21世纪以来,大气污染、气候变暖与人体健康等重大环境问题日益突显,影响到人类的生存和发展,受到世界各国政府与公众越来越多的关注。全球大气环境科学工作者一直致力于大气化学成分变化,并关注全球大气化学变化对全球气候变化、人体健康和生态系统的影响。
上海市大气颗粒物污染防治重点实验室(以下简称:重点实验室)依托复旦大学建设,由陈建民教授担任主任,面向国家大气环保战略需求,形成了一支以大气污染化学为核心、以保障公众健康和应对气候变化为导向、兼具自主仪器研发能力的科技力量,开展多学科交叉科研攻关,同时注重中外大气环境科学家及青年学者的合作交流,为全球与区域大气环境质量的持续改善、中欧科技与教育发展做出了积极努力。2024年7月获上海市重点实验室评估“优秀”。
2023年12月,上海市大气颗粒物污染防治重点实验室与国家环境保护城市大气复合污染成因与防治重点实验室、江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室联合主办学术委员会联席学术会议。重点实验室学术委员会主任郝吉明院士,副主任江桂斌院士、刘文清院士、张远航院士、贺克斌院士、贺泓院士等出席会议。
基础研究与产业化成果丰硕
近年来,重点实验室在大气环境化学、大气环境健康和大气环境尖端探测设备等各方面均有重要的学术或研发成果产出。
重点实验室王琳教授团队联合芬兰赫尔辛基大学团队,于国际上首次成功揭示了我国污染城市大气中新颗粒形成的分子级别的“硫酸-二甲胺-水三元成核”化学机制。成果于2018年在Science上发表,并入选热点和高被引论文。该成果有助于城市和城市群大气复合污染的科学防治和空气质量的持续改善,服务于我国“十四五”城市和城市群大气复合污染防控的重大需求。该研究被国外多家媒体报道。
重点实验室阚海东教授团队与伦敦卫生与热带医学学院团队合作,历经5年攻关,完成了覆盖全球6大洲、24个国家(或地区)、652个城市的大气颗粒物与居民死亡调查。首次在全球尺度系统评估了颗粒物与居民死亡的关系,发现PM2.5浓度每升高10 μg/m3,全球居民的每日死亡率升高0.68%,证实了大气颗粒物污染的健康影响不存在明显阈值。相关论文发表于New Engl J Med(2019),入选 “NEJM年度最佳论文”“中国百篇最具影响国际学术论文”。该中欧合作研究成果为世界卫生组织修订《全球空气质量基准》提供了重要的科学依据。
重点实验室于2018年引进青年骨干王戎研究员,其课题组与欧洲科研团队密切合作,首次在地球系统模式中嵌入能源-气候-农业之间的相互作用,量化了全球变暖对生物质能源和粮食生产的反馈作用;强调了加速中国光伏发电和风电的能源转型的重要性,为我国能源转型、全球气候治理提供了科学方案。该研究成果以2篇研究论文形式发表于《自然》(Nature),其中一篇论文得到了美国气候学家Gernot Wagner与Wolfram Schlenker的《自然》专评,另一篇入选ESI高被引和热点论文,入选了2023年度“中国十大气象科技进展”。
大气颗粒物上不同的化学组分具有不同的生物毒性,然而国内外至今尚无颗粒物毒性的实时在线监测仪器。重点实验室主任陈建民教授团队在国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目的支持下,成功研发了“人工智能化多功能气溶胶浓度富集系统与大气颗粒物毒性检测联用仪”,并投入于实验室科研人员的PM2.5生态毒性等研究中,取得了一系列的研究成果。
中法合作推动重大成果突破
重点实验室自成立以来,一直注重与法国国家科学研究中心里昂催化与环境研究所(CNRS-IRCELYON)、法国国家科学研究中心燃烧-空气动力热力学-环境研究所(CNRS-ICARE)等多个法国科研机构密切合作,联合申请并开展了一系列的科研项目,如欧盟第七框架协议项目研究、欧盟地平线2020项目、首批国家重点研发计划国际合作项目等,双方研究人员长期互访,合作研发大气环境监测高端仪器,发表50余篇高水平合作论文。
在全球气候变化的大趋势下,空气质量和气候变化对人类健康和未来的影响是全球共同关注的问题。国际科研机构也愿意在此方面加强与中国的合作。陈建民教授介绍:“重点实验室与法国、德国、西班牙等国际顶尖科研机构合作非常密切。而且国际科研机构也非常愿意与国内重点实验室合作。不仅是实验室层面的合作,我们与国际顶尖科学家个体也建立了亲密的感情,中国的文化他们也非常喜欢。在这样互相信任的合作氛围下,重点实验室与国际顶尖科学家共同研究探讨,最后形成了一些突破性成果。”
中法科学家交流。(上)2007年12月,时任法国科学研究中心主任Catherine Brechignac博士和法国技术科学院院长Francois Guinot博士一行访问复旦大学;(中)2012年4月时任法国奥尔良大学副校长Ary Bruand教授一行来访重点实验室,并于2014年5月签署联合培养研究生项目;(下)2017年11月,法国Auvergne Rhône-Alpes大区代表团来访重点实验室
陈建民介绍,良好的中法合作基础也为重点实验室新进青年人才的科研提供了帮助。重点实验室于2018年引进青年骨干王笑非研究员,其课题组与艾克斯-马赛大学Emmanuel Villermaux教授团队合作,对气泡破裂的膜滴产生机理进行了探索并提供了理论支持,发现气泡破裂产生液滴是海盐气溶胶的主要产生方式,并首次揭示了气泡在水下碰撞产生大量亚微米级液滴的新机理;重点实验室2018年引进的另一位青年骨干王戎研究员,其课题组与法国原子能中心气候与环境研究室(CEA CNRS UVSQ)Philippe Ciais教授团队以及其他欧洲科研团队密切合作,首次在地球系统模式中嵌入能源-气候-农业相互作用,量化了全球变暖对生物质能源和粮食生产的反馈作用;强调了加速中国能源转型的重要性,为全球气候治理提供了科学方案。
中欧大气化学学校举办期间的授课、分组讨论和外场考察。Shanghai Daily对SESAC发起人Christian George教授、Hartmut Herrmann教授和Abdelwahid Mellouki教授的采访报导。
作为四届SESAC暑期学校的主要发起人之一,陈建民教授促进中法双方在大气化学科技、教育领域的合作与交流,并做出了杰出贡献,荣获法兰西共和国棕榈叶教育骑士勋章。
2015年陈建民教授获法国棕榈叶教育骑士勋章
重点实验室将以此次评估作为新征程的起点,面向国家“降碳减污”重要战略及本市“双碳”战略需求,进一步发挥复旦大学“双一流”多学科综合交叉优势,凝练研究方向与任务,强化大气颗粒物作为研究主体,突出与空气质量、气候变化与人体环境健康的多元融合,服务区域创新与经济社会发展。