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學(xué)者觀點(diǎn) | 曲久輝院士：環(huán)境工程學(xué)科幾個(gè)重要方向性問題
2022年11月14-15日，中國(guó)工程院院士、發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士、美國(guó)國(guó)家工程院外籍院士、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院特聘教授曲久輝在深圳舉辦的第三屆環(huán)境工程青年學(xué)者學(xué)術(shù)沙龍上作了主題為《環(huán)境工程學(xué)科幾個(gè)重要方向性問題》的特邀報(bào)告。他深度解讀了當(dāng)前環(huán)境工程科研范式變革的重要性、必要性及方法論，并對(duì)青年學(xué)者提出了殷切寄語(yǔ)。
曲久輝院士在報(bào)告中首先指出，開放性科學(xué)體系能夠促使新知識(shí)不斷擴(kuò)展和傳播。隨著科學(xué)內(nèi)容、工具和進(jìn)程開放程度的提高，以共享機(jī)制為核心的開放科學(xué)新范式將提高或促進(jìn)增強(qiáng)可再現(xiàn)性、透明度、共享和合作，并將融入科學(xué)事業(yè)。隨后，他在報(bào)告中主要討論了三個(gè)問題。
新知識(shí)交互融合下的環(huán)境工程學(xué)科基礎(chǔ)
曲久輝院士指出，環(huán)境工程學(xué)科工作者善于交叉、學(xué)習(xí)、跟蹤新知識(shí)。但這也導(dǎo)致缺乏原創(chuàng)性知識(shí)，即探索和補(bǔ)充現(xiàn)有知識(shí)體系中缺失的部分，難以真正做到“從0到1”的源頭創(chuàng)新。
環(huán)境工程學(xué)科以生物、化學(xué)、物理、材料等成熟知識(shí)體系為學(xué)科基礎(chǔ)，最終形成一種促進(jìn)人與自然和諧的學(xué)問。合理運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行組合并形成環(huán)境工程學(xué)科系統(tǒng)，可以獲得交叉性知識(shí)，認(rèn)知其他學(xué)科無(wú)法認(rèn)知的科學(xué)規(guī)律。第六次科技革命促進(jìn)著人類社會(huì)科學(xué)向交叉學(xué)科方向邁進(jìn)，這恰恰符合環(huán)境工程學(xué)科知識(shí)發(fā)展所具備的交叉性。環(huán)境工程學(xué)科工作者應(yīng)以新知識(shí)為基礎(chǔ)與啟示，在交叉學(xué)科領(lǐng)域做出具有創(chuàng)造性的工作。他以減污降碳協(xié)同的太陽(yáng)能工程、治理過程中原位生物合成、水處理過程中的原位自組裝等新時(shí)代科學(xué)問題為例，指出應(yīng)用性知識(shí)是認(rèn)識(shí)和解決環(huán)境問題的新原理及新方法。
面向人與自然共同體需求的環(huán)境工程顛覆性技術(shù)
曲久輝院士認(rèn)為，新知識(shí)伴隨著顛覆性技術(shù)的產(chǎn)生，顛覆性技術(shù)具有突變而非連續(xù)性的突破、對(duì)原有理論或原理的顛覆或填補(bǔ)缺失、可以改變現(xiàn)狀或?qū)ξ磥?lái)產(chǎn)生重大影響、對(duì)創(chuàng)新范式有重大變革等特點(diǎn)。
環(huán)境領(lǐng)域首先產(chǎn)生具有顛覆性特性的是認(rèn)知，人類對(duì)自然的無(wú)節(jié)制干預(yù)遭到了報(bào)復(fù)，在敲響警鐘的同時(shí)首先改變了人類對(duì)自然的認(rèn)知。在環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，盡管存在活性污泥法、飲用水處理工藝等新工藝方法，但我們?nèi)匀狈Νh(huán)境工程領(lǐng)域的顛覆性概念，即環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域仍缺乏實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新和顛覆性、具有實(shí)質(zhì)性意義的技術(shù)。
他還表示，環(huán)境工程領(lǐng)域?qū)W者需要對(duì)創(chuàng)新技術(shù)的缺失現(xiàn)狀進(jìn)行反思，這種狀況在本質(zhì)上體現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性和顛覆性思想的缺失。此外，我們還沒有跟上科技革命的步伐。到目前為止，我們對(duì)新知識(shí)的探索仍然是亦步亦趨，我們還沒有進(jìn)入現(xiàn)代主流科技的內(nèi)核。作為折疊式的弱勢(shì)群體的我們，更多情況下是服從式驅(qū)動(dòng)地解決問題。
青年學(xué)者們應(yīng)努力解決顛覆性環(huán)境問題，這需要做非即成的、自我思維定式的突破，這要求青年學(xué)者個(gè)體和群體思維方式發(fā)生深刻的變革和重構(gòu)，有穿越即成和透視陌生的眼光，突破環(huán)境工程的限定，做更有眼界和高度的科研。
應(yīng)對(duì)氣候變化和突發(fā)性災(zāi)害的環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)建
曲久輝院士認(rèn)為，氣候變化不僅限于溫室氣體對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響，也是人類與自然相互作用的結(jié)果。緩慢、廣泛的、能量釋放巨大的、影響長(zhǎng)遠(yuǎn)而深刻的氣候問題的核心是能量的不平衡。因此，在研究和認(rèn)識(shí)氣候變化時(shí)，要從能量驅(qū)動(dòng)和能量平衡角度看待和解釋問題。
突發(fā)性災(zāi)害包括自然性突發(fā)、人為性突發(fā)、累積性突發(fā)、誘導(dǎo)性突發(fā)等類型，會(huì)對(duì)人類的生產(chǎn)、生活甚至生命造成嚴(yán)重影響。其中，最可怕的是人為性的突發(fā)災(zāi)害問題，當(dāng)不知情、沒有檢測(cè)手段、不能識(shí)別病原微生物污染水源出現(xiàn)時(shí)，人類可能面臨滅頂之災(zāi)。因此，青年學(xué)者研究突發(fā)性災(zāi)害問題是有價(jià)值的。
為了應(yīng)對(duì)氣候突發(fā)性變化，應(yīng)構(gòu)建具有彈性、韌性的環(huán)境體系。以能量平衡、環(huán)境友好、冗余性、恢復(fù)性、系統(tǒng)性為準(zhǔn)則，持續(xù)探索局部或整體環(huán)境系統(tǒng)的自適應(yīng)性與外部擾動(dòng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。
曲久輝在總結(jié)中表示，科研范式的變革是必要的。如何在研究者的自由探索和有組織的科研二者之間取得平衡，如何堅(jiān)持獨(dú)立性探索，是實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)性技術(shù)、顛覆性突破和創(chuàng)造新知識(shí)的關(guān)鍵。要高度重視科學(xué)問題的凝練，一定要將研究思想與科學(xué)本源共振。
文章來(lái)源：清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院