——记复旦大学环境科学与工程系教授张艳
　　
李文博

　　
　　
　　一艘远洋货轮能装多少东西？环保纪录片“Sea Blind”《海盲》告诉我们，以全球最大的货轮“奥斯卡”号为例，它可以容纳19200个船运集装箱。如果这些集装箱内装满跑鞋的话，一次可以运输1.17亿双。由此不难发现，海上运输因为运量大、成本低，早已成为国际贸易主要的运输方式。
　　目前在全球范围内，80%以上的国际货物通过海运完成，我国更是高达90%以上。我国水路货物运输量和港口吞吐量已连续多年稳居世界第一，世界上十大最繁忙的港口有7个在中国。
　　但在这些繁忙海运的背后，港口城市和海岸带地区就成为船舶尾气污染的重灾区。特别是海岸带地区位于陆地与海洋交界处，涉及人为污染源多且复杂，影响大气环境的成因也较为复杂。现有研究显示，长三角、珠三角、环渤海和长江等沿海沿江地区，船舶港口排放已成为海岸带大气污染的重要来源之一。
　　张艳十多年来致力于研究船舶交通大气污染，她希望通过控制船舶污染物的排放，提高港口城市和海岸带地区的空气质量，将“举目已是晴空碧，宜趁东风扬帆起”的场景从梦想变为现实。
　　
梦开始的地方
　　
　　张艳最初在南京气象学院学的是气象学，在她读书的那个年代里，空气污染还不是所有人关注的焦点，因此国内还较少有人研究气象与环境的关系。但是张艳却有一种强烈的愿望，“气象学比较偏重自然科学的研究，而我当时的研究志向是想将自己所学的理论与社会发展联系起来”。在这样的感召下，张艳先是攻读了南京大学大气科学系的硕士研究生，然后又考取了复旦大学环境科学与工程系的博士，这样多学科的背景，气象与环境的结合，不仅让张艳看待问题更加全面客观，而且解决实际问题的手段也增多了。
　　来到复旦大学之后，张艳倏地感觉到了许多变化。“因为在南大大气科学系时，我们偏重数值模型研究，而复旦则非常重视外场观测，到真实的大气环境中观测大气污染物浓度的变化，拿到第一手数据。”她切实感受到了，只有第一手资料才能客观、令人信服地说明问题。博士期间，张艳在上海洋山岛住了两个月，一日三餐都只能吃冰箱里储存的食物，但是通过亲身观测，分析数据，得出结果，这样巨大的成就感让张艳体会到了科学的魅力。“我所学的知识、我做的研究，我可以在真实的大气环境中看见它、感受它。”张艳说话时，仿佛还在回忆那段特别的经历。
　　张艳在博士毕业后顺理成章地投身于空气污染的研究中。她在博士期间特别关注空气污染物传输到海洋上会对海洋的生态系统产生怎样的影响。而上海日益发达的船舶业给了她新的科研启发，她将目光投向了航运排放对空气质量的影响。
　　
看得见的影响
　　
　　船舶污染对空气质量的影响真的有那么大吗？它离我们的生活那么远，它的污染怎么可能会传到陆地上来呢？这些疑问是张艳刚开始做航运排放对空气质量影响时，听到最多的话，专家们一次又一次的质疑，没有让张艳放弃，反而让她越挫越勇。在张艳的测算中，2010年长三角区域及中国东部海域船舶排放的二氧化硫可达到38万吨/年，在人为排放源中占到14%～15%，贡献是比较大的。其排放的氮氧化物在人为排放源中的占比与二氧化硫差不多，但却鲜有人提及。在张艳看来，不仅与船舶柴油尾气朝夕相处的船员等面临严重的健康危害，港口城市居民也是船舶污染的重要受害者。
　　“我2009年开始申请青年基金项目的时候，国内还几乎没有基金项目做船舶大气污染物研究的，我当时觉得没关系，一次不行就两次，总会有行的时候。”在张艳的坚持下，2010年她申请到了自己科研生涯中第一个国家自然科学基金青年项目“航运排放对区域及城市空气质量的影响”，她的研究也由此拉开了序幕。
　　2011年，张艳和团队以上海港为研究对象进行了外场观测实验，监测物种包括二氧化硫、二氧化氮和臭氧这些痕量气体，同时采集了气溶胶样品，包括TSP（总悬浮颗粒物）、PM2.5等，并对气溶胶样品和重油样品中的钒、镍等元素进行了分析，实验的结果表明，在沿海气流的输送下，上海港区的二氧化硫、二氧化氮和钒主要来自船舶的排放。研究确认了颗粒物中的钒可以作为船舶大气污染排放的示踪物，该研究结果在英国《大气环境》期刊上发表后已被引用160余次。
　　在前期研究的基础上，张艳相继获得了国家基金委面上项目的资助，开始了船舶排放烟羽对沿海城市大气环境影响的动态过程的影响研究。张艳研究团队将前期建立的基于AIS的实时港口群区域航运大气排放清单技术和空气质量模式技术与实时大气单颗粒观测技术相结合，实现了船舶烟羽影响港口城市大气环境的动态解析，研究发现船舶排放对港口及沿海城市大气PM2.5的平均贡献比例在1%～10%，受到船舶烟羽影响的特定峰值时刻，船舶排放的贡献可达到50%。由此可见，船舶大气污染排放不容忽视。
　　一次偶然的机会，香港环保署的官员邀请张艳参加关于大型国际会议的航运排放专题论坛，这让她有些受宠若惊。“时任环保署署长告诉我说，非常欣喜看到内地学者开始关注船舶排放对空气质量的影响，未来让我们一起推进清洁空气行动。”也正是这一次接触，让张艳意识到，航运排放的基础研究对于未来空气污染政策的推行是非常重要的，比如说可以推动对船舶行业大气污染物管控的政策实施。
　　2015年11月，交通运输部印发了《珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域船舶排放控制区实施方案》（以下简称“方案”），规定自2017年1月1日起，船舶在排放控制区内的核心港口区域靠岸停泊期间应使用硫含量≤0.5%m/m的燃油。在这份文件推出的前序阶段的研讨会上，能看到张艳忙碌的背影。“从2010年到2015年，我已经有5年的积累了，政府相关的工作人员也知道我有这个基础，所以他们第一次想要启动排放政策制定的工作会议，就邀请了我参加，让我以专家的身份发出自己的声音。”借此机缘，张艳多年的研究成果与数据积累成为制定政策的科学参考意见。
　　
在探索中前行
　　
　　在《方案》实施的几年后，张艳通过在上海港区和陆地站点长期监测的数据发现，上海港实施排放控制区政策后，港区及沿岸城区PM2.5中硫酸盐和其他含硫组分有所降低，且比硝酸盐下降更为明显，含钒颗粒物的浓度也明显降低。“这说明我们排放控制区政策的实施是有效的。”张艳如是说。
　　除了关注航运排放对空气环境的影响外，张艳也格外关注航运排放对人体健康的影响。“船舶排放相关的空气污染和人体健康研究是在全球尺度上受到关注的问题。”为此，张艳与美国健康效应研究所（Health Effects Institute，简称HEI）开展了长期合作，对2015年中国核心港口群所在的长三角区域航运和相关活动对人群的空气质量和健康的影响进行了全面和详细的空间分析，同时考察了中国国内排放控制区政策实施前和3种未来排放控制情景下的排放和健康影响。
　　该研究于2019年12月20日，在HEI官方网站发布了《中国长三角区域和上海地区的航运对空气污染物排放、空气质量和健康的影响》研究报告，为中国航运相关的政策制定提供了科学依据。
　　2020年，张艳获得了国家自然科学基金委对她在船舶研究领域的第3个科研项目——“船舶黑碳颗粒物排放及多尺度环境与气候效应研究”的资助，这个项目从船舶的常规大气污染物排放视角切换到温室效应物质黑碳，不仅关注环境影响也涉及气候影响，将她自大学以来的学科背景和近些年的研究经历较好地融合了起来。
　　“我小时候的梦想是想做一个侦探，虽然现在没有成为侦探，但是做研究之后，就发现我也是通过一个一个的现象去推理它背后的成因，这可能是另一种意义上的‘探案’吧。”张艳笑着说道。随着她解决的问题越多，她收获的成就感就越大。
　　在科研之余，张艳还是一个平易近人的老师。“我对学生的要求相对来说是比较宽松的：一是希望他们热爱科研；二是希望他们在热爱的同时要有一颗平常心，不能急于求成；三是希望他们要有自信，遇到困难时，可以努力克服。”张艳希望研究团队里的同学们能在日常的训练中不断积累自己的经验，成为独当一面的科研人员，这就是她作为老师最大的意义。
　　当前张艳主攻的船舶排放污染物是海岸带和近海区域典型人为污染源，未来她还想拓展新的研究领域——如近海海洋生源相关的自然污染源排放、人为源和自然源在海洋边界层中的相互作用，以及它们对近海岸的高密度人群健康以及海洋生物地球化学循环产生的各种影响。正因为科研是在不断螺旋上升的，它永远不会是固定的，它会一直往前发展，所以张艳的脚步也不会停下，未知海洋中的巨大谜团仍然吸引着她不断探索。