曲久辉院士：环境工程学科几个重要方向性问题

2022年11月14-15日，中国工程院院士、发展中国家科学院院士、美国国家工程院外籍院士曲久辉在深圳举办的第三届环境工程青年学者学术沙龙上作了主题为《环境工程学科几个重要方向性问题》的特邀报告。

曲久辉院士在报告中首先指出，开放性科学体系能够促使新知识不断扩展和传播。随着科学内容、工具和进程开放程度的提高，以共享机制为核心的开放科学新范式将形成增强可再现性、透明度、共享和合作，并将这种做法融进科学事业。随后，他在报告中主要讨论了以下三个问题：

（一）新知识交互融合下的环境工程学科基础

曲久辉院士指出，环境工程学者们善于交叉、学习、跟踪新知识。但这也导致缺乏原创性知识，即探索和补充现有知识体系中缺失的部分，难以真正做到“从0到1”的源头创新。

环境工程学科以生物、化学、物理、材料等成熟知识体系为学科基础，最终形成一种促进人与自然和谐的学问。合理运用基础知识进行组合并形成环境工程学科系统，可以获得交叉性知识，认知其他学科无法认知的科学规律。第六次科技革命促进着人类社会科学向交叉学科方向迈进，这恰恰符合环境工程学科知识发展所具备的交叉性。环境工程学科工作者应以新知识为基础与启示，在交叉学科领域做出具有创造性的工作。曲久辉院士以减污降碳协同的太阳能工程、治理过程中原位生物合成、水处理过程中的原位自组装等新时代科学问题为例，指出应用性知识是认识和解决环境问题的新原理及新方法。

（二）面向人与自然共同体需求的环境工程颠覆性技术

曲久辉院士认为，新知识伴随着颠覆性技术的产生，颠覆性技术具有突变而非连续性的突破、对原有理论或原理的颠覆或填补缺失、可以改变现状或对未来产生重大影响、对创新范式有重大变革的特点。

环境领域首先产生具有颠覆性特性的是认知，人类对自然的无节制干预遭到了报复，在敲响警钟的同时首先改变了人类对自然的认知。在环境技术领域，尽管存在活性污泥法、饮用水处理工艺等新工艺方法，但我们对环境工程领域的颠覆性概念仍缺乏自信，即环境工程技术领域仍缺乏实质性创新和颠覆性、具有实质性意义的技术。

他还说道：“我们环境工程领域学者需要对创新技术的缺失现状进行反思，这种状况在本质上体现了实质性和颠覆性思想的缺失。此外，我们还没有跟上科技革命的步伐。到目前为止，我们对新知识的探索仍然是亦步亦趋，我们还没有进入现代主流科技的内核。作为折叠式的弱势群体的我们，更多情况下是服从式驱动地解决问题。

青年学者们应努力解决颠覆性环境问题，这需要做非即成的，自我思维定式的突破，这要求青年学者个体和群体思维方式发生深刻的变革和重构，有穿越即成和透视陌生的眼光，突破环境工程的限定，做更有眼界和高度的科研。”

曲久辉院士认为气候变化不仅限于温室气体对环境产生的影响，也是人类与自然相互作用的结果。缓慢、广泛的、能量释放巨大的、影响长远而深刻的气候问题的核心是能量的不平衡。因此在研究和认识气候变化时，要从能量驱动和能量平衡角度看待和解释问题。

突发性灾害可能爆发或积累导致的突发。而最可怕的是人为性的突发灾害问题，当有不知情，没有检测手段，不能识别病原微生物污染水源时，人类将会面临灭顶之灾。因此，青年学者研究突发性灾害问题是有价值的。

为了应对气候突发性变化，应构建具有弹性、韧性的环境体系。以能量平衡、环境友好、冗余性、恢复性、系统性为准则，持续探索局部或整体环境系统的自适应性与外部扰动的动力学机制。

曲久辉院士总结道：“科研范式的变革是必要的。如何在研究者的自由探索和进行有组织的科研二者之间进行平衡，如何坚持独立性的探索，是实现技术上原创性、颠覆性突破和创造新知识的关键。高度重视科学问题的凝练科学问题，一定要将研究思想与科学本源共振。”