刘文清：用环境光学造福社会

雨粟

从2011年年末以来，我国中东部大部分地区遭遇雾霾天气，不仅给交通运输带来严重影响，还导致一些地区空气质量下降，引发公众对环境问题的担忧。

其实，早在10年前就有这样一位科学家将目光瞄准了空气质量监测，并把光谱学成功应用于环境监测，形成了环境光学监测技术新领域。他就是中科院安徽光学精密机械研究所所长刘文清。

由于在环境光学监测方法、技术研究、设备研发等方面取得的突破性进展，以及对提高我国环境监测技术水平作出的突出贡献，2013年12月19日，刘文清被中国工程院增选为环境与轻纺工程学部院士。

“每种污染物都有自己的光谱特征，就像人的指纹一样。”刘文清介绍自己的工作时喜欢用比喻。他说，我的主要工作是通过建立污染物的光谱特征数据库，研发污染物的光谱定量解析算法，再结合光机电算工程技术，开展对多种污染物的监测技术方法研究。

听起来是极为简单的几句话，然而从事科研工作，无论是开创新领域、发展新技术还是研发新设备，都绝非轻而易举，一蹴而就。

一条不同寻常的科研之路

作为我国工程技术界的最高学术机构，对科研人员来说，当选院士是至高的荣誉。面对荣誉，刘文清却淡然处之，他婉言谢绝了纷至沓来的众多媒体的采访要求，继续埋头从事他所珍爱的科研工作，一如既往的低调。

籍贯江苏的刘文清1954年出生在安徽蚌埠的一个普通家庭。鲜为人知的是，在上个世纪70年代，高中毕业后无学可上的他，在一家国有小企业当了5年的钳工。这段艰苦的岁月，为他提供了宝贵的实践经验，也磨砺了他永不服输的坚强品格。1975年9月，对知识充满渴望的刘文清，考入了中国科技大学物理系，经过3年系统的学习，他的科研天赋开始展露。

1978年11月，刘文清被分配到安徽光学精密机械研究所工作。安光所位于合肥市蜀山湖畔风光秀丽的董铺岛上，但在当年，董铺岛还只是一派杂草和灌木丛生的荒芜景象，不见人间烟火。“有一年冬天，我从中国科大办完事情要回到岛上，没赶上最后一趟公交车，冒着淅淅沥沥的小雨，走了3个多小时的路直到夜里才回到单位。”在这个枯寂而单调的宁静世界，刘文清潜心于科研和学习，研究生、助理研究、研究员、博导……一步一个脚印地成长。

读万卷书还需行万里路。1986年起，刘文清开始四处游学。意大利米兰工业大学、日本国立公害研究所进修——克里特研究中心欧共体激光开放研究室做访问学者，并拿到博士学位——日本千叶大学环境遥感中心攻读博士后。“在这些国家的学习，扩大了我的视野，对科研很有帮助。”海外学成之后，他回到了董铺岛，立志将所学报效国家。

他先后获得25项发明专利授权，55项软件著作权登记，发表SCI论文120篇；培养博士生35名，硕士生25名；安徽省劳动模范、全国优秀科技工作者、“十一五”国家863资源环境领域专家、国家重大科学仪器设备开发专项负责人；现在，当选为中国工程院院士……从钳工到院士，刘文清走出了一条不同寻常的科研之路。

对于外人认为清苦的科研工作，刘文清有个“咖啡理论”：“搞科研和喝咖啡有点类似，总是先苦后甜，而不合适于坐科研冷板凳的人，就像不喜欢喝咖啡的人一样，怎么都觉得它是苦的。”

以国家和社会发展需求为牵引

刘文清的科研方向是环境光学监测，即将光谱技术应用于环境监测，这听起来似乎不好理解。对此，刘文清做过这样一个生动的比喻：“我们发展环境光学技术，能对大气环境作出准确、实时的空间在线监测，如二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物等，用网格的光扫出不同层面气体的分布，就像给人体做CT一样。”

能借助CT对人体进行诊断的医生很多，能够对大气环境进行监测乃至诊断的科学家却并不多。

1998年5月，以刘文清为主任的环境光学监测研究室在安光所正式成立。2000年5月，“环境污染高灵敏光谱在线监测技术研究”等一批瞄准国家需求的项目启动。经过努力，刘文清团队在环境监测仪器设备攻关上取得了丰硕的成果。从2003年开始，几乎每年都有成果获得国家或省部级科技奖。历经十多年发展，安光所已成为我国环境光学监测技术的创新源头单位。

在安光所，你可以看到众多类型的检测仪，它们就像一双双监测环境的“眼睛”：监测路边汽车尾气排放的、监测温室气体排放的、监测大气颗粒物的、监测臭氧的、监测蓝藻生长的、监测工业烟道废气排放的、可用于卫星载荷绕地监测全球环境变化的……这些科研仪器，广泛应用于国家发展需要的各种重大项目，正是这些“眼睛”日以继夜的运行，才能获取大气环境变化的有效数据依据。

2008年，举世瞩目的北京奥运会和残奥会盛大开幕。安光所在中国科学院领导指挥下联合中科院兄弟单位，主持“北京及周边地区奥运大气环境监测和预警联合行动计划”项目。刘文清率领安光所科研人员，以奥运主场馆、北京市区空气污染为主要内容，建立了以北京市为中心、覆盖三大污染源地区及周边污染输送通道的大气环境立体综合监测系统。这一系统使用的近80套仪器装备中95%由安光所自主研发制造，为奥运会空气污染预警和制定减排措施提供了强有力的数据支撑，发挥了重要的决策支持作用，得到时任北京市市长王岐山的赞誉。刘文清和所里其他3位同志也因此荣获“科技奥运先进个人”称号。此后，这一系统又在上海世博会、广州亚运会上大显身手。三大盛会的主动参与，凸显了安光所作为环境光学监测权威雄劲的实力。

在我国唯一一艘南极科研考察船“雪龙”号上，搭载着安光所最先进的MAXDOAS（被动差分吸收光谱系统），用于开展活性卤素化合物的探测；在国家西气东输的输送线上，亟需有害气体泄露监测设备，而安光所研制成功的这种设备即将步入产业化阶段……

“以国家和社会发展需求为牵引，以解决国家需求和社会可持续发展中的大气光学与环境光学中的关键科学技术问题为主要任务，面向世界科学前沿要求、面向国家环境安全战略需求、面向世界环境科学前沿，这就是我们的发展战略。”刘文清如是说。

积极寻找科研成果转化的途径

2013年12月4日至6日，南方出现了大面积雾霾天气，安徽省应急办快速响应，关闭了多条高速，有效避免了可能发生的事故。他们赖以做出快速决策的关键，正是由安光所环境光学中心研制的能见度仪。在安徽全境3100公里长的高速公路上，每15公里就有一台这种仪器，防雾、防结冰，对雾霾天气预警、启动气候应急预案、减少交通事故发生起了很大作用，产生了巨大的社会效益和经济效益。

利用大气光学的学科基础，发展环境光学方面的成果应用，这是刘文清当初的理想。如今这一理想已经变成了现实，安光所的众多科研成果都已实现了实际应用，有的已经初步实现了产业化，能见度仪只是其中之一。

以前，我国的常规污染物在线自动监测仪器几乎是空白，在刘文清带领团队成功地研制出“城市空气质量连续自动监测系统”，并与企业合作生产后，其产品价格低于国外进口产品的50%。目前，该系统累计在全国25个省市区安装了400余套，占据全国同类产品约2/3的市场份额。

安光所自主研发的“机动车尾气遥测车”、“城市空气质量连续自动监测系统”、“烟气排放连续自动监测系统”、“臭氧和颗粒物监测激光雷达”等系列环境光学监测仪器，在激烈的市场竞争中崭露头角，某些技术和仪器达到和超过了国际水平，大大推动了仪器设备的产业化和国产化，累计为国家节约外汇几十亿元。

当钳工那5年，使刘文清更懂得什么是企业，什么是商品：“企业最好买只鸡回去就能下蛋，不能拿那些还不成熟的科技成果卖给他们，实验室的科技成果是一回事，市场上的产品是另一回事，我们要积极寻找成果转化的途径。”

安光所为此不断探索与企业合作的新模式，2001年以来，先后以技术入股等形式，与“安徽蓝盾光电子”、“河北先河”、“杭州聚光”、“武汉天虹”、“湖南力合”、“安徽宝龙”等企业建立了长期战略合作关系，产生了良好的经济效益，反过来市场的需求又极大带动了科研的发展和创新。

多年致力科研成果的产业化，安光所已积累了丰富的经验。刘文清认为，走产学研结合的产业化道路，一定要注重双方的优势互补，“只有通过与企业的长期战略合作，才能实现技术转移和转化。”

作为从事环境光学的科学家，人们往往容易忽略刘文清的另一个身份：中国民主促进会会员。他不但是科学岛（即董铺岛）上的第一位民进会员，还一手组建了科学岛民进科学院支部，带领支部会员们投身科研创新，为民主党派事业作出了突出贡献。在担任安徽省政府参事期间，他也受到了安徽省政府的通报表彰。

尽管我国环境光学监测技术总体上发展较快，但在刘文清眼中，面临的态势仍十分严峻：环境光学监测技术自主创新不够，发展国家先进环境技术产业缺乏工程化的科技成果，支撑国家环境监测的技术体系、标准和方法亟待完善。

“国家的环境光学发展对安光所寄托了重任和希望，我和我的团队需要做好的事情还有很多很多。”说这话时，刘文清想到的依然是科研工作者的责任。