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校友访谈 | 访加拿大工程院院士陈冰

来源:北大环院院友会 时间:2025-11-03

10月31日上午10时,北京大学环境科学与工程学院助理院长刘思彤对加拿大工程院院士陈冰校友进行了专访,围绕实验室前沿方向、环境领域趋势、科研团队建设、产学研转化等话题展开深入交流。

陈冰博士,教授,加拿大工程院(CAE)院士。现任加拿大纽芬兰纪念大学(Memorial University)工程与应用科学学院终身(讲席)教授和院长(代理),北极大学联盟(UArctic)研究主席,加拿大北部持久性有机污染控制重点实验室(NRPOP Lab)主任,加拿大注册职业工程师。兼任可持久性-新型-有机污染研发国际联盟(PEOPLE Network)创始主席。作为环境工程领域国际知名专家,研究方向侧重于持久和新污染物迁移转化和污染治理、海洋海岸污染防治与管理、极地寒区和气候变化下环境污染防治、环境事故(溢油和化学品泄漏)应急响应、饮用水和废水高级处理、土壤修复、环境模拟和决策支持等方面,已发表580余篇学术论文和专著以及专利,培养过100多位科研型研究生和博士后研究员。(曾)担任加拿大土木工程学会主席、加拿大水质量学会副主席、加拿大皇家学会溢油专家、加拿大国家海洋保护计划MPRI顾问委员、加拿大自然科学与工程基金委国家评议组环境工程组轮值组长/委员、北极大学联盟学术委员会委员、联合国发展署高级顾问专家、加州伯克利等大学客座教授/研究员、Environmental Systems Research(Springer Nature; IF=3.4)主编和 10 多个国际专业杂志副主编或编委等。先后当选加拿大工程院(CAE)院士,加拿大皇家学会(RSC)会员,加拿大工程研究院(EIC)院士,加拿大土木工程学会(CSCE)会士,加拿大高级工程师学会(CSSE)会士,中国环境科学学会外籍会士等。

访谈内容

一、实验室前沿研究方向与国际前沿问题

Q:您领导的“加拿大北部持久性有机污染控制重点实验室”目前最前沿的研究方向是什么?有哪些突破性进展?从国家及国际层面看,环境领域的前沿问题有哪些?

A:我的研究始终围绕生命的源泉——“水”展开,从早期到现在有清晰的脉络,实验室的发展也与国际前沿紧密结合:

研究历程与实验室定位。早期溯源至北大:师从郭怀成教授,聚焦湖泊富营养化、流域氮磷营养物管控研究,参与联合国发展署及云南省相关项目;赴加拿大读博士期间,研究拓展至POPs特别是农药类污染物与水资源、水质量研究(因本人名字“陈冰”,与“水”“冰”结缘,后续延伸至北极冰原环境研究)。2007年实验室建立:依托加拿大国家级、省级项目支持,初期聚焦传统持久性有机污染物(POPs)(如农药和石油烃等难降解、高毒性、可长距离传输的污染物),近10年逐步拓展至新污染物研究,是国际上较早开展新污染物研究的团队之一。

前沿研究方向与突破。新污染物研究:覆盖微塑料、防火材料、抗生素、表面活性剂等,近些年尤其关注PFAS——工业界为追求材料“持久性”(如防水面料、橡胶)不断开发替代物,但部分替代物仍具环境毒性,需破解“人类对产品‘持久’的需求与环境‘降解’需求”的核心矛盾。溢油污染治理:实验室在加拿大处于领先和独特地位,构建了“监测-检测-物理/数值模拟-风险评估-决策优化-修复管理”的全链条研发体系和设施,不仅覆盖陆地水体,更聚焦海洋及寒冷环境(北极等)的溢油风险与应急响应。北极/极地研究:北极气候变化速度是全球其他地区的3-4倍,近年来海冰加剧退缩,带来工业发展新机遇与日益频繁的人类活动(如旅游、航运、矿业和能源等),同时其生态环境脆弱,原住民对自然环境高度依赖(捕鱼和狩猎等),引发世界范围的关注,成为探索气候变化下“人类与自然”如何和谐相处的重要研究地区。我们通过极地研究,探索污染物迁移转化、生态毒理、社区健康影响以及污染防控方法,同时反思原住民“对自然以及大地、水、风等要素崇拜”的理念(与中国传统“五行说”和“和谐共存”理念相通),为全球环境治理提供哲学参考。

国际前沿核心命题:从“观察”到“治理”的转型。全球范围内,“新污染物+气候变化”是最重要命题之一,但核心挑战已从“理解污染物来源、迁移转化、毒理影响”(观察层面),转向“如何预防与治理”(解决层面),从技术方案到标准制定。为此我牵头建立PEOPLE联盟(Persistent, Emerging, Organic PoLlution in the Environment):2017年建立,2019年获加拿大国家级项目支持,目前有300余名专业成员(80%为全球大学教授)、400余名青年研究者(研究生、博士后等),合作单位涵盖五大洲40多所大学和50多政府机构、工业界及NGO。联盟专注于环境领域的难点和新挑战,特别是持久性新污染物,核心是“跨领域解决问题”,专业成员来自工程、自然科学、医学、社会学等各个领域,不仅关注技术研发,更融入政策制定、法律法规、经济成本、社区健康等维度,推动“从实验室到产业和社区”的创新合作与转化落地。

二、趋势、挑战与“好论文”的标准

 Q:您担任多本国际期刊主编,对环境领域前沿有高层次认知。当前环境领域(含环境工程)的趋势、挑战是什么?什么样的研究才算“好论文”?

 A:短期内环境领域的趋势与挑战可概括为三点,“好论文”的核心也与此呼应:

核心趋势:交叉融合与“问题导向”。趋势1:新污染物与气候变化深度绑定,需在全球变化背景下研究污染物的环境行为(如北极升温带来永冻土退化对污染物特别是POPs释放的影响)。趋势2:环境学科的“交叉性”凸显——环境作为交叉学科,需借力其他领域的前沿技术(如纳米技术、微生物/基因工程、AI),但核心是“解决环境问题”(而非为技术而技术)。例如,我们尝试利用AI和量子计算辅助环境模拟,但本质是为了更高效地处理环境数据和定量化深层次关系,从而更精准预测气候变化下污染物迁移转化路径和系统模拟与决策优化。

关键挑战:商业化干扰与“浅根化”问题。挑战1:出版商对科学杂志的“商业化影响”——如部分期刊为吸引关注和提高引用量,倾向发表“爆眼球”的研究,可能诱导科研工作者追求短期热点,忽视深度研究。挑战2:青年学者的“浅根化”——受KPI(论文数量、项目指标)驱动,部分研究者像“打水漂”一样不断尝试新方向,发表论文后立即转向下一个热点,缺乏对领域的深耕。这就像“北方浅根大树”:树干很高、根系铺得广,但深度不足1米,大风一吹就倒。

好论文的标准:“有根”的深度与连续性。核心不是“影响因子”,而是“对领域的实质性贡献”:需具备“连续性”(围绕核心问题长期探索)和“深度”(揭示机制、解决核心问题),而非单纯追求“新方向”。

对青年学者的建议:不必追求“全才”,可走“T字型或Π字型”路径——深耕1-2个核心方向(建立“根”),基于根拓展广度(枝繁叶茂)。例如,聚焦“污水处理”的学者,可先深研“新污染物在污水中的去除机制”,再拓展至“源头管控(如工业清洁生产)”或“尾水对流域生态的影响”。

三、高质高量科研产出与团队管理模式

Q:您发表500余篇著作,如何保持高质高量的科研输出?您在加拿大带领大团队的经验,对国内(如北大“独立PI+临时组队”模式)有何借鉴?

A:科研产出的核心是“方向对、团队活”,团队管理需兼顾“独立性”与“协作性”:

科研产出的关键:前沿判断力与跨领域协作。保持前沿的核心:不只是读顶级期刊,更要“走出去”——与政府、工业界、社区交流,参与专/行业学会和国际组织合作交流,理解当前和预判未来,帮助社会提前避免/减少问题或做好响应准备(如学术界对微。跨领域是“增量关键”:环境问题本质是“社会-生态-技术”的复合问题,例如研究“抗生素污染”,需结合医药界(新药研发趋势)、社区(居民用药习惯)、工程界(污水处理技术),单一领域或局部研究难以解决系统性问题。

团队管理:“变形金刚式”灵活协作。国外模式参考:实验室以“小金字塔”为基础(每个PI带领博士、硕士、博士后形成小团队,聚焦细分方向),遇到大项目时快速“重组”为大团队——既保留每个PI的独立性,又能整合资源解决复杂问题(如北极污染研究需结合环境采样、污染模拟、毒理分析、社区健康评价、系统优化、政策分析等需多个小团队协作)。北大模式的优势与优化:北大“独立PI+临时组队”的模式符合学术自由理念,建议在此基础上强化“跨领域网络”——例如,环境学院可与法学院、医学部、工学院建立常态化交流机制,定期举办“问题导向”的研讨会(如“PFAS法规制定、检测防治、和“One Health同一健康”等”专题),促进思想碰撞,方法融合和技术创新。

四、环境工程的挑战与当下可落地的行动

Q:环境工程领域当前最大的挑战是什么?从学科发展角度,我们当下能做哪些事推动行业进步?

A:环境工程的核心挑战是“窄化”,需从“技术思维”转向“系统思维”,具体可从三方面行动:

突破“工程舒适圈”:从“技术解决”到“问题溯源”。

现状问题:很多环境工程师或研究者局限于“技术开发或工艺优化”(如污水处理厂的曝气参数调整),却不重视“问题来源”(如抗生素种类浓度受社区健康和用药行为影响,需结合社区医疗和上游管理)和“后续影响”(如尾水排放对河流微生物和下游环境的影响)。

行动建议:例如,研究污水处理时,可尝试“溯源与追踪”(通过上下游社区或环境结合污水处理厂进出水监测,实现区域或流域性目标污染物的动态网络性监测与优化管控),并与公共卫生领域合作,评估处理方法与效果对居民健康的长期互动影响——不必亲自做健康研究,但需理解技术的“全链条/系统影响和反馈机制”,并与其它领域专家合作。

融入工业前端:从“末端治理”到“源头管控”。

核心矛盾:当前环境法规多聚焦“末端排放”(如污水排放标准),但工业界为实现产品功能性目标或降低成本,可能选择“合规但仍有潜在风险”的材料(如PFAS替代物)。需推动环境学者参与“工业标准制定”(如材料降解性阈值设定,考虑到衣服面料的使用寿命和环境中降解年限的平衡),而非仅做“末端治理技术”。

国际借鉴:欧洲在“源头管控”和“可持续性”上走在前列(如今年新出台的《可持续产品生态设计法规》),北美则因人口相对少且资源丰富对资源高效和循环利用的历史上重视不足,亚洲需结合“资源有限”的特点,积极推动“循环经济和可持续设计”(如可降解塑料、低污染面料)。

推动“环保理念融入全学科”:从“环境学院的事”到“全员的事”

课程改革:不仅环境学院,工学院(土木工程、机械工程等)、商学院(供应链管理)、医学院(公共卫生)都应开设或要求学生选择“环境可持续”相关课程,让未来的职业工作者和管理者在实践中主动和习惯性考虑环境影响(如机械工程师设计设备时,需考虑材料的可回收性)。

五、产学研转化困境与国外经验

Q:国内环境领域存在“技术多、落地少”的问题(论文、项目多,实际应用少),您在国外有哪些产学研经验可借鉴?

A:产学研转化的核心是“技术要接地气”,关键在“理解需求”而非“闭门造车”:

困境根源:“答非所问”的技术研发。很多实验室技术“看起来先进”,但不符合实际场景:例如,有地方政府曾向北极偏远小型社区推广“高精尖水处理设备”,但当地冬天零下30-40度的低温(历史极端温度达零下60-70度)、不稳定的供电(如靠柴油发电机)和维护人员的缺失导致设备很难持久运行——社区真正需要的是“低成本、耐低温、易维护”的技术,而非一味追求“高科技含量”。

国外经验:“走出去”理解真实需求。第一步:主动对接工业界与社区,学会用“他们的语言沟通”,理解他们的需要和考虑问题角度——例如,与化工企业交流时,不要只讲“污染物危害”,要讲“如何通过低污染技术降低成本(如减少废料处理费提高循环利用率)”;与社区交流时,不要讲“学术术语”,要聆听和设身处地理解他们的痛点(如北极偏远社区的“食物安全、饮水安全”的迫切需求)。第二步:兼顾“当下需求”与“未来引领”——学者不仅要解决工业界现在的问题(如某类污染物的处理),更要帮他们预判未来(短期到长期)的风险(如即将出台的法规、新污染物的风险),让技术具备“前瞻性”(如提前研发PFAS替代物的处理技术,而非等污染问题或新法规出现后再应对)。

六、PEOPLE联盟的使命与作用

Q:您牵头的PEOPLE联盟在国际环境领域中,承担什么使命?在数据共享、国际合作方面有哪些作用?

A:PEOPLE联盟的核心是“跨领域解决新污染物问题”,与其他国际组织(如欧洲Norman)形成互补:

联盟定位:从“发现问题”到“解决问题”。与多数类似组织或联盟的区别:如Norman聚焦“新污染物监测和检测方法与数据共享”(是全球最大的新污染物监测数据库之一),而PEOPLE侧重“解决方案”——不仅从科学上发现和研究污染物及其影响,更整合工程、法律、医学等领域资源,为政府提供政策建议、为工业界提供技术方案(如BPA及替代物的环境风险评估与处理技术)。

核心作用:数据共享与跨领域协作。资源共享:联盟内实验室可共享设备(如某实验室的非目标筛查检测仪器)、数据(如全球不同区域的新污染物浓度数据)、人员(学生可跨实验室交流)等,从而解决单一实验室的技术短板和实现跨国家和机构的合作交流。国际合作网络:联盟成员涵盖5大洲40多所大学及50多合作政府部门、工业企业和NGO组织,形成“学术共同体”——项目申请、论文写作、技术研发均可快速对接互补(如申请欧盟项目时,可联合联盟内欧洲学者组队),避免恶性竞争,推动行业共同进步。

七、学会工作经验与行业引领

Q:您担任多个国际学会主席/副主席,这些学会在行业引领、青年培养方面有哪些作用?对国内学会(如中国青年委员会)有何建议?

A:学会是“行业桥梁”,核心作用是“制定标准、搭建平台、传承经验”:

学会的核心职能。一是参与制定行业规范:参与制定“技术指南、手册”(如新污染物检测标准),甚至影响政府法规(如我曾受加拿大国会邀请为其科学委员会的极地研究政策提供咨询)。二是搭建“政府-公众-学者”的桥梁:公众信任专业学会的“中立性”,学会可作为纽带,例如:向公众解读环境法规,向政府反馈公众痛点(如社区对某类污染的担忧),避免信息不对称。三是培养青年学者:通过“Young Professional计划”,让青年研究者和专业人员与资深行业专家面对面交流(如一起参会、合作项目),传承“学术思维”与“行业资源”(如我在加拿大土木工程学会时,推动青年学者培训和”mentorship”机制,快速提升能力)。

对国内学会的建议:一是,强化“跨领域协作”:国内学会可与其它行业学会/协会增强合作交流,如邀请非环境领域的专家(如法律、医学和社会学)共同探讨和合作,拓展议题范围(如“行业标准中对环境影响或可持续性的考虑”“同一健康”)。二是,聚焦“实质性交流”:可定期举办“问题导向”的小型研讨会,围绕社会棘手问题或关键性技术调整深入讨论,与大型会议实现互补——小范围交流更易形成合作成果(如联合申请项目、发表联名报告)。

总结:陈冰校友的分享展现了一位环境科学家从污染物溯源到治理方案寻求,从个人科研到领导国际合作的广阔视野与深刻思考。他强调了在气候变化背景下应对新污染物挑战的紧迫性,呼吁环境研究应更加注重跨学科融合、产学研结合以及面向未来的前瞻性布局,最终实现人类发展与自然环境的动态平衡。