科技创新能力是一个国家的核心竞争力，而国家实验室是抢占科技创新制高点的重要载体。2016年是我国“十三五”的开局之年，也是深入实施创新发展战略的关键年。习近平总书记在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》的说明中强调：当前，我国科技创新已步入以跟踪为主转向跟踪和并跑、领跑并存的新阶段，急需以国家目标和战略需求为导向，瞄准国际科技前沿，布局一批体量更大、学科交叉融合、综合集成的国家实验室，优化配置人财物资源，形成协同创新新格局。
半月谈编辑部在新的一年特别开辟“走进国家实验室”新栏目，多维度、多视角聚焦一批创新前沿的国家重点实验室，为读者展现我国高新科技布局的战略图谱，讲述科技创新的传奇故事，传递科技改变生活的迅疾鼓点，分享科技尖兵怀揣的中国梦。
近期，北京雾霾“红色预警”数度响起。担忧、期盼、无奈、谣言充斥着社交网络。有人等风来，有人请假在家宅，有人为孩子能早日健康返校祈祷，有人悄悄收拾行囊做好远足准备……
当民众对无孔不入的雾霾束手无策时，由清华大学、中国科学院生态环境中心、北京大学、北京师范大学共建的“环境模拟与污染控制国家重点联合实验室”(下简称“联合实验室”)的环境专家正在受命攻关。他们夜以继日地展开监测与模拟实验，寻找留住蓝天白云的治本良策。
拥有4位中国工程院院士、12位长江学者特聘教授、14位国际期刊主编和副主编，包含3个国家基金委创新群体、2个科技部创新团队、2个教育部创新团队以及10余个国际多边合作机构……究竟是什么赋予一个联合实验室如此强的吸引力和使命感？
“大气污染并不像室内污染那么简单”
2015年12月19日清晨7时许，准备出门晨练的北京市民吴美玲早早起床，刚穿戴好健身的行头，就被一连串的电话和短信警报吓住了。“不远处的树和楼房都看不清了，多想有个吹风机或吸尘器把霾赶走。”看着灰蒙蒙的窗外，吴美玲在朋友圈写下了这样一段话。几分钟后，这段话就收获了38个点赞和68条评论。
“雾霾让这座城市充满了压抑和忧虑，但正是这份感同身受的抱怨，让我们不得不加快研究步伐。”中国工程院院士、清华大学环境科学与工程研究院院长郝吉明在接受半月谈记者专访时说，中央多次表明下大力气治理环境污染的决心，要求加大大气污染治理力度。除了环境执法监管层面，标准制定、指标考核、技术研发、污染检测等诸多领域的重担都压在了科研部门身上，而应对日趋严重的雾霾污染，首要任务是控制PM2.5。
PM2.5等污染物引发的环境问题，随着中国工业化和城镇化发展而逐渐凸显，并有集中爆发之势。2015年12月巴黎气候大会后，以复杂性、爆发性为表征的中国环境问题已成为世界上最难的问题之一。“因为中国环境问题比世界上其他经济体遭遇的环境问题更特殊也更复杂，供科研工作者汲取的模式有限。”清华大学环境学院教授、联合实验室主任黄霞说。
“我们也想要‘吹风机’，甚至希望造出‘吸尘器’，然而大气污染并不像室内污染那么简单，实际操作中的减排和治理异常艰难。”郝吉明说，这不仅需要从压减燃煤、严格控车、调整产业、强化管理、联防联控、依法治理等多个方面采取措施，还需要通过合理设定严格指标考核，加强环境执法监管，认真进行责任追究等多个环节配合完成，而每一项看似简单的调控和治理背后，都隐含着数以百计的科学研究任务和课题。
“过去我们的科研是从实验室到期刊再到实验室，产学研合作水平和科技转化程度不一，致使很多科学成果被困在了实验室里。”黄霞介绍，单一实验室完成的课题，对复杂环境问题的解决能力有限。
面对代表性、综合性的区域环境问题，整合多家单位的优势科研背景，立足需求和科技前沿，开发先进的监测手段，研究复合污染形成、转化的基础原理并寻求综合解决对策，成为联合实验室的使命所在。
“面对国家战略需求与重点领域的挑战，科研工作者应勇于担当。”郝吉明说，“我们离污染源越近，就离真理和解决方法更近，污染也将会离百姓越远。”
机动车污染研究故事：从单打独斗到联合攻关
联合科研模式的创新在获得无数光环和关注的同时，也让研究者们拿到了最“烫手”的课题。在这些科研难关前，很多年轻的科研人员冲在了第一线。
联合实验室研究员吴烨在美国研学的5年是中国机动车急剧增长的5年。2007年回国后，他继续从事机动车排放控制的研究工作，但一个关键性的问题一直在困扰着他：上世纪90年代末至今的十几年间，单车排放已下降90%多，为何机动车排放污染形势仍然严峻？
单纯研究车、油品或者道路，效果都不甚满意，为何不综合研究治理呢？更何况，凝聚多学科人才资源的联合实验室恰恰能满足多方位的科研需求。于是，吴烨将研究方向调整为机动车综合控制，即采取统筹方法，对车、油、路实施统一规划、系统控制，并寻觅能够共同解决问题的专家。
正当吴烨团队刚刚调整完研究方向，又一问题浮出水面。过去10年来，北京等城市空气中的气态污染物浓度下降最慢的是二氧化氮，这令吴烨团队感到不解：机动车单车的氮氧化物排放一直在控制、电厂的氮氧化物也持续下降，空气中二氧化氮浓度为何下降无几？
吴烨随即联合多家研究机构，开展了大规模的实际道路测试。然而，大数据的搜集谈何容易。重污染、高安全风险的行驶道路，招募数百辆不同型号的机动车，以平均100桶水的重量模拟车载，数十位教师及学生参与，一项历时两年的道路测试启动了。
“爱迪生发明电灯做了近两千次试验，我们两年中的实地测验又何止以千计。”吴烨团队一位年轻工程师告诉半月谈记者，两年间他们整日与尾气打交道，无论三伏天还是寒冬，各种环境下的数据都需要一一测量核对。
2012年，数以万计的测试数据没有白费。吴烨课题组发现，标准化的台架测试并不能真实反映重型柴油车污染物排放现状，“台架作弊”成了行业潜规则，同时验证了“道路中重型柴油车的实际氮氧化物排放控制不尽如人意”这一论断。该数据公布后引发了广泛的争议，在数据事实面前，一个重大的误区和污染源被公之于众，最终推动了北京市“重型柴油车车载测试法规”的出台，率先推动了机动车污染物排放标准的革新。
“顶天立地”，允许试错
黄霞用“顶天立地”形容实验室的定位：“顶天”意味着瞄准国际科学前沿；“立地”指的是紧扣国家重大需求。
在一批学术精英的带动下，仅2014年，联合实验室的科技成果就获得了一个国家科技进步一等奖和两个国家科技进步二等奖，以及教育部、科技部、环保部等部委的多个奖项。登录实验室网站，数量繁多的奖杯奖状并无踪影，这里没有高大上的宣传，更多的是团队成员、研究方向、课题设置、学术交流等内容的详细介绍。
实验室最大的优势在于“联合”二字。“联合”意味着资源的整合，意味着通过优势互补能完成单一实验室完成不了的复杂任务。
“钱易院士和汤鸿霄院士的团队着重于研究水污染防治和水质安全保障，唐孝炎院士和郝吉明院士等专家的团队倾向于大气污染防治，每位专家在各自领域都有深厚的积淀。”黄霞说，水和大气是分不开的，往往废气问题解决了，污水又产生了，把水和大气污染作为一个整体进行联合攻关，不仅能够极大地节省研究成本、提高研究效率，而且能够针对污染源标本兼治。
在联合创新之初，联合实验室发展并非一帆风顺。管理机制不顺、学科间协作有阻力，曾一度使实验室课题推进举步维艰。“好在我们通过大胆创新突破了诸多思想上、制度上的壁垒，化劣势为优势。”黄霞说，以合三为一的协同治理为例，三个不同实验室的项目分别研究、再整合的过程往往需要3年，如今在联合实验室里通过一个立项就能一站式解决，极大节约了课题的时间和资金成本。
“过去读研究生期间，研究效果往往因苛刻的结题时间而受到一定制约。”清华大学青年工程师李振华说，联合实验室给了我们相对充裕的时间，不仅能灵活地调用多个实验室的辅助配套资源，还能够进行一些超越常规的尝试，这为原始创新提供了必要的创新土壤。
联合实验室的许多青年学者表示，“允许失败”是这个国家实验室吸引他们到来的重要原因之一，科学允许试错，适当宽容才会有奇迹发生。■
