本刊记者  李明丽

自然界的奥秘，总是令科学家前赴后继地探寻着。中国科学院广州地球化学研究所（以下简称“地化所”）研究员冉勇，就是这样一位孜孜不倦的探索者。

20余年来，他一直从事微量金属元素、有机污染物在地表系统中的迁移、转化和归宿等研究，并在疏水有机污染物的吸附机制、模型、归宿及其与生物质、地质吸附剂固相表面性质的关系研究方面取得了重要进展。

随着研究的不断深入，冉勇的视野逐渐扩大，理论功底也愈来愈深厚。每当向记者介绍微观物质的机理时，他总是兴味盎然。

不过，除了兴趣之外，他更将科学研究看作是一种责任。他希望用毕生所学为国家的环境修复做出自己的贡献。

踏入环境修复领域

作为道家思想的集大成者，庄子对自然生态环境有着独特的思考。他认为，自然万物之间是相互联系、相互依赖、相互转化。在冉勇的研究世界里，微观物质在地表系统中也存在着这样一种循环。

地表系统是指地球系统中直接与人类的生存与发展相关联的表层部分，是由岩石圈、水圈、大气圈、生物圈和人类活动组成的一个相互渗透、相互作用的复杂系统。

冉勇介绍，通过研究水、陆环境中金属元素和有机污染物的分布、迁移、吸附/解吸、生物有效性、稳定化等生物地球化学行为和环境效应，人类才能有针对性地应对环境污染。

上世纪90年代，博士毕业后的冉勇来到地化所。那时，地化所的很多项目都偏向于大气与水的污染研究。于是，原本做土壤污染研究的他转而开始做水的沉积物研究。

水本是生命之源。然而，随着人类社会的发展，水污染成为日益严重的环境难题。污水中的有机毒物，不仅影响饮用水源，还会破坏水生生物，进而使水质进一步恶化。

那时，国际上对水体中的重金属、有机污染物以及农药十分重视，且已经做到分子水平。相比之下，国内对有机污染物的研究还十分稀少。

1995～1997年，冉勇获国家教委留学基金和对方资助在澳大利亚莫纳什大学水研究中心和西澳大利亚大学做客座研究。

他告诉记者，废水中的污染物有的是以胶体的形式存在，胶体是一种较均匀的混合物，分散质粒子直径在1?100nm之间。而国内的研究大多忽视了纳米尺度的胶体。于是，他利用国外良好的实验仪器做水体中胶体的组成和含量研究，并在国际期刊上发表了第一篇论文。

回顾这段求学历史，冉勇坦言收获颇丰，他将国际上的相关研究进展进行了较为全面的了解和深入的认识，并在国际期刊上发表了相应的论文，为今后的科研工作奠定了坚实的基础。

碰巧的是，回国后，地化所以傅家谟院士为首的科学家开始对有机污染物的地球化学行为感兴趣，并且实验室的研究条件也有所改进。既有土壤研究背景，又有水体研究背景的冉勇迎来了良好的开端。

近年来，全国水环境的形势依然十分严峻。就整个地表水而言，受到严重污染的劣V类水体所占比例较高，约为10%。而流经城镇的一些河段，特别是城乡接合部的一些沟渠塘坝污染也普遍比较重，且由于受到有机物污染，黑臭水体较多。水资源丰富的珠江三角洲也出现水质性缺水。此外，涉及饮水安全的水环境突发事件的数量依然不少。

相对于大气与水污染，土壤污染因非肉眼所见而常常被忽视。当土壤中有害物质过多，超过土壤自净能力时，就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，进而使微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累通过“土壤——植物——人体”，或通过“土壤——水——人体”间接被人体吸收，危害人体健康。

“无论是大气、水体还是土壤污染，有机污染物的治理与环境修复标准的制定有着密切的关系。”冉勇说道。

目前，我国关于大气、水与土壤污染修复的“大气十条”“水十条”“土十条”已相继推出，这为我国的污染环境治理提出了明确的目标和方向。

“通过物理化学过程修复污染的环境费用太过高昂，即使是发达国家也承受不起。所以我们试图用生物修复方法。而只有将微量金属元素、有机污染物的微观机理认识清楚以后，我们才能制造一些生物处理剂，达到修复环境的目的。”

揭示珠江污染物的迁移规律

过去，水体中的污染主要与碳、氮、硫、磷和重金属元素等有关。如今，随着工业的发展，新型和持久性有机污染物也逐渐扩散到水体中，并与传统污染物一起构成难以修复的水体污染。不过，在冉勇看来，持久性有机污染物与碳循环有着密切的关系，抓住这条线索，也许问题就会迎刃而解。

针对珠江三角洲的水体污染情况，冉勇用连续过滤装置从其东江、西江、北江等不同断面和水产养殖区等水体采集了水柱样品和沉积物、颗粒物，接着应用核磁共振光谱、有机分子标记物、稳定性和放射性碳同位素等分析技术，表征珠江下游水体中悬浮颗粒物、胶体和沉积物有机质的化学成分、结构和形态，研究珠江水体中主要毒害有机污染物，如多环芳烃、多溴联苯醚的迁移、沉降和归宿过程。

持久性有机污染物（POPs）是一类具有范围大、危害性多和在环境中存留时间长的毒害性有机化合物。环境污染的日益加剧，使得POPs不可避免地要通过各种途径（呼吸、接触、饮水、摄食等）进入人体，危害健康。POPs对人类和生物具有致癌、致畸与致突变作用、破坏或抑制神经系统和免疫系统、破坏或干扰内分泌系统、影响生殖功等负面影响。美国著名的超级基金计划，很多项目就是直接针对环境中的POPs，进行受损环境的清洁修复研究。欧洲环境科学界认为POPs在生态系统中的不断累积，导致产生所谓的“化学定时炸弹”，到一定时期可能会引发生态环境灾难性的后果。

多环芳烃和多溴联苯醚均是典型的持久性有机污染物。其中，多环芳烃是煤、石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，相当一部分具有致癌性。而多溴联苯醚更是一类环境中广泛存在的全球性有机污染物，由于其具有持久性、毒性和潜在的生物蓄积性备受关注，对其环境问题的研究已成为当前环境科学的一大热点。

为了研究不同营养化水体中多溴联苯醚和多环芳烃的沉降通量和生物富集，冉勇选择广州市区高度营养化的流花湖（LHH）和中度营养化的联安水库（LA）作为研究对象。研究结果表明，水体中多溴联苯醚的污染水平受水体富营养化水平的影响，且水体中藻类和浮游动物对其有良好的富集效果；而多环芳烃的沉降通量主要受颗粒TOC沉降通量的控制，水体富营养化程度对其的分布也有一定的影响，富营养化程度越高，其含量也相对较高，它还倾向于吸附在有机质中，并随颗粒物在水体中迁移。

此外，冉勇还对珠江三角洲有机质的来源、组成和结构及其在污染物归宿中的作用进行了研究。他解释道，中性糖是沉积物中普遍存在的化合物，也是沉积物中有机碳的重要组成。研究结果表明，中性糖主要来源于藻类，且在特定的环境和条件下，可以为有机质的来源和早期成岩提供证据。

通过分析联安、增塘、新丰江水库沉积物柱中多环芳烃的含量及历史变化趋势，他发现处于亚热带的珠江三角洲地区近几十年来的气候变暖，造成了富营养和中富营养水库中脂肪含量较高的藻类增加，而这些藻类吸附或吸收了较多的疏水性有机污染物多环芳烃，起到了“生物泵”的作用，导致水体底部沉积物中燃烧多环芳烃含量的上升。揭示了气候变化对亚热带地区湖泊的重要影响，并强调了藻类有机质在累积大气及水中多环芳烃到底层沉积物中的重要作用。

紧接着，冉勇又对天然有机质对有机污染物的吸附、解吸机理进行了研究。他率先使用苯蒸气、CO2气体吸附技术研究了沉积物、干酪根、不同成熟度煤、不同成熟度页岩的微孔性、有机质结构以及与菲的吸附行为之间的关系。研究结果表明苯和菲的微孔吸附体积显著正相关，但苯的吸附体积比菲的吸附体积高，证实了分子筛在孔填充过程中起重要作用，矫正了前人对微孔体积的低估，发展了微观界面吸附理论。

探索界面地球化学过程

地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的交叉学科。利用地球化学研究生态环境治理的问题已成为一个趋势。

冉勇告诉记者，有机污染物在地表环境中的微观形态和界面作用机制，关系到认识其表生地球化学行为和最终归宿、评估其生物有效性和生态与人体健康影响、制定相关受损环境修复策略和研发有机污染处理技术的重大科学问题。

因此，他首先从天然有机质着手。他向记者解释，天然有机质是地质吸附剂的重要组成，它对进入地表系统中持久性有机污染物的环境行为和归宿具有关键控制作用。对天然有机质本身及其与有机污染物作用机理的研究，是当前环境有机污染研究的前沿研究领域与热点之一，集中体现在不同天然有机质的分离、表征以及有机污染物在其上的吸附—解吸机理研究，是有机地球化学与环境化学的重要学科交叉点。

通过多年研究，冉勇及其团队逐渐认识到天然有机质的复杂性与不均一性，突破了环境科学与工程领域中普遍接受的线性分配/吸附理论，揭示了有机污染物在一些地质吸附剂上非线性吸附解吸、解吸滞后与慢吸附—解吸等现象的机理，对于环境有机污染物的生态风险评价和受损环境修复理论，具有深远的影响。

此外，他还修正了疏水性有机污染物在聚合有机质上的吸附机理，初步建立了有机质的（微孔填充）表面吸附理论；应用CO2气体吸附新技术，首次揭示了微孔充填机理在聚合态有机质吸附毒害有机污染物中的重要作用，以及微孔扩散对吸附动力学的制约。

新的研究发现总是来之不易。“微孔这方面的研究我们坚持了10余年，刚开始只是从国外文献中看到了现象，但是没有仪器做实验。”他解释道，“传统的方法大多采用氮气来吸附，这种低温条件往往会导致有机质的结构改变。后来我们想尝试用CO2做表面积，刚开始很多国内大学都不感兴趣，直到我们找到天津大学的周立老师。”

探索永无止境。经过多年研究，他还深入地揭示了河流中胶体质在微量元素迁移、循环和归宿中的重要作用。并首次研究和明确了金、稀土元素在铁锰氧化物和腐殖质表面的专性吸附机制。

这些研究成果不仅在科学上深化了对天然有机质及其与有机污染物相互作用机制的认识，也表明有机地球化学在有机污染物的环境微观界面作用机理研究领域，具有显著的学科优势和强大的生命力。

相关成果在国际环境科学权威期刊《环境科学技术》（ES&T）、《地球物理-生物地球科学》《海洋化学》等发表12篇，共在国际SCI上发表50多篇，并引起国际同行的关注。国际知名学者Allen-King和Ball教授对其工作在ES&T上还给予了专门评述。其中，“土壤中稀土元素的环境化学行为和生物效应”获得国家自然科学奖二等奖（1993年），“珠江三角洲环境中有机污染研究”先后获得广东省科学技术奖一等奖（2003年）和国家自然科学奖二等奖（2006年）。

从事研究20余年，冉勇从未有所懈怠。他说老一辈科学家的言传身教特别是自己的导师傅家谟院士对自己影响很深。他将“活到老，学到老”作为自己的座右铭，并力图找到最好的途径解决他人还未解决的问题，对他人没有认识到的新现象做出自己的诠释。

接下来，他将继续投身于环境修复这个与人类健康休戚相关的事业之中，为社会解决环保难题。