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              走近“高被引科學家”王祥科

              作者:孫帥     供稿單位:黨委宣傳部 

              王祥科,教授,博士生導師。2003年入選中科院百人計劃“引進海外杰出人才”,2012年獲國家杰出青年科學基金,2015年被評為教育部長江學者特聘教授。主要從事三廢治理、納米材料在廢水處理、等離子體技術應用、環境污染檢測和治理中的應用等方面的研究工作。主持與參加了國家自然科學基金、“973”項目等多項研究。在SCI期刊上發表論文260余篇,邀請綜述10多篇,被他人正面引用和評價12000多次,H影響因子為69。多次被評為全球高被引科學家,并同時入選環境生態、工程技術兩個領域。


              近日,國際著名學術研究機構湯森路透(Thomson Reuters)官方網站公布了全球“2016全球高被引科學家名單”(Highly Cited Researchers 2016)。全球有3266位科學家入選,中國有196人次科學家入選。我校環境科學與工程學院院長王祥科教授第三次同時入選工程技術、環境與生態兩個領域“高被引科學家”。

              早在2014年,王祥科就同時入選工程技術、環境與生態兩個領域全球“高被引科學家”,并受邀參加在北京舉辦的2002~2012年度“湯森路透中國引文桂冠獎”頒獎典禮。那一年,中國大陸僅有13位科學家同時入選兩個領域全球“高被引科學家”。2015年,王祥科再次入選工程技術、環境與生態兩個領域的全球“高被引科學家”。

              高被引科學家是湯森路透基于全球領先的Web of Science科研平臺和InCites研究分析平臺,通過對21個大學科領域前十年間被SCI收錄的自然和社會科學領域論文進行分析評估,并將所屬領域同一年度他引頻次在前1%的論文進行排名統計得出的。十年內,只有學界高度認可你的文章、認為你的成果對于解釋他們的成果有幫助進而引用你的文章,才有可能成為“高被引論文”(Highly Cited Paper)。要想成為高被引,數量是一方面,質量更為重要。

              目前,王祥科有50多篇論文被評為該領域前1%的高被引論文,最近SCI檢索有12篇論文被評為熱點論文(Hot Paper)。特別值得說明一點,王祥科2014年9月1日發表在《地球和宇宙化學》上的論文 “The retention of uranium and europium onto sepiolite investigated by macroscopic,spectroscopic and modeling techniques”最近被著名的湯森路透科技信息集團旗下的 《科學觀察》(Science Watch)評為2016年地球科學領域的 “快速突破論文”(Fast Breaking Papers),并入選“最新熱門文章”(Featured New Hot Paper),湯森路透的科技專家依據其獨有的 《基本科學指標(Essential Scientific Indicators)》數據分析統計體系,對最近取得顯著進展或具有特別影響的科研領域進行引用分析和評論,篩選出覆蓋面廣的22個科學領域中引用率最高的論文。《科學觀察》每兩個月從各個科學領域中選擇一篇影響力最高的論文作為熱門文章,并在其網頁上對其跟蹤報道。其認定的“快速突破論文”不僅引用率高,而且在每兩個月更新期間的引用增長率最高,入選論文可看作是近期科學研究中的一種重要的新趨勢,是科學進步的一個重要指標。

              連續三年被評為“高被引科學家”,王祥科認為自己只是放射性污染研究領域中一個比較堅定的研究人員,僅僅只是看的比別人遠了一點點,做得比別人早了一點點,還有就是研究工作引起了學界的興趣。

              今天,我們走近王祥科,以期在與他的交流中,重現這位環境污染分析與治理領域的堅守者一路走來的軌跡,探尋其成為高被引科學家的原因所在。

              心懷夢想  堅守放射性污染研究

              當前,加快發展核電已成趨勢。據統計,2016年1~9月,全國核電累計發電量為43732.30億千瓦時,商運核電機組累計發電量為1526.47億千瓦時,約占全國累計發電量的3.49%;與此同時,截至到今年3月,中國大陸運行的核電機組30臺,總裝機容量2831萬千瓦;在建的核電機組24臺,總裝機容量2672萬千瓦。

              核電的快速發展無疑對優化我國能源結構、促進節能減排具有重要意義,但鈾礦開采、核燃料冶煉、加工等環節所產生的放射性核素不可避免地會對環境和人類健康構成巨大威脅。解決放射性核素所帶來的環境污染問題,是學界、業界共同關注的問題。作為這一領域科研大軍中的一員,多年來,王祥科一直從事放射性污染分析與治理,在歲月中沉淀與積累,在寂寞中堅守與突破,在享受科學的奧秘與樂趣的同時,也交出了一份沉甸甸的答卷。

              出生在沂蒙山區的王祥科從初中時便是位數理化達人,中考時,他是當地鄉鎮中學唯一一個考上高中的應屆畢業生。家鄉基礎教育的薄弱并沒有阻擋住王祥科求學的步伐,高中時期的他曾獲得過奧林匹克化學競賽獎,并于1991年考入蘭州大學。至于學放射化學,像是一個注定的偶然。那一年去山東招生的陶炳海認為王祥科化學好,就勢把他招在了蘭大現代物理系放射化學專業,因為陶炳海是蘭州大學這個專業的老師。

              1995年,獲得學士學位的王祥科被保送讀碩士,并提前攻讀原子核物理博士研究生。原子核物理和放射化學,兩門學科對應地關聯和交織在一起,成為核科學技術的兄弟學科。2000年博士畢業后,在法國科技部的資助下,王祥科在法國南特SUBATECH國家實驗室從事研究工作。由于讀博期間的優異表現,王祥科還申請到了德國洪堡基金的資助,因此在提前結束了法國的合同后,到德國卡爾思路研究中心從事重金屬離子在環境中的化學行為和核廢料處理的研究工作。2003年10月,作為中科院“百人計劃”引進海外人才,王祥科進入中科院等離子體物理研究所工作。2014年8月,王祥科加盟華電,擔任環境與化學系主任。

              無論是在中科院,還是在華電,王祥科都主要從事金屬離子和放射性核素的環境行為、納米材料對金屬離子的環境化學效應影響、核廢料處理等方面的研究工作。環境放射性污染分析和治理研究,特別是長壽命放射性核素在環境中的化學行為研究,一直是王祥科和他的團隊多年堅持的研究方向。

              與重金屬離子研究相比,放射性污染的分析與治理研究要困難得多。首先,放射性核素環境體系更為復雜,要獲得準確的物理化學參數更加困難;其次,放射性核素的測量、放射性廢物的處理,實驗操作要求更高,操作更加困難,許多實驗室對放射性核素要求非常嚴格,這都增加了放射性核素的測試和表征困難。同時,由于我國核能利用處于起步階段,在放射性污染領域的研究基礎比較薄弱,人才隊伍也較為單薄。

              這些,都是王祥科和他的團隊不得不直面的問題。最初的研究,對于王祥科來說是漫長且艱辛的。一段時間里,團隊發表論文都很困難,即使發表了,論文的影響因子也都很低。在困難面前,王祥科和他的團隊淡泊名利,堅守研究方向,甘坐冷板凳,執著地開展了大量的系統研究工作。

              放射性污染的治理,首先要了解放射性核素本身的特性,其次要了解放射性核素在環境中的行為,然后才能根據放射性核素的特點和環境條件,采取措施,開展治理。與重金屬污染相比,放射性污染更加隱蔽、毒性更高,2011年日本福島核電事故引發的世界性恐慌,便是一個明顯的例子。由于極高的放射性與長期的危害性,對于放射性核素的研究不可能在現實環境中進行,只能通過模擬構建一個接近真實環境的實驗室場景,這是當時學界普遍采用的方法。只做模擬,必然會存在誤差。為了減少誤差、盡可能無限地接近真實環境,王祥科和他的團隊逐一羅列了所有會出現的干擾因素,找出了去除干擾的方法,用了整整五年的時間,構建了一個盡可能接近真實環境、也被學界評價為可以代表真實環境的實驗場景。結果在這一場景下所產生的結論與數據,與之前實驗室得出的結論有很大差別,但因為王祥科他們的結論源自盡可能接近現實的環境,更具有真實性,而被學界普遍認可和高度評價。

              正是秉持著這種堅守,王祥科帶領團隊在放射性核素的分析與治理領域取得了眾多研究成果:在固/水界面相互作用的工作中,對放射性核素和重金屬離子在環境界面上的行為開展具有創新性的可逆-不可逆研究,構建了解吸動力學模型;利用先進的同步輻射研究技術,來觀察放射性核素在環境中的化學形態和微觀機構,首次研究并發現放射性核素在環境介質上的化學形態和結構隨時間增加而更加穩定的變化關系和規律。這些研究成果,對于評價放射性核素對環境的污染和人類健康的威脅,對于如何采取有效措施予以治理,都具有重要意義。基于上述研究,王祥科團隊在環境化學和放射化學主流期刊上發表了一系列具有代表性的文章,受到同行的關注,并有多篇文章跟進;同時,王祥科團隊先后承擔了三項有關放射性核素的國家自然科學基金,均已順利結題;團隊承擔的國家杰出青年基金“環境放射化學”也正在進行中。

              耐住寂寞,方得繁華。王祥科逐漸脫穎而出,各種獎項、榮譽接踵而至。2009年獲得由《Science News》雜志和Elsevier出版集團聯合舉辦的 “Scopus尋找未來科學之星”活動金獎;2010年獲安徽省第十二屆青年科技獎;2012年獲安徽省第九屆青年科技創新杰出獎;2012年入選科學中國人年度人物;2012年獲得國家杰出青年基金;2013年獲安徽省自然科學一等獎;2014、2015、2016連續三年入選“高被引科學家”;2015年入選2015年度 “長江學者獎勵計劃”特聘教授;2016年入選北京市百名科技領軍人才。

              放射性化學研究,單調、枯燥、周期很長的實驗必不可少。每一項成果,王祥科和他的團隊都經歷了大量實驗,很多成果,并不是一開始就能預測的,而是在做實驗的過程中慢慢發現的。有些實驗往往都是偏離預期或者是失敗的,但它們是通往成功的墊腳石。王祥科認為,做研究,要勇于挑戰權威,要在失敗的過程中總結經驗、開拓思維、鍥而不舍。“很多研究,你一旦著手做了,就會發現都是失敗的,并不是一開始做,就會按照你的想法做出來,一下子就做出來的研究也沒啥意思。不論做什么,都要有自己的想法,不要成為只是執行別人命令的機器,要去想,去挑戰,這是最主要的。”

              勇于創新  從跟蹤并行到超越引領

              在王祥科看來,要想不斷地提升科學研究能力,就要勇于同高手過招。和高手過招是挖掘潛力、迸發能量最好的方法。在最初的階段,你可能會是跟蹤強者的追隨者,但只要你勤于思考、善于發掘機遇,通過努力與創新,你就能做到與強者并行,進而超越強者,引領強者。

              在碳納米管應用于放射性污染治理、等離子體技術應用于材料的功能化修飾、制備分散均勻功能化石墨烯材料等領域,王祥科和他的團隊就是從最初的跟蹤、追隨,逐步發展為并行,最終實現了超越與引領的。這些領域的研究,也是王祥科的文章能夠被高被引的主要貢獻者。

              作為碳材料的典型代表,活性炭,由于其對包括放射性核素在內的污染物有著高效的去除能力,而被廣泛應用于環境污染治理。在實驗中,王祥科和他的團隊發現與活性炭相比,碳納米材料去除污染能力更高,穩定性更好。2005年,王祥科和他的團隊在國際上首次將碳納米管應用于放射性污染治理,收到了很好的效果。后來,碳納米材料在國際上備受關注,美國和歐洲出臺了關于納米材料和技術應用于核廢料處理的政策,王祥科團隊發表的文章成為其重要的參考依據。美國幾個涉及核研究的國家實驗室,還先后成立了納米材料與技術用于核廢料和放射性污染應用的研究中心。

              同樣,在最初從事等離子體技術研究時,王祥科和他的團隊是處于與國際學術前沿并行的階段,但是當將等離子體技術應用于材料的功能化修飾以實現其獨特性能時,王祥科他們就走到了前沿,起到了引領作用。

              之前,等離子體技術,主要應用在機械加工、化工、冶金等領域。王祥科和他的團隊在全球首次將等離子體技術應用于材料的功能化修飾,以實現材料在治理污染時的獨特性能,取得了重要進展。利用低溫等離子體技術,課題組對碳納米管進行表面處理,提高了碳納米管的親水性和分散性。利用等離子體對碳納米管表面進行活化處理,接枝上有機單體和天然高分子材料,課題組成功制備出了碳納米/有機復合材料,將其用于放射性廢水處理,處理后的廢水達到了直接排放的標準。“在一桶含有放射性核素的廢水中,放入一點碳納米復合材料,幾分鐘后,放射性核素就都從溶液中轉移到碳納米復合材料上,經過分離后,廢水就達到了凈化的目的。”目前,碳納米材料的制備已是低成本,且能夠實現大量制備,考慮到其高效的吸附能力,碳納米材料在未來的環境污染治理中將發揮重要作用。

              上述研究,得到了包括國家自然科學基金、科技部“973”重大研究計劃等在內的各項支持。王祥科和他的團隊有4篇關于多壁碳納米管及氧化多壁碳納米管對水體中的芳香有機化合物和重金屬離子在腐殖酸/富啡酸存在下的吸附行為研究的論文,分別被評為2008、2009和2011年最具影響百篇國際學術論文,并多次被美國化學會和Willy Material Views評為研究亮點。

              同樣的例子還體現在王祥科對石墨烯的研究利用上。

              作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的新型納米材料,自2004年被發現以來,石墨烯就被冠以“黑金”“新材料之王”的美譽,將其從石墨中分離出的兩位英國物理學家也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

              當大家都在將石墨烯去作光電材料、能源儲存材料研究的時候,王祥科團隊則成功制備分散均勻功能化石墨烯材料,并且將其應用于環保領域。王祥科回憶說:“在跟蹤石墨烯這一新的科技成果時,我們發現石墨烯表面具備一些特殊的結構,可以作為一種污染物治理的材料。之后大量的試驗研究表明:在石墨烯表面進行硫酸基功能化處理,不但可以提高石墨烯的分散性,而且可以提高石墨烯的吸附能力。這種當時吸附能力最高的功能化石墨烯材料,可以實現對持久性有機污染物的有效去除。”

              課題組在等離子體技術制備石墨烯納米材料研究中,利用等離子體技術可以直接在石墨烯表面剝離制備石墨烯,不需要化學藥劑,簡化了制備過程,而且過程也是環境友好的。相關論文在材料領域的頂級期刊 《先進材料》發表,受到學界的關注與追蹤。

              回首過往,王祥科說,很多研究當時只是感覺有意思,而且文獻上也沒有報道,就開始著手做了。如人飲水,冷暖自知。看似簡單的過程往往異常艱辛,因為“要思考別人為什么做這個研究,他研究的優缺點是什么,在他的研究中,還有哪些內容可以深入展現而又沒有體現的。我能不能去做這個研究,我去做的話有什么困難,如何克服?”能一眼看出別人的缺點意味著你是這個領域的行家,當你已是這個領域的行家時,你的研究也可能就是引領性的了,這是一個積累的過程。“肯定要有寬而深的知識積累,需要閱讀研究大量的文獻資料,尤其是國際一流期刊的高水平文章,了解當前學界最新的研究動向。想法不能是僅僅在理論上可行的空想,要能夠通過實驗去驗證,去實現,要適應社會潮流與需求,具有可操作性。最重要的是,有了想法后,要去做,做了,才能有變化、有發展、有革新、有進步。”

              善為人師  知識面前師生一律平等

              從中科院到華電,無論是作研究人員還是當系主任,有一種身份王祥科始終沒有改變過,那就是老師。到2015年年底,作為導師,他已經有13名博士研究生畢業,其中4人獲中科院院長特別獎,3人獲中科院優博論文,7人獲中科院院長優秀獎。而他本人也先后四次獲評中科院優秀研究生導師,三次獲評中科院優秀研究生指導教師,并于2009年獲中科院“朱李月華優秀研究生導師”等榮譽稱號。

              現今,王祥科正引領著4名博士、10名碩士研究生走在探尋知識的道路上。

              如何與學生相處,如何讓學生真正的成長,王祥科有一套自己的想法。王祥科認為,研究生的培養,主要應該是能力的培養,而非知識的系統掌握,知識系統要在有了能力以后再去構筑。給研究生上課時,王祥科不是照本宣科地念講義,而是會將當前學界最新的研究成果拿到課堂上與學生一起討論,以一種啟發、引導的方式,在帶領全體學生參與到學習的過程中去,做到教與學的有機結合。一次,只是4頁的PPT,王祥科旁征博引,在與學生的討論交流中,足足講了5個小時。對學生來講,王老師講的知識是全新的、有用的,上課的方式是全員參與的、有吸引力的。在給研究生開設的一門專業課《英語寫作》上,王祥科會結合論文寫作實例,將語法、格式、標準等注意事項一一講解透徹,這門在學生看來實用性超強的專業課,不僅吸引了本系的研究生、博士生,也吸引了其他院系的研究生,上課學生人數總是爆滿。

              王祥科認為,在知識面前,老師與學生是平等的。作為導師,只是給學生提供了一次掌握知識的機會,一張桌椅或者實驗室的條件,大部分的創新想法需要學生自己去思考。“入學第一天,王老師就告訴我們,師生應該是相互尊重與平等的。我們有了想法,可以隨時和他去探討。在知識面前,不是誰的地位高,誰就一定是對的。”研動1519班環境工程專業的王鵬毅說。

              王祥科經常邀請國內外一流學者來校開講座,或者讓學生去校外參加一些學術論壇,以便讓學生進一步開闊視野,了解最新的學術動向。“王老師一直教導我們,要掌握學習的能力,夯實理論基礎知識,爭取站在科學研究的最前沿,開展具有特色的創新研究。王老師幫我們修改論文,一般兩天之內就會非常細致地改完并反饋給我們。即使改不完,他也會告訴我們論文中存在的問題在哪,如何修改。”核能科學與工程專業博士于淑君說。在王祥科的指導下,讀博第三年的于淑君已在Journal of Material Chemistry A,Environmental Science Nano,Environmental Science & Technology,Journal of Hazardous Materials,Chemical Engineering Journal等期刊上發表了10多篇SCI文章。導師是學生的一面鏡子,在王祥科的引導下,于淑君的人生規劃也發生了變化,“來讀博之前,想著畢業后找一份穩定的工作就好了,是王老師讓我在開闊視野的同時轉變了觀念,環境污染分析與治理領域有良好的前景,有難得的機遇,更有發展的平臺,我應該重新規劃自己的職業生涯。”

              結緣華電  助力能源電力治污大計

              走進王祥科的辦公室時,他正在低頭修改論文,這間不到30平米的房間由他和趙毅、彭林老師一起分享。三張品字狀擺放的辦公桌加上靠墻擺放的一排柜子和幾把零散的椅子,使房間略顯擁擠,遠非我之前想象的大教授辦公室。“把房間留給年輕人和學生了,我們三個人擠一擠。”或許看到我心中的疑慮,放下論文的王祥科在打過招呼后對我說。幾步之外,趙毅在辦公桌前抬頭微笑表示同意。

              之所以加盟華電,是因為王祥科看好了華電以能源電力行業在環境污染治理領域渴望發展的良好前景。多年來,學校在為國家能源電力行業的發展做出突出貢獻的同時,日益成為能源電力領域最為重要的人才培養基地和科技成果產出基地。面對資源與環境這一世界性課題,早在1978年,學校就創建了環境學科,并與2003年成立環境科學與工程學院,多年的積累,學校環境學科在大氣污染控制理論與技術、固體廢棄物污染控制與資源化、清潔生產與節能技術研究等領域形成了較強優勢,解決了一系列制約我國電力工業發展的環境問題。“學校與能源電力領域聯系密切,‘大電力’學科體系門類齊全,在環境領域有著敏銳的洞察力和先進的辦學理念。最為主要的是,學校往往可以在關鍵節點舉全校之力發揮聚合作用干大事,這在其他涉及能源電力領域學科的高校來說是很難做到的。”王祥科說。

              來到華電后,擔任環境與化學工程系主任的王祥科更多地將自己當作一名服務于院系、服務于師生的工作人員。王祥科的辦公室距離系里青年教師的辦公室、學生的自習室,都不超過30米的距離,沒事的時候,他會經常去這那里轉轉,看看有沒有需要自己的事情。環境工程教研室、應用化學教研室、綜合實驗室,也都經常會看到他的身影。

              王祥科認為環化系盡管成立不久,但已取得了一定的成績,這得益于學校的支持、得益于整個時代的發展、更得益于全體同仁的努力。未來,環化系的發展,要依托學校能源電力學科的特色優勢,更多地與能源電力行業相結合,以此凝練方向、搭建平臺、匯聚人才,進而為國家經濟社會的可持續發展、為能源環境的戰略需求做出更大的貢獻。

              “明年主樓G座蓋好后,系里的硬件條件會進一步改善,所有的困難都是眼前的,都會慢慢克服的!”王祥科的語氣中流露著希望、自信與堅定。

              現今,我國在建的核電機組數量排名世界第一,總機組數量位居世界第三。按照中國核電中長期發展規劃目標,到2020年,中國大陸運行核電裝機容量將達到5800萬千瓦,在建3000萬千瓦左右。核電事業的快速發展,使得開展放射性污染分析與治理研究顯得更為緊迫與重要。王祥科認為,作為朝陽產業,環境污染治理需要政府的扶持,需要企業、科研院所和高校的協同創新,需要一批能為高校與環保企業開展合作創造條件的中試平臺,更需要整個社會的重視、支持與配合。

              即便是在已有的研究領域,一項成果的出現往往會帶來新的問題。無論是碳納米管還是石墨烯,在治理污染的過程中,如果在使用時釋放到環境中,其本身也可能帶來新的污染問題。進一步探究它們的環境化學行為,開展其在環境中的生物毒理學和植物毒理學研究,早已是王祥科團隊的研究熱點或重點。

              學無止境,科研,亦是如此。對于王祥科和他的團隊來說,前方的路還很長,有困難與挑戰,有風雨與荊棘,更有夢想與光明,祝愿他們能夠走的開心,走的更遠。


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