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张振家:做老师的本钱和做教授的资本

时间:2013-03-24 06:55:01  来源:  作者:

何谓“环境科学与工程”?

  《环境科学与工程》在我国大学一级学科设置中是一个新学科。它是一个工科性的学科。它的名称中的“科学”应该理解为“理论基础”,“工程”指的是“应用实践”,和其它工科学科一样,是一个强调基础理论的应用性的学科。因此,无论是从事这方面教学的教师还是在这个专业学习的学生,都必须要铭记它的这一特点,千万不要“眼高手低”、“纸上谈兵”。在生态环境保护中,有许多理论性的问题需要研究。但是它不是我们这个学科的主要任务。我们的任务是采用工程技术的手段来解决保护生态环境保护中的实际问题。任何一个工科性的学科都有理论作为基础,不能光看它的名称。比如,《机械工程系》也可以叫做“机械科学与工程系”、《化学工程系》也可以叫做“化学科学与工程系”。这里的“科学”与理科的科学有着不一样的含义。如,《数学(科学)系》、《物理(科学)系》、《化学(科学)系》中的“科学”则着重在于“发现和总结其规律,提出认识和掌握其真谛的方法。”科学的思想和方法是相通的,特色在于具体的应用对象或领域。

  《环境科学与工程》叫“(生态)环境保护科学与工程”更容易理解一些。“环境”一词的含义非常广泛,只有前面加上“生态”一词才有具体的内涵。但两词的中间不能加“与”,如果写成“生态与环境”则不知所言。

  造成生态环境被污染或者被破坏的原因远比造成机械损坏、化工装置不能正常运行的原因要复杂得多。所以解决其问题所需要的知识也远比这些传统学科要广泛。这个学科还处在形成和发展中,在全世界都是一个非常年轻的学科。今天在这个学科中具有大师地位的人,多半出身于《卫生工程》、《给水排水工程》、《市政工程》、《化学工程》等专业。如,世界著名的环境微生物学专家、美国科学与艺术院院士、斯德哥尔摩水奖得主、斯坦福大学终身讲习教授佩理·麦卡蒂博士(Perry L. MacCarty)博士(MIT毕业生),世界著名的水化学专家、美国工程院院士、斯坦福大学可持续发展与全球竞争力研究中心主任、斯坦福大学终身讲席教授吉姆李克(James O. Leckie)博士(哈佛大学毕业生)等等。这些不同学科专业毕业的人聚集在这样一个新的学科里,来培养与自己所学专业不同的人才,首先要“扬长补短”。在做教师的同时不要忘记做学生。

  去年秋天吉姆李克教授来访时,谈及这点,我说“我们也是学生。”他非常赞同。他在这方面是一个典范,是我们学习的好榜样。他是水化学领域的顶尖学者,但他的研究早已超越了这个领域。他带研究生有个特点:什么专业出身的学生都收。他常说,我的学生要做的东西,只要他给我讲懂,我就支持他去做。即,他对学生的研究放得很开。用自己的学识和经验为判断力去当学生的老师,发挥学生的创造力,当学生的学生。这种做教师的心态非常重要,是我做老师的本钱。

  水质净化处理

  作为一名环境科学与工程学科的教授,我的专业是《环境工程》,是从事用工程技术手段解决生态环境问题的技术开发研究与工程应用工作的。生态环境问题的范畴很广,我只是从事水质净化处理(通常叫“水处理”)或者叫“水质保护”技术开发研究和工程应用的。

  水比油还重要,油可以有代替品,但是水没有。地球表面的70%被水占据,但是我们却为缺水而发愁。这是因为不是所有的水都能为我们的生活和生产所用。人均用水量的多少,标志着其所处生态环境的优劣。人均用水量是衡量人类生活幸福与否的重要指标。人类对用水的需求,已经远远超越了单纯维持生命的需求。没有了水这个世界将不复存在。

  水是否可为人类所用,关键在于其“水质”。即,水中所含有的物质种类和浓度。完全由H2O构成的水在自然界是不存在的,这种化学意义上的水不是人类生存所需要的。人类所需要的水,是符合一定《水质标准》的水。水处理的目的,就是将水质处理到符合这一标准。为了达到这一目的需要掌握的知识、方法、技术、器材、工程手段非常广泛,谁也难以成为“全才”。因此,在这个领域无论是当老师还是做学生,都要始终保持学习和研究的心态。

  水中所存在的物质的种类和浓度大小对人类健康和生产的危害,往往是在事后才发现的。而且发现这些问题的领域是医学、各种生产领域。水处理工程方向是研究和开发如何把水中不要的物质去除出去的工程学手段和应用方法的。但是要去除什么?去除多少?则要靠其它领域所提出的要求来决定。因此不学习就无法工作。

  这种被动性使得水处理工程方向的教学和研究内容更需要不断学习和更新。因此,不继续做学生,就没有资本来做教授。

  水处理工程中所强调的“去除”有两种途径:一是用物理的方法直接或间接地把对象物质从水中“分离”出来,二是用化学反应的方法把对象物质“分解”掉。“分离”是最高效、最节约的方法,“分解”相对比较效率低和不节约。

  《分离》技术中,膜分离技术是简单有效的,他被誉为21世纪分离科学领域最具发展的技术。《分解》技术中,利用厌氧细菌代谢的分解技术(通常叫“厌氧技术”)是最具节能、节约和能够进行生物质能源回收的技术,它的发展历史悠久,但是随着世界性能源问题的严峻,它的地位和重要性不断被提高。

  我是膜分离技术和厌氧技术者两个方面的学生。今年是我从《给水排水工程专业》毕业的30周年。回顾这30年,我从单纯的做工程设计到边做试验边做工程设计的“试验与实践”相结合,再到“以知识和经验当老师、以学习创新搞研究和工程应用做教授”的经历,感到自己始终是一个学生。既当学生又做教授,是我的心态,也是我做教授资本的源泉。

  近年来,我的团队致力于膜分离技术的开发及工程应用,在“第三代净水技术”方面奠定了上海交大在国内外的学术研究及工程应用的高水平地位,为我国的自来水技术发展、油田水资源开发利用及环境保护做出了重要的贡献。在厌氧处理技术方面,我们开发出了独树一帜的高效厌氧反应器,其成果在国内外得到大量应用,特别是为解决我国发展燃料乙醇工业所要攻克的环保难题做出了贡献。

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