“巅峰使命2022”珠峰大气与人体健康科考分队队员在珠峰大本营合影

2022年第50个世界环境日的主题是“只有一个地球（only one earth）”。习近平总书记在给2022年世界环境日国家主场活动的贺信中指出：“生态环境是人类生存和发展的根基，保持良好生态环境是各国人民的共同心愿。”环境与发展是人类社会面临的共同挑战，已成为国际社会的普遍共识。联合国制定的17项可持续发展目标（sdgs, sustainable development goals）中至少一半以上与环境问题直接相关，如“应对气候变化”和“清洁饮用水和环卫设施”等。

环境是人类赖以生存的空间和资源，通常指由水、土、气等环境要素构成的开放系统。但随着人类活动的不断拓展，我们所认知的“环境”的时间和空间也在不断拓展。包括气水土的污染、气候变化、臭氧层破坏、生物多样性减少等诸多全球性环境问题，都对我们人类的生存和发展产生了巨大影响。1972年在斯德哥尔摩召开的第一次联合国人类环境会议发布的《人类环境宣言》，标志着国际社会对环境问题的觉醒，具有划时代的意义。同年第27届联合国大会根据斯德哥尔摩会议的建议，确定每年的6月5日为世界环境日。

在周恩来总理的推动下，中国积极参与了1972年第一次联合国人类环境会议，即刻便成为全球环境保护的重要成员。伴随这次大会的召开，北京大学的前辈学人更以洞察未来的远见卓识，于1972年开创了中国第一个环境化学专业，并全程融入和引领了我国环境保护事业和环境学科发展的壮阔征程。1972-2022这50年，既是北大环境学科发展的50年，也是中国启动现代环境保护和参与全球环境治理的50年，还是全球环境保护的50年。

50年来，北大环境人始终与国家和时代共命运，以敢为人先的魄力、持之以恒的探索开创了环境领域的多个国内与全球第一，引领我国环境领域的科学研究、学科发展与人才培养，例如：率先开展环境学科教学和科研工作，牵头编写我国第一套环保教材，最早设立国内的环境规划与管理方向，创建中国高校环境院系下的首个环境健康系，率先建成环境“科学-工程-健康-管理”的全链条学科体系；此外，还设计建造了国内第一个环境风洞、环境模拟烟雾箱和大气污染监测超级站，这些都推动了科技创新的重大设施建设，成为北大新工科建设的典范。

在过去50年，北大环境人秉承以坚实的基础科学研究服务国家重大战略的理念，在全球最早提出大气复合污染、河流全物质通量等前瞻性科学理论，推动中国空气质量的持续改善、支撑大江大河的综合治理；在全球环境履约的博弈场上，完成全球首个履行蒙特利尔议定书的国家方案，为推进全球臭氧层保护工作并维护缔约国发展利益作出重要贡献。

步入新时代，我国已将生态文明建设写入党章和宪法，并将其融入到经济、政治、文化和社会建设中。我国生态环境保护发生历史性、转折性、全局性变化，美丽中国建设迈出重大步伐。新时代呼唤新作为，北大环境人正以更坚定的步伐、更有为的担当，在推进科技攻关、服务国家战略、增进人民健康福祉中贡献新的智慧和力量。

一、打造环境科技创新全链条，服务生态文明建设国家重大需求

环境问题涉及自然和人的相互作用，其多学科交叉特点尤为突出。面向生态文明建设的国家重大需求，传统的末端治理方法不再有效。针对生态文明建设这一复杂系统工程，需要学科交叉与系统集成思维，打造环境科技创新全链条。针对已有和潜在的环境问题，北大环境学科提出，不仅需要自然科学研究揭示其产生的机制、建立预测模型，还需要健康科学的研究识别出危害人体和生态健康的风险，以及工程科学的创新发展环境治理技术。而从社会科学角度开展的环境管理研究，是实现环境问题综合治理的根本保障。

面向生态文明建设的国家重大需求，北大环境学科通过50年的探索与积累，终于在近年建成了系统、完整的环境“科学-工程-健康-管理”全链条学科体系，以及由“前沿科学问题突破”“工程技术变革创新”“环境健康交叉研究”“管理政策综合治理”串联而成的环境科技创新全链条。

这一环境“科学-工程-健康-管理”全链条学科体系及完整的环境科技创新链，既受益于北大文理工医雄厚的多学科基础，又来自北大环境人敢为天下先的勇气，他们通过不间断的学科交叉，优化和系统集成学科布局。北大于1972年开设环境化学专业，于1982年成立环境科学中心，于1994年成立环境工程研究所，于2007年建立环境与健康研究中心，2021年建立北大环境健康系。作为全国高校环境院系下的首个环境健康系，其成立标志着北京大学已建成中国目前最完整的环境科学与工程一级学科。

以生态文明建设的国家重大需求为导向，依托完整的环境科技创新链，北大环境科学与工程学院进一步整合聚焦了大气复合污染与区域控制、水污染控制与流域综合治理、环境健康与全球环境治理等前沿研究方向。为进一步优化创新体系，集中优势开展有组织科研，学院聚焦前沿、整合资源、凝练团队，全面推进高水平基地平台建设。目前，学院已拥有5个国家级创新群体与团队、2个国家级和8个省部级科研平台。在2019年，学院获批建设区域污染控制国际合作联合实验室，该实验室由北京大学和德国于利希研究中心合作建设，旨在建设具有世界一流水平的区域复合型污染防治科学研究基地；2020年，学院获批建设国家环境保护河流全物质通量重点实验室，该实验室面向大江大河治理的国家重大需求，瞄准河流全物质通量研究国际前沿，致力于解决我国流域和河湖水质改善与水生态修复中的关键科学问题；2021年，学院获批建设国家环境保护大气臭氧污染防治重点实验室，推动“双碳”目标下我国区域臭氧污染防治战略与实践，该实验室的建设及时回应了习近平总书记对臭氧污染防治的重大关切和社会公众的期待，完善了生态环境部在大气污染防治中的重点实验室的科研布局。

二、聚焦前沿重大基础科学问题，引领环境科技创新

党的十八大提出实施创新驱动发展战略，强调科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。长期以来，北大环境学科坚持以全链条创新和系统工程思维，设计开展系列重大环境问题的综合研究，先后提出“环境文明”“大气复合污染”和“河流全物质通量”等原创科学概念，牵头组织科技部“大气污染成因与控制技术研究”重点专项，推动国家自然基金委“中国大气复合污染成因、健康影响与应对机制”联合重大研究计划的立项等。

近年，北大环境学科面向国家战略需求，继续聚焦前沿重大基础科学问题，引领环境科技创新，一批突破性创新成果令人振奋，有效推动国家在大气和河流治理等领域重大科技计划实施。相关成果发表在《科学》《国家科学评论》《自然》子刊和《美国科学院院刊》等，获国家自然科学二等奖、教育部自然科学一等奖等多个奖项，入选国家“十三五”科技创新成就展：1．创建了综合观测与准实际大气烟雾箱模拟结合的新方法，提出了新粒子增长致霾化学机制；2．研发自由基高灵敏在线测量技术，在京津冀、长三角和珠三角等重点区域开展自由基收支闭合实验，揭开了大气强氧化性是由亚硝酸等引发和氢转移再生新机制维持的谜底，并在此基础上提出了基于大气氧化性调控的o3（臭氧）和pm2.5（可入肺颗粒物）协同控制策略；3．首倡河流全物质通量理念，建立了河流全要素监测-检测方法体系，揭示了水沙变化及生源物质藻类、微生物等在河流大系统中的作用机制；4．形成了“风险多维识别预警-区域层级控源减排-水体原位强化提质”水质全链条安全保障关键技术体系并得到推广应用；5．开展人群定组研究，率先实现细颗粒全组分表征，结合转录组和代谢组，揭示关键组分危害心肺健康的氧化应激和促炎等分子机制；6．以中国大气污染控制前后空气污染和人群健康实际观测数据的双重差分，建立以准实验评价大气污染治理健康效益的新范式。

尤其值得一提的是，从2019年至2021年，学院连续3年每年均有2项成果入选“中国生态环境十大科技进展”，其中4项为学院主持、2项为合作参与完成。入选的项目从全国百余项科技进展中层层筛选脱颖而出，具有创新性、先进性、重大学术价值和应用前景或良好的社会效益：1．“大气重污染成因重大攻关项目成效显著”成果建成国内最大的区域天地空立体综合观测网，量化了污染排放、气象过程、化学转化和区域传输对重污染过程的贡献，全面弄清了秋冬季重污染成因，提出了系统性的解决方案；2．“我国不同区域氨减排精准化策略的科学依据”成果在综合考虑氨排放控制成本和环境效应的基础上，建议分区域精准制定我国氨减排策略，研究进展以专报形式在2019年获国家领导人批示，可对未来政策制订起到支撑作用；3．“黄金航道开发与河流生态保护协同的理论与方法体系”成果首倡河流全物质通量理念，建立了河流全要素监测-检测方法体系，揭示了水沙变化及生源物质藻类、微生物等在河流大系统中的作用机制，成果被《科学》杂志亮点报道；4．“新冠病毒气溶胶采集与监测的研究”成果创建了基于机器人采样的现场快速检测技术，并利用自主研发的呼出气采集系统，揭示人体呼吸气溶胶是新冠肺炎传播的重要方式，为防护新冠疫情气溶胶传播提供直接科学依据；5．“空气污染全组分暴露表征及健康效应机制：从科学认知到政策建议”成果揭示了空气污染显著影响脂质代谢，提出了臭氧造成氨基酸代谢紊乱的原理，发现了空气污染导致的新型健康结局，建立了以“准实验”评价大气污染治理健康效益的新范式；6．“大气重污染硫酸盐快速形成的化学原理”成果首次揭示北方冬季大气重污染硫酸盐快速形成的化学原理，为我国推进清洁能源使用和区域联防联控等提供科学依据，也为其他国家空气污染控制提供借鉴。

三、突破关键技术难题，支撑国家区域流域环境治理、履行国际环境公约

近年来，环境科学与工程学院主导国家在大气等领域重大科技计划的整体设计，长期定点研究京津冀、珠三角、长三角、川渝等区域及长江、黄河等流域治理，支撑珠三角在全国重点区域中率先实现空气质量的连续达标，为长江黄金航道、黄河功能性断流恢复作出重要贡献，成为全球环境公约履约中不可或缺的国家智库。

学院牵头组建了大气超站联盟与臭氧专委会，以大气氧化性调控策略推动区域臭氧和pm2.5协同控制，国家大气污染防治攻关联合中心、北京市生态环境监测中心等单位特向学院发来感谢信，对学院教师全面参与pm2.5和o3复合污染协同防控科技攻关和“一市一策”驻点跟踪研究工作致以感谢；学院构建了饮用水水源地总氮污染防控与水质提升关键技术体系及装备，以全链条水质安全保障技术体系为重要河流综合治理提供支撑；承办了高等学校环境科学与工程类专业首次“环境健康学科发展”研讨会，组建了中国环境科学学会环境暴露科学专业委员会，引领环境健康新兴学科发展，服务美丽、健康中国建设；长期强调基础研究与智库建设的融合，积极支撑全球环境履约与治理工作，学院作为唯一中国籍主笔单位撰写了联合国环境规划署环境变化旗舰报告，并助力编纂联合国气候变化旗舰报告，为全球城市低碳转型及气候变化的环境健康影响研究提供方案，国际环境履约团队中的张世秋教授再获联合国环境署的表彰。

与此同时，学院瞄准关键核心技术特别是环境监测领域“卡脖子”问题，集中力量研发研制高精度环境监测设备，并推动国产装备的规模应用。以大气环境研究方面为例，逐步实现了对挥发性有机物、活性含氮含氧化合物等臭氧和pm2.5污染关键前体物的高精准在线监测，将掌握我国大气污染研究及污染防治工作的进程的主动权牢牢握在自己手中。这些设备逐渐走出了实验室，走向了广阔的国内市场，并被国家和省市级大气监测网络广泛应用。至今，全国累计销售国产高精尖技术装备300余台套，创造直接经济价值5亿元。当前，全国三分之二以上的城市都已覆盖在上述高精尖大气监测技术的“鹰目”的观测之下，大幅度提升了重点区域和城市大气污染成因诊断和来源解析的技术能力。

四、推动青藏高原绿色发展，服务国家生态文明高地建设

青藏高原在气候环境、历史文化、国家安全等方面都具有极为重要的战略意义。北京大学长期以来紧紧围绕西藏“稳定、发展、生态、强边”四件大事，为推动雪域高原的长治久安和高质量发展，提供了强有力的人才和智力支持。

早在2001年，北大环境人就在珠峰地区开展大气成分和大气化学观测试验，并取得青藏高原大气氧化性、南亚持久性有机污染物跨境输送等成果。之后，北大环境学科的教员们承担了包括“青藏高原多圈层相互作用及其气候影响”“青藏高原臭氧光化学生成观测与模拟”“西藏生态环境功能区规划分县调研与初步方案研究”等多项青藏高原研究项目。

自2017年起，在第二次青藏高原综合科学考察研究支持下，数十位北大环境人组成的青藏科考队围绕“青藏高原大气强氧化性”科学假设，开展“青藏高原大气环境变化联合综合观测试验”。团队通过实测验证了“青藏高原大气强氧化性”的科学假设，揭示了强紫外、高臭氧、水汽浓度和大气活性氮快速循环等促进青藏高原大气氧化性持续变强的主导原因，提出青藏高原影响大气环境变化及成为全球潜在强碳汇的科学推测。与此同时，北大环境人还针对青藏高原地区高寒、低压缺氧和高浓度臭氧暴露对不同民族和不同类型人群的高原性疾病的发病和适应机制、关键致病因素以及有效的干预措施等，在人群层面开展前沿的创新研究，为青藏高原常住人群和援藏、旅游、运动等短居人群保护自身健康、改善生命质量提供保障。

在2022年5月“巅峰使命”珠峰科考期间，环境科学与工程学院牵头组成“珠峰大气与人体健康科考分队”首次在海拔8000多米的地面测量了臭氧浓度，结合探空和直升机航测，获得了珠峰地区臭氧来源依据，对揭示青藏高原大气化学演变规律具有重要意义。雪域高原之上，科考队员们爬冰卧雪、攻坚克难，用自己的身体作为实验对象，首次获得科考队员和登山运动员在不同海拔高度的大规模健康数据和样本，为深度解析高原生理适应机制、改善高原人民生命健康提供重要依据，均有助于解开珠峰地区“臭氧与人体健康科学关系之谜”。

步入新发展阶段，青藏高原保护与发展也面临着诸多机遇与挑战。全方位推进西藏各项事业高质量发展、增强中国在涉藏领域的国际话语权，是北大以及北大环境学科义不容辞的使命担当。为落实学校“旨在将青藏高原相关研究培育为新阶段学科增长点，作为服务国家战略的双一流学科进行建设”的总体要求，北京大学成立了青藏高原研究中心，这将极大推动北大环境学科与校内青藏高原研究相关学科的交叉合作，服务青藏高原高质量发展和国家生态文明高地建设。

五、立足“新工科”建设，推进科技创新成果转化

在高质量转型发展背景下，社会发展主引擎交替转变，科技创新成为主要驱动因素，产学研的工作要求从“结合”变成“深度融合”。如何真正实现产学研深度融合成为共同探讨的时代话题，这也正是北大环境学科长期思考和探索的关键问题。

北大环境学科充分发挥原始创新基础好、学科应用性强的特点，立足新工科建设，致力于打造学术链+创新链+产业链深度融合的创新生态。2021年，学院成立产学研中心，建设校企合作创新服务平台。该中心以环境产业市场需求为导向、以产品为纽带搭建产学研深度融合之桥，并以理论指导实践应用、以实践推动理论升级为原则，在产业发展、经济转型中拉动科研成果转化，期望为我国环境领域产学研深度融合探索出一条可落地、可操作、可复制的实践路径。中心一经成立，便与江苏金山环保集团联合成立了“北大—金山环保新型碳源联合实验室”。实验室将以生物质碳源为主要技术方向，联合开发碳源产品，打造中国标准的世界级生物质碳源，为污水处理行业碳中和贡献内生动力。这一案例是校企联合开发碳源产品、为探索创新实践路径迈出的坚实一步。在此基础上，学院持续推动院企合作，让创新要素与区域产业需求密切对接，与国能龙源环保有限公司、深圳能源环保有限公司等重点企业建立长期战略合作关系，平台遍及北京、深圳、江苏、西藏等诸多地域，学术链、产业链和政策链得以实现深度融合。

近期，学院张远航院士受聘担任天府永兴实验室主任。天府实验室立足国家碳中和目标和建设长江上游生态屏障等重大战略部署，以“碳中和+”为核心，旨在加快绿色产业聚集发展和示范扩散，打造全国领先的碳中和技术创新策源地和产业发展“引擎”。实验室将围绕碳中和关键核心技术，形成多学科交叉融合、产学研投一体化的协同攻关布局，并通过协同攻关和开拓创新，力争发挥增强区域创新竞争力、引领碳中和新兴产业的重要作用。

人类社会发展面临百年未有之大变局。突飞猛进的新一轮科技革命急需“新工科”发展，因此，2020年北京大学出台《新工科建设规划》。北大新工科以服务国家发展战略、迎接未来技术挑战为使命，逐渐走出了一条综合性大学发展新工科的特色之路。与此同时，备受瞩目的“双碳”承诺正在深刻影响我国发展布局和科技需求，以碳中和为抓手的生态文明建设作为我国实现第二个百年奋斗目标的重大战略之一，迫切需要先进理念的引导、基础理论的支撑和关键技术的突破。应对新时代的需求与挑战，北大环境学科将立足新工科建设，大力推进科技的创新与成果转化。

从环境保护、可持续发展到生态文明与“双碳”战略，环境学科一直起着人与自然和谐发展的关键引擎的作用。中国以及全世界环境学科已经步入了发展“快车道”，成为全球治理与合作共赢的焦点，更成为构建人类命运共同体的核心。即将步入新一轮五十年的北大环境学科适逢最好的发展时代，定将继续传承创新、引领学科发展，立德树人铸就国之栋梁，为生态文明的区域实践与全球治理作出新的贡献！（作者为中国科学院院士，北京大学环境科学与工程学院院长、教授）

（原文载于《北京大学校报》第1625—1626期第5版）