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  温宗国在实验室分析污染物组成和来源。

  孙 波摄

  人物简介:

  温宗国,1978年出生,1995年至2005年在清华大学环境科学与工程系学习,获得工学学士、硕士和博士学位,现为环境学院长聘教授、博士生导师,清华大学环境学院循环经济产业研究中心主任、工业节能与绿色发展评价中心主任。主要从事城市固废处置与资源化、行业碳减排系统工程研究,主持国家课题20多项,成果获国家科技进步奖二等奖。

  近年来,我国生态文明建设大力推进,环境科学与工程学科迅速发展,成为多学科综合交叉的结合点和协同创新的前沿。一批青年科研人员矢志不渝、持续创新,正在把我国环境科学与工程研究不断推向更高水平。

  温宗国是这一领域青年学者中的佼佼者。

  把科学研究与国家需求真正结合到一起

  每次点外卖,清华大学环境学院博士生张宇婷都会格外留心包装材料。从2017年开始,她就和导师温宗国一起,尝试从3500万份外卖订单中,分析外卖包装的材料组成和环境影响。

  这是温宗国所从事研究的一个典型案例。“塑料废物管理是当前世界面临的重要环境问题之一,厘清塑料包装代谢机理,识别材料回收替代路径,是推动绿色低碳包装、控制环境泄漏率的一个基础性科学问题。”温宗国说。

  针对10多种细分包装材料,建立本地化环境影响科学数据,进行支撑绿色低碳包装的生态设计;开展万余次实证检测,精准刻画城市级500米网格化废弃规律;应用高清摄像和光谱图像识别算法,开发塑料包装废物智能化分选技术……小小的外卖包装废弃物,就这样被温宗国“吃干榨净”,变成极具研究价值的课题方向。

  温宗国说:“从根本上来讲,环境科学与工程是典型的问题导向学科。因为人类活动会在环境中产生各种废弃物,未经处理就构成了问题,对经济社会发展又会产生各种影响。我们作为科研人员,研究就是要奔着解决问题去。”

  1995年,17岁的温宗国考入清华大学,开启了他的学习、科研之路。在清华,他得到了专业的学习和锻炼,并在导师的带领下逐渐接触到环境系统工程的学术前沿,对城市固废资源化与循环经济、行业碳减排系统模拟与工程应用产生了浓厚的兴趣。读博期间,他开发了系统动力学模型,探索经济社会活动与资源消耗、污染排放的演变规律。同时,他开始关注城市循环经济这一当时前沿的研究方向。

  2007年,温宗国留校工作。从学生到教师,温宗国开始深入思考如何把“象牙塔”里的科学研究与国家、行业的需求真正结合到一起。当时,从国家到地方,对循环经济日益重视,但是循环经济怎么搞,国内没有现成的模式可供借鉴。

  后来,温宗国参与了国内首个城市循环经济国家科技支撑计划项目。“这个项目的核心问题,是解决城市对资源的消耗如何与经济社会发展实现‘解耦’的问题。换句话说,就是城市经济社会的发展怎么能够不建立在资源密集型的方式上。”温宗国说。

  在项目所在地江苏苏州,温宗国经常一待就是一个多月。在与地方政府和企业的沟通交流过程中,他深感当时城市发展循环经济大多着眼于孤立分散的单项技术,系统集成化技术供给不足。抓住这些薄弱环节,温宗国提出了城市循环经济系统集成共性方法,助力完成苏州市循环经济规划的修编。

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  温宗国说:“我们首先建立一个能够把城市物质代谢进行精细化模拟的模型,通过物联网、互联网等智慧化手段实现城市废弃物的回收,再用循环利用的技术把其中的资源清洁高效地提取出来,包括稀贵金属、高分子材料和有机质等。”

  这一前瞻性项目所形成的经验、标准、管理办法,在全国进行了推广。2016年,“城市循环经济发展共性技术开发与应用研究”获国家科技进步奖二等奖。

  坚持基础研究与工程开发“两条腿走路”

  在河北武安市新峰水泥厂,生活垃圾融入工业生产环节:所有运至车间的生活垃圾首先会经过一次初级破碎,之后会通过特殊的磁选装置分离金属物质,再进入滚筒筛进行初次筛分;第二轮更精细的筛分借助定量的风速,将较轻的垃圾筛出;筛上物还要经过两次破碎程序,将其体积控制在25毫米以下;旋转窑中封闭化高温焚烧后,压缩的垃圾筛下物和筛上物会被转运到6公里外的水泥厂区作深度处理,其中筛上物将会成为制作水泥的燃料,而筛下物则直接作为制作水泥的原料……

  这套工艺流程既为企业提供了廉价的原料和燃料,降低了生产成本,也让垃圾变废为宝,真正实现了循环利用。目前,这套工艺包及装备已在25条生产线应用,并实现了成套出口。

  这套装备的成功研发,与温宗国的努力分不开。从事环境科学与工程研究伊始,他就坚持基础研究与工程开发“两条腿走路”,利用数值模拟和人工智能等先进方法,研制出废弃物协同处置和资源化开发相关的工艺和装备。

  “如果单纯应用一项技术,它只能在某一个点上起作用。我们一定要树立系统思维,把基础研究、工程开发、管理手段结合起来解决实际问题。”温宗国说。

  科技进步带来了环境管理手段的创新。温宗国很早就关注互联网、大数据与环境管理的融合。

  比如,在垃圾智能分类回收及时空代谢模拟方面,他通过研究图像光学识别的深度学习算法,开发垃圾智能分拣系统和视觉人工智能机器人,实现了再生资源高效分类,并基于海量交易信息大数据技术建立“互联网+回收”平台。

  温宗国认为,目前国际上环境科学与工程研究进一步呈现“高精尖”的趋势,特别是“双碳”目标提出后,各领域都在进行绿色化的转型升级。“从产品的生态设计,到废弃物、各种资源的回收再利用,环境科学与工程的交叉性越来越强。”

  做科研,坚持比天赋更重要

  温宗国认为,做科研,坚持比天赋更重要。

  十几年前,环境科学与工程学科算不上热门,温宗国一度感受到明显的落差感。

  “项目少,成果出得慢,评职称自然没有优势,当时我的压力也不小。”温宗国坦陈,“搞科研需要坚守,只要自己有兴趣,相信自己做的方向是正确的,每天都会保持着对研究的热情投入。”2010年前后,温宗国研究方向上的科技项目逐渐多了起来。正是依靠长期的坚持和积累,他迅速将研究心得运用到新的项目中,收获了丰富的研究成果。

  多年来,温宗国一直活跃在本科生、研究生教学工作的一线,为环境学科培育人才。“培养学生要肯花时间。比如中午吃饭,我有时会拉着他们一块去。我们还有定期的课题组会,我会经常拿自己作例子,跟学生讲自己当年是怎么读硕士、博士研究生的。讲经验和心得之外,更多的是分享自己在科研上有过的教训。”温宗国说,“学生们很有创造力。培养学生的过程中要尊重他们的兴趣、爱好,一旦有了兴趣,他们就会坚持、就会投入。”

  平日里工作虽忙,温宗国还是会坚持每周打1到2次羽毛球,这是他从读书时就有的爱好,甚至在学校的比赛中拿到过不错的名次。

  “搞研究要有忘我的状态,但是高强度的投入也要有健康的身体做基础。”温宗国微笑着说。

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