編者按：

    2月22號(hào)晚，馬軍院士與22L0407班學(xué)生在城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室611室開展座談會(huì)。經(jīng)現(xiàn)場記錄和會(huì)后整合，我們梳理了14位同學(xué)的提問和馬軍院士的解答，現(xiàn)與大家一起分享。

馬軍老師與參會(huì)同學(xué)合影
 

    中國工程院院士、哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師馬軍老師受邀參加了22L0407班級(jí)座談會(huì),講述環(huán)境領(lǐng)域?qū)W科發(fā)展。座談會(huì)中，馬老師的淵博學(xué)識(shí)和對(duì)專業(yè)發(fā)展的宏大藍(lán)圖讓大家受益匪淺。馬老師講述了自己選擇給排水專業(yè)的初衷，對(duì)環(huán)境專業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展給出了深刻的見解，并針對(duì)新時(shí)代環(huán)境學(xué)子的問題提出了自己的建議和期許。

馬軍老師與同學(xué)們展開座談
 

提問交流摘要

    1.請(qǐng)問馬老師如何克服科研中遇到的困難？

    2.請(qǐng)問馬老師提到的檢測水中丙烯酰胺單體的反應(yīng)器是如何做的？

    3.有沒有水環(huán)境和人體結(jié)合的、像腎臟一樣處理廢水的系統(tǒng)？

    4.改變企業(yè)生產(chǎn)以單純突出效益為主的理念和開發(fā)環(huán)境保護(hù)的技術(shù)相比，哪個(gè)更重要？

    5.納米材料的目前應(yīng)用和未來發(fā)展前景如何？

    6.科研生活是什么樣子？做科研需要哪些能力和素養(yǎng)？

    7.想具體了解一下馬老師高中時(shí)給家里做的燃燒器？

    8. 雙碳課題是否會(huì)涉及新能源和化石能源的問題？

馬軍老師與同學(xué)們展開親切交流
 

    1、金吉東：在學(xué)術(shù)和科研中一定會(huì)遇到很多坎坷，請(qǐng)問老師是如何克服困難的、一步一步堅(jiān)持下來的？

馬院士：

    科學(xué)研究中一定會(huì)遇到困難，但要時(shí)刻堅(jiān)定理想信念，并應(yīng)主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)交流，不斷積累知識(shí)，夯實(shí)基礎(chǔ)。我讀本科和研究生期間，每個(gè)假期都會(huì)盡早回校，經(jīng)常去省、市圖書館，待在那兒看雜書。上大學(xué)，本專業(yè)知識(shí)要學(xué)，專業(yè)之外的知識(shí)也要瀏覽。往往一個(gè)專業(yè)進(jìn)去，逐漸了解與掌握交叉學(xué)科知識(shí)與技能，并養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)與積極探索的習(xí)慣。我認(rèn)為，不斷克服困難的過程就是逐漸學(xué)習(xí)和提高的過程。另外，知識(shí)面要逐漸拓寬，在工作與研究中主動(dòng)學(xué)習(xí)新知識(shí)，開展交叉學(xué)科方面的研究工作。此外，還要有團(tuán)隊(duì)精神，主動(dòng)與不同學(xué)術(shù)背景的人合作，互相學(xué)習(xí)，優(yōu)勢互補(bǔ)，這樣可以快速地解決問題，在較短時(shí)間內(nèi)掌握更多的交叉學(xué)科知識(shí)。培養(yǎng)動(dòng)手能力也很重要，自身的直接經(jīng)驗(yàn)積累有利于培養(yǎng)創(chuàng)造能力，產(chǎn)生創(chuàng)新靈感，通過自己親自動(dòng)手制作各種設(shè)備可最直接地體驗(yàn)“失敗”，更深層次地理解“失敗”，并通過總結(jié)“失敗”經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生多種差異化的進(jìn)展和更多創(chuàng)新性解決方案。中學(xué)時(shí)，我把課程內(nèi)容學(xué)完之后，就自己去動(dòng)手實(shí)踐，經(jīng)常主動(dòng)跑去工廠學(xué)習(xí)，看人家的車床銑床刨床都是怎么工作的，回來之后我就自己做了個(gè)簡易的手搖車床，用它來加工木材。我在中學(xué)時(shí)期還曾經(jīng)利用瀝青的加熱和冷卻粘度變化性質(zhì)將其作為粘結(jié)木工卯榫的材料，后來才知道有動(dòng)物膠等更好的粘結(jié)卯榫的材料。大家也要敢于實(shí)踐，不要怕失敗，不斷請(qǐng)教，虛心學(xué)習(xí)。讀研究生時(shí)，我自己騎三輪車到松花江取水樣；還曾主動(dòng)去做咨詢來籌集購買檢測試劑的費(fèi)用。此外，研究中用的反應(yīng)器也是我自己制作的，那時(shí)候困難雖然很多，但好像都被克服了。克服困難的過程是逆水行舟的過程，是逐漸積累直接經(jīng)驗(yàn)的過程，也是尋找新的機(jī)會(huì)的過程，更是遇到新機(jī)遇的過程。 

    2、宋敬源：馬老師剛才提到的檢測水中丙烯酰胺單體的反應(yīng)器是怎樣做的？

馬院士：

    給排水和環(huán)境專業(yè)常用高分子絮凝劑——聚丙烯酰胺來凈水，特別是在處理高濁度水時(shí)，常用它做絮凝劑。但丙烯酰胺單體有毒，因此導(dǎo)師交給我一個(gè)任務(wù)，讓我想辦法去除水中的丙烯酰胺單體。首先遇到的問題是微量丙烯酰胺單體的測定方法，初期我試圖通過測雙鍵去測定丙烯酰胺單體，但發(fā)現(xiàn)檢出限太高。后來查閱文獻(xiàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)國內(nèi)前人曾建立了利用電子捕獲檢測器測定微量丙烯酰胺單體的方法，但準(zhǔn)確度不高，加標(biāo)回收率只有35%。

    因此，我首先采用溴代方法合成溴代丙酰胺，用它做測定方法的標(biāo)樣，這樣就可以利用實(shí)驗(yàn)室電子捕獲檢測器設(shè)備來檢測微量丙烯酰胺單體。我找來木板等原料自己制作了一個(gè)光催化反應(yīng)器，在紫外光照下進(jìn)行反應(yīng)。通過預(yù)處理，將測定方法的加標(biāo)回收率從35%提高到94~95%，檢出限達(dá)到1微克/升以下。碩士期間建立有機(jī)物測定方法幫助我熟悉了有機(jī)物的分析監(jiān)測過程，更重要的是讓我明白要勤動(dòng)手，多摸索，別怕失敗的道理。

馬軍老師平時(shí)與同學(xué)們交流討論 
 

    3、黃瑞軒：您剛才提到進(jìn)入一個(gè)專業(yè)，從多個(gè)專業(yè)出來。領(lǐng)域的交叉可以誕生出新的成果，專業(yè)之余，我對(duì)人體和生物感興趣，人體內(nèi)有完整的環(huán)境，有沒有水環(huán)境和人體掛鉤的，像腎臟一樣處理廢水的系統(tǒng)？

馬院士：

    仿生是非常有前景的方向。例如，有一種污水處理模式就是仿人的胃，因?yàn)槲傅墓ぷ髂Ｊ胶芟裎鬯�處理系統(tǒng)，食物進(jìn)入胃里后，在酶的作用下作為底物被降解，然后被小腸吸收營養(yǎng)物，污水處理可以依據(jù)仿生原理來優(yōu)化。

    還有就是腎的仿生技術(shù)，腎可以不斷地更新，自我修復(fù)。利用腎的作用原理可以研究具有超高透水率的膜。這就是仿生膜，它能夠在低壓下高通量運(yùn)行，工作模式很類似人的腎。

    目前，人們已經(jīng)仿照昆蟲研究出了微型飛機(jī)。未來，仿生一定是一個(gè)非常重要的研究方向。通過研究生物的相關(guān)機(jī)制與工作原理，開發(fā)出具有特殊功能的裝備。學(xué)習(xí)的過程實(shí)際上就是不斷探索，跟別人交流的過程，要跟懂的人去交流、去學(xué)習(xí)。

馬軍老師團(tuán)隊(duì)參照斑馬魚骨骼結(jié)構(gòu)所制備的MOF膜，用于海水淡化 （https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119327）

    4、馮劍濤：我在網(wǎng)上看到新聞，對(duì)于一些工廠，有需求去處理污水排放。但污水排放需要投入大量的資金。在這一方面，改變企業(yè)生產(chǎn)以單純突出效益為主的理念和開發(fā)環(huán)境保護(hù)的技術(shù)相比，哪個(gè)更重要？

馬院士：

    從長遠(yuǎn)角度來看，開發(fā)水資源及環(huán)境保護(hù)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的先決條件，是非常重要的。水是生命之源，是人類生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著社會(huì)的進(jìn)步和人口的增長，對(duì)水資源的需求和對(duì)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求都在逐漸提高。水資源的短缺和水質(zhì)惡化必將影響人類的健康、環(huán)境的穩(wěn)定以及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

    1978年改革開放以后，我國經(jīng)濟(jì)開始快速發(fā)展，在這之前工業(yè)發(fā)展速度相對(duì)較慢，環(huán)境污染也不重。早期提出的“誰污染誰治理”的環(huán)境保護(hù)策略主要采用的是“環(huán)境治理”的思路，其本質(zhì)是末端治理。但雙碳背景下末端治理的問題逐漸凸顯：將所有廢物都排入下水道，會(huì)在排水系統(tǒng)中產(chǎn)生大量的甲烷和氧化亞氮等溫室氣體。如果城鎮(zhèn)大量的有機(jī)營養(yǎng)物集中排放到污水處理廠，那么處理成本會(huì)很高，而且產(chǎn)生的污泥也不易回田，是導(dǎo)致污水處理的綜合成本高、碳排放量大的主要原因。

    未來城市排水系統(tǒng)規(guī)劃與發(fā)展是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的一個(gè)戰(zhàn)略課題。要加強(qiáng)前端污染減排與資源回收，發(fā)展減污降碳與資源循環(huán)利用技術(shù)，通過膜分離技術(shù)在源頭回收資源。目前我們課題組在研究陶瓷膜、高分子膜、石墨烯膜、不銹鋼膜、碳膜等，就是希望利用這些綠色膜分離技術(shù)在源頭上將資源回收利用，可以明顯降低污染治理綜合成本，實(shí)現(xiàn)投入向收益的轉(zhuǎn)變。

用于源頭減污降碳與資源循環(huán)利用的功能化陶瓷膜
 

    5、宋敬源：納米材料現(xiàn)在用得怎么樣？今后的發(fā)展?jié)摿υ趺礃樱?/strong>

    納米材料發(fā)展?jié)摿�巨大�?strong style="margin: 0px; padding: 0px;">我們團(tuán)隊(duì)利用納米材料制備的高性能分離膜可以用于資源回收，也可以促進(jìn)水資源的循環(huán)利用。例如，我們團(tuán)隊(duì)利用納米材料界面特性，制備出抗污染、抗氧化、低能耗、高通量的反滲透膜，可以用于苦咸水處理、海水淡化、濃鹽水處理等。此外，納米材料還能夠高效地催化分解水中的污染物，我們團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一系列功能化納米催化材料，用于臭氧催化氧化等高級(jí)氧化工藝中，大幅度地提高了水中有機(jī)污染物的分解效率，實(shí)現(xiàn)污水資源的循環(huán)利用。

    此外，納米材料還可以用于綠色建筑、低能耗建筑領(lǐng)域。城市人口密集、工業(yè)集中、硬地面多，熱島效應(yīng)顯著，加上大量地使用空調(diào)進(jìn)行降溫，導(dǎo)致室外溫度升高，從而影響城市降雨強(qiáng)度，甚至出現(xiàn)冰雹等災(zāi)害。因此，急迫需要不消耗能源的降溫技術(shù)。我們和能源、供熱、材料、物理、化學(xué)等多學(xué)科背景教師和學(xué)生的密切合作，開展交叉學(xué)科研究，逐漸開發(fā)出無動(dòng)力降溫涂層，用于制造建筑隔熱、降溫制冷。例如，養(yǎng)雞、養(yǎng)牛都怕高溫，制冷涂層就可以用于雞舍和牛舍從而實(shí)現(xiàn)無動(dòng)力降溫。此外，制冷涂層也可以應(yīng)用于樓宇、糧庫、道路、廠房、橋梁等領(lǐng)域。例如，橋梁主梁和橋墩溫差大時(shí)容易產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，維護(hù)成本極高，若采用制冷涂層可以防止局部高溫，從而保護(hù)橋墩。該交叉學(xué)科研究成果可能通過降低空調(diào)使用頻率實(shí)現(xiàn)降低城市熱島效應(yīng)、控制溫室氣體排放、改善城市微氣候環(huán)境的目的，為城市生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

    科技驅(qū)動(dòng)發(fā)展，科技進(jìn)步產(chǎn)生新的發(fā)展機(jī)遇。科學(xué)研究應(yīng)不斷地引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，通過技術(shù)創(chuàng)新就能產(chǎn)生無限的發(fā)展空間。

馬軍老師團(tuán)隊(duì)在樓房建筑屋頂用納米材料涂料涂覆輻射制冷降溫膜
 

馬軍老師團(tuán)隊(duì)研究出的降溫玻璃（僅有1層薄膜，淡藍(lán)色）
 

    6、閆松：老師我想問的是，科研生活是什么樣子？做科研需要的能力和素養(yǎng)是什么？

馬院士：

    我認(rèn)為，學(xué)生要有理想、抱負(fù)、追求，要有信念。我從小就覺得要干一番事業(yè)，那么這個(gè)事業(yè)是什么？當(dāng)時(shí)的我也很迷茫，也不知道方向在哪。

    中學(xué)時(shí)，我想學(xué)數(shù)學(xué)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)有陳景潤、華羅庚等數(shù)學(xué)家為榜樣，我很崇拜他們，所以我想要學(xué)好數(shù)學(xué)，以后從事這方面工作。后來，在班主任推薦下我選擇了學(xué)習(xí)給排水專業(yè)。在入學(xué)的第一天，本專業(yè)主要教師都出席了在土木樓302大教室召開的專業(yè)介紹會(huì)，聽取了老教授介紹的哈工大給排水專業(yè)的發(fā)展歷史，了解到給排水專業(yè)的發(fā)展?jié)摿�和哈工大給排水專業(yè)的學(xué)科實(shí)力之后，深深地被它吸引。隨著經(jīng)濟(jì)與工業(yè)發(fā)展，環(huán)境問題日益凸顯，學(xué)科內(nèi)容范圍也不斷拓寬，最近又面臨碳達(dá)峰和碳中和新的發(fā)展機(jī)遇，環(huán)境學(xué)院的學(xué)科可做的工作更多，學(xué)科任務(wù)更加艱巨。接觸到新機(jī)遇后，才會(huì)發(fā)現(xiàn)有這么多的發(fā)展機(jī)會(huì)，給排水和環(huán)境學(xué)科既需要數(shù)學(xué)，也需要物理、力學(xué)、流體等知識(shí)，更需要化學(xué)和生物、材料方面的知識(shí)；環(huán)境工藝需要機(jī)電、控制和計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)。你想做多深就可以做多深，你想做多大就能做多大，很有發(fā)展?jié)摿�，也特別有趣。近年來，生態(tài)環(huán)境保護(hù)和“碳達(dá)峰、碳中和”等戰(zhàn)略賦予了環(huán)境學(xué)院學(xué)科新的發(fā)展內(nèi)涵，使給排水和環(huán)境學(xué)科的范圍被顯著拓寬，具有更大的發(fā)展?jié)摿?/strong>。