团队聚焦国家重大战略需求，加快突破关键核心技术，为建设天蓝、水清、草美的生态环境，打造了一个“天、地、空一体化”的立体综合监测网。
△ 刘文清院士在航天载荷电装间，使用高清晰检测设备审查电路板电装质量。
2018年5月9日，高分五号卫星成功发射，搭载了安光所自主研制的大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气主要温室气体监测仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪。从此，我国可以获得全球的污染气体分布数据，不仅能为我国大气污染控制决策提供技术支持，还能为国际环境外交提供有力的数据支撑。作为卫星3个有效载荷的总设计师，刘文清坚定地认为：“国之重器不能依靠进口，必须应用自主仪器设备！”
△ 刘文清院士在“高分真实性检验站（合肥）”楼顶与技术人员探讨光学遥感方法观测大气气溶胶的优势。
2020年初，新冠肺炎疫情突如其来。大气环境因素对疫情传播和防控具有重要作用，而武汉却缺乏高时空分辨率的大气环境数据。刘文清临危受命，亲赴武汉，带领团队加班加点改装大气环境立体监测车，搭载了气溶胶和臭氧探测激光雷达等7套先进设备。从雷神山、火神山医院到方舱医院、隔离点，皖A牌照的监测车开展走航观测实验，获取第一手大气环境数据，为病毒传播风险评估、环境影响因素分析提供了科技支撑。
△ 刘文清院士在环境光学中心的真空环境模拟实验室认真观察真空设备的运行工作状态。
△ 漫步林间小道，刘文清院士和青年学子分享科研心得。
“我们积极探索、不断创新，就像今年高考作文主题一样，实现了‘跨越，再跨越’。目前，我国的大气环境光学监测技术已经可与欧美发达国家‘并跑’。”刘文清谦逊地说，“如果高考作文满分10分，我得给自己扣2分。这2分寄希望于年轻的科技工作者们，希望他们能够继续攻克难关，在一些关键技术领域突破发达国家对我国的‘卡脖子’问题，开发出更多具有自主知识产权、更加先进的的光学监测技术和设备。”
△ 刘文清院士通过视频会议与科研人员交流科研心得。
△ 刘文清院士与技术人员察看大气环境观测场的激光雷达安装与调试情况。
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