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中国科协托举人才:地层深处的“调水师”

来源: 作者: 发布时间:2022-03-22 字号:

地层数百米深处,国家能源集团低碳院煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室(以下称“国重实验室”)的包一翔博士,正借助微弱的安全帽矿灯,在巷道深处采集矿井水样品。穿梭于不同煤层、不同矿井“煤矿地下水库”之间,已经成为这位“煤炭环保新人”的科研工作常态。

包一翔博士2020年毕业于清华大学环境学院,同年加入国重实验室,现主持1项国家自然科学基金青年基金项目,2项集团公司科技项目。煤炭环保领域对环境科学与工程专业毕业的他有太多陌生的事物,而“脚踏实地、从零学起”无疑是对他工作态度最好的注解。

“刚认识时,虽然包一翔给人感觉有博士的书生气,但下井干活从不含糊,早饭后连续下井5次,12个小时后才坐下来吃晚饭,他不喊苦也不说累,良好的工作作风和态度体现出了这位煤炭新人的本色。”这是长期与包一翔博士搭档工作的国重实验室神东基地的工程师李杰对他的评价。

42年来首次

水中的微量污染物去除是水资源保护与利用的重大挑战之一。氟代持久性有机污染物是一种全球性的污染问题,被称为“永久化学品”。2021年,此类物质在我国正式纳入到饮用水水质标准中,其标准限值很低(如全氟辛烷磺酸限值是40ng/L)、健康风险大。

为破解这一污染难题,攻读博士期间,包一翔以《斯德哥尔摩公约》管控的氟代持久性有机污染物及我国重点应用领域的典型含氟替代品为研究对象,攻克了分子结构依赖的氟代持久性有机污染物的光化学氧化/还原降解特性和机理;建立了含氟替代品选择合理性的评价方法和原则;开发了氟代持久性有机污染物降解的高效技术;实现了多种工业废水中含氟代持久性有机污染物的高效降解去除。

让“永久性化学品”高效降解,他的研究成果立足我国实际、放眼世界需求,为破解这一水污染防治难题提供了先进解决方法,为我国履行《斯德哥尔摩公约》提供了决策支持。

在日本京都市举办的持久性有机污染物领域顶级国际学术会议——二恶英年会(2019)上,包一翔作口头报告,并获得“Otto Hutzinger Student Award”,成为42年来首位在海外获得该奖的中国大陆学生。

“得奖之后,既感到意外,又觉得志在必得,从参会的45个国家的参会者种脱颖而出,内心很激动,第一时间就把消息分享给导师。”回忆起得奖时的场景,包一翔说道。

包一翔开展的水中持久性有机污染物控制的研究工作,得到了国内外专家的高度认可,并被欧洲化学品管理局和荷兰环保局的官方报告大段引用,达到了国际领先水平。

从零开始,夯实基础

“那时候刚入职,就接到了西部矿区矿井水中氟化物超标这一紧迫任务,去污成本高,技术难度大。这意味着更大的责任以及与之随行的压力。我深知煤炭环保领域对自己完全陌生,要想解决除氟问题,需要从零开始,因此在实验室工作一天14个小时以上几乎成为常态。”包一翔介绍。

为了让自己的工作真正做到“面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”,实现技术经济效益和社会效益,他开始大量查阅国内外文献资料,在很长一段时间内,每天提早到单位后的第一件事就是下载文献,因为步入不熟悉的领域,看英文文献遇到一定困难,他就努力学习术语,补齐短板,掌握前沿技术,建立完整的基础知识体系。

知识的积累,一定是要通过实践来转化为生产力的。由于没接触过煤矿的知识,他坚信只有不断下井,才能让技术更加可行。只有更可行的技术,才能更好地服务生产,让自己的工作扎根祖国大地。他先后采集了多个典型矿井的矿井水,并建立了多种处理方法对样品进行分析,在坚实的科学证据基础上,包一翔找到了矿井水资源处理与世界前沿热点研究课题的契合点。在他的努力下,成功申请到国家自然科学基金青年基金项目。

向矿井水除氟宣战

打好攻坚战,需要集体的智慧!

围绕煤矿地下水库原创技术,在煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室团队负责人顾大钊院士的带领下,包一翔和同事们主动加班加点,放弃了节假日休息,克服了疫情带来的装置仪器采购、施工安全管控等重重困难,按照国家科技部对重点实验室的验收考核要求,自主研制了煤矿地下水库水量预测、坝体构筑、安全防控、水质保障4个平台,在国内外均属首次。项目还将科研与生产紧紧结合在一起,重点实验室去年累计开展了8台面向现场工程技术难题的物理模拟试验,申请发明专利75项、发表SCI/EI论文12篇。

随着煤矿开采逐年加深,矿井水中的氟化物超标问题逐渐凸显,目前已经成为矿井水高效保护与利用的重大挑战之一。对于包一翔来说,解决矿井水除氟技术难题始终是他内心的重要信念。

围绕集团公司2030先导项目“神东矿区煤矿地下水库矿物协同除氟技术研究”的研究任务及目标,经过一次次的探索试验、一次次失败,包一翔聚焦煤炭产区矿井水除氟和大宗煤基固废高效利用重大需求,终于攻克了粉煤灰吸附除氟技术,针对多地性质差异显著的粉煤灰,提出了特异性改性策略,可实现神东布尔台、补连塔等矿区矿井水中氟化物去除率达到80%以上,技术成本相较现有技术降低60%以上。

“结合煤矿地下水库粉煤灰协同除氟技术,不仅可以大宗消纳煤基固废,同时将进一步凸显煤矿地下水库在矿井水大规模低成本处理方面的优势,大幅度减少矿井水处理技术碳足迹,经济效应和社会效应显著,可为矿区绿色可持续发展提供有力科技支撑。”团队负责人顾大钊院士说道。

包一翔始终认为自己很幸运,幸运的是在国家强盛筑梦民族复兴的时代,在国家科技部和集团公司共同支持下建立的国家重点实验室这一高端研发平台,同时作为顾大钊院士带领的研究团队成员,处在这样的时代很幸运,他自己定当全力拼搏,争取不负时代。

“在一次次的科研与攻关中,我曾经历了很多的困难,也会面对过很多的失败,有大部分时间里没有收获,更没有成就感,只有挫败感,甚至是自我怀疑,但当付出了足够的时间和努力后,解决眼前的技术难题,为集团公司发展、行业发展、国家发展贡献自己的力量便成了信念,那这些自然能扛得住!”光荣在于平淡,艰巨在于漫长,真正的强者,即使走得慢,也不会改变前进的方向!在新的起点上,包一翔立志要继续扎根实验室,脚踏实地、默默付出、仰望星空、厚积薄发!

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