环境工程专家布鲁斯-爱德华-里特曼期待微生物和人类之间的深度合作
择要:他深度介入了中国科学的新期间。
“中国科学发达成长,很幸运我能介入此中。”本年6月,同济年夜学声誉传授、情况工程专家布鲁斯-爱德华-里特曼(Bruce E. Rittmann)在得知本身得到“中华人平易近共和国国际科学技术互助奖”之后,如斯表达了本身的感触感染。

里特曼传授是情况工程范畴的国际权势巨子学者,研讨偏向为污水处置及地下水修复中微生物生态调控机制。本年是他与中国开展亲密互助的第23年。这20多年来,他以同济年夜学为圆心,与海内情况范畴各年夜着名高校和科研院所睁开了全方位的交流互助。
正如他本身所言,他深度介入了中国科学的新期间。
布鲁斯-爱德华-里特曼(Bruce E. Rittmann),美国工程院院士、美国科学匆匆进会会士、亚利桑那州立年夜黉舍董传授、国际情况工程范畴的权势巨子学者;同济年夜学声誉传授、高端外国专家。2018年得到被誉为“水情况范畴诺贝尔奖”的斯德哥尔摩水奖。2024年,获颁中华人平易近共和国国际科学技术互助奖。
微生物是我们的“工人”
也是人类真正的伙伴
布鲁斯-爱德华-里特曼在越战时代长年夜,而彼时也恰是美国环保活动日益发达的时期。假如没有这两件事匆匆使他想要为社会情况的转变作出进献,年青的里特曼可能会应用他的工程学学位来设计桥梁或其他市政建筑。
事实上,当“可连续成长”这个词还未呈现时,里特曼就对微生物与可连续成长发生了浓重的兴致。在1970年4月22日美国举办第一个地球日运动时,他蓦地发现:“我们已经把工作搞得一团糟,必需做出转变了。”
在源源赓续动力的支撑下,现在的里特曼已成为生物技术范畴的国际权势巨子专家,在污水和废水资本收受接管范畴颇有建树。
多年来,里特曼传授向人们展现了关于废水中微生物的很多新发现,在同业评断的科学期刊上撰写了700多篇文章。他的进献不仅仅是学术上的,他的研讨还匆匆进了新一代水处置工艺,这些工艺可以去除水中的有害污染物,低落废水处置本钱、削减能源耗费,乃至收受接管化学品和养分物资以供再应用,他也是以而拥有了近20项专利。
正如他在2018年得到被誉为“水情况范畴诺贝尔奖”的斯德哥尔摩水奖时所说,是时刻从“废水”中高效地去除“废料”了。
上观消息:当别人问您“你是做什么的”时,您会怎么说。
布鲁斯-爱德华-里特曼:可以这么说:“我是治理微生物群落,为社会提供服务的。”这些服务是水和能源可连续性的焦点。在水方面,微生物可以清算被污染的水,使其可供人类使用或返回支撑天然体系,还能改善水质。在能源方面,我做的因此不侵害情况的方式临盆真正的可再生能源。
实在,微生物无处不在:会在皮肤上、牙齿上,也会在河岩上或海底深处。它们正常的新陈代谢或它们所吃的器械可以赞助人类处置失落许多废料,也可以提供人类必要的一些物资。对它们来说,生物降解污染物或临盆燃料只是它们正常生涯的一部门。
我常说,各类各样的微生物是我们的“工人”。我们要做的是治理微生物,以便它们靠得住地以需要的速率为人类提供服务。我也愿望,微生物“事情者”和人类“治理者”能成为真正的伙伴。
上观消息:您本科学的专业是工程学,和生物技术并无关系。
布鲁斯-爱德华-里特曼:我本科是学土木匠程专业的。我对布局很感兴致,它是土木匠程的支柱,我一直认为本身卒业后会去设计桥梁。然而,在20世纪70年月初,我照样一名本科生时,第一个地球日和越南战争都产生了,这两件事都对我发生了深远的影响,并匆匆使我探求一种可以对社会作出积极进献的职业。这让我对情况工程和情况生物技术持开放立场,最紧张的是,我捉住了绝佳的机遇。
上观消息:您的主要研讨结果是生物膜,基于生物膜的项目曾获2017年度上海市科技提高一等奖和2018年斯德哥尔摩水奖。生物膜是什么。
布鲁斯-爱德华-里特曼:自从20世纪70年月开端从事生物膜的研讨以来,我就意识到它在天然界无处不在,尤其对管理水污染意义重年夜。基于生物膜的研讨,我创造了氢基膜生物膜反响器,该技术可以或许去除水中的硝酸盐、高氯酸盐、硒酸盐等有害物资。
20世纪90年月末,人类创造了一种检测低浓度高氯酸盐的阐发办法,于是,人们就在水源中发现了高氯酸盐。在此之前,它一直存在,却没人知道。
在氢基膜生物膜反响器被创造之前,没有任何技术可以或许在不使用有毒或昂贵化学品的环境下去除硝酸盐或其他污染物,如许水源中的毒素就会赓续增长。然则,当氢基膜生物膜反响器将氢气运送给细菌时,这些污染物就变得无害了。相似于人类吸入氧气并呼出二氧化碳,生物膜反响器应用氢气转变污染物,从而引起呼吸氧化的进程。这是天然产生的,我们只需提供氢气,统统就会产生。
把挑战酿成机会
第一步就是掩护水质
里特曼传授第一次来到中国进行学术交流是在2001年,那时他受邀到清华年夜学拜访,也正式开端了他与中国之间的缘分。
三年后,他第一次来到上海,到同济年夜学拜访并作学术申报,从此与同济年夜学树立了按期的学术交流机制和互访轨制。
颠末两年的学术交流,同济年夜学传授夏四清受邀成为第一个在亚利桑那州立年夜学里特曼传授试验室做研讨的中国粹者。接下来的20年里,约有60位中国粹者走进了里特曼传授的试验室。
2005年,里特曼传授正式受聘为同济年夜学荣誉传授。其时,他相识到,上海正在积极开发临港地域,此中一个具有代表性的伟大工程便是人工建设直径2.6公里的滴水湖。这么年夜的人工湖,水质若何保证。里特曼传授灵敏地意识到,掩护滴水湖的水质对临港新城的成长,乃至对上海自贸区临港新片区的建设都有着十分紧张的意义。于是,他将生物膜技术利用于滴水湖进行深度处置与回用研讨,并对滴水湖邻近的情况问题提出了指示性的建议。
除此之外,里特曼传授更是将先进情况生物技术的利用规模拓展到了长三角。
一种透气的生物双膜技术可应用绿色氢能去除多种别的难降解污染物,在净化水质的同时低落碳排放量,实现水净化和负碳排“双丰产”。这项由里特曼传授牵头的首创技术,将此中国财产化利用的落脚点选在了长三角国度技术立异中心。2022年,国创中心重年夜项目“里特曼科技”正式启动运营。
谈起本身的项目在中国的有用利用,里特曼传授笑了。他说:“我很愉快,也很自豪。我和中国的研讨职员互助得异常默契,他们也承认了我的支付。统统都太让人满足了。”
上观消息:20多年前,您为什么决议来中国做研讨。
布鲁斯-爱德华-里特曼:年夜概在2000年,中国开端积极介入国际研讨范畴的互动,分外是在水情况范畴。我在许多会议上都遇到了中国传授,我感觉其时中国的学术界正在产生想象不到的变化。中国异常支撑研讨职员、传授和学生出国粹习,我也很荣幸有许多中国研讨职员来我的试验室和我一路事情。
20多年来,中国的科技程度正在开放、交流、互助中赓续提高。越来越多的中国科研职员在国际顶级期刊上颁发论文,也正在挑战国际前沿的科学技术。中国正成为国际潮水的引领者,而不仅仅是跟随者。
上观消息:您若何评价今朝中国科技的成长。
布鲁斯-爱德华-里特曼:中国在科技方面取得的提高异常惊人。
我讲讲我注意到的三件事:一是高铁,异常快又稳;二是新能源汽车,上海的新能源汽车异常多;三是中国高校和试验室里的先进装备,这绝对是一项有回报的梯度投资。
上观消息:在上海滴水湖水质修复的项目中,您做了些什么。
布鲁斯-爱德华-里特曼:2005年,上海临港地域方才开发,滴水湖号称是天下上最年夜的人工淡水湖,是上海的另一个“东方明珠”。但我异常担忧这个湖的水质,以是其时我们就申请去研讨它的水质,并就若何改善提出一些建议。
我其时申请了适口可乐公司的环保公益课题,险些把全体经费都转到同济年夜学,用于开展对上海滴水湖及周边河流水质的修复研讨。颠末一年四时的实地采样、体系研讨,撰写的中英文申报和具体的研讨数据为上海市滴水湖水情况掩护提供了贵重的早期第一手材料。
上观消息:上海三面环海,位于中国东部长江入海口,拥有海岸线200多公里。对一个城市来说,这是机会照样挑战。
布鲁斯-爱德华-里特曼:切实其实有挑战,由于污染可能存在于河道、湖泊和海洋中。并且上海是个异常年夜的城市,生齿许多,各类各样的运动也许多,人们对水的需求量也很年夜。把挑战酿成机会的第一步就是掩护水质,这在上海是一个异常紧张的话题。
上观消息:您喜欢在上海生涯吗。
布鲁斯-爱德华-里特曼:我喜欢上海,她是一个年夜城市,固然我今朝只看到了她的一小部门,但我感到在上海以及长三角地域有许多我可以施展的空间,我在这里很有代价。
生涯在这里,我发现上海有很棒的餐厅,有各类各样的美食。我喜欢在这个密集的城市情况中穿插的绿道和公园,再加上我的同伙和同事老是照料我,确保我顺遂地、开心肠生涯,我也开端更多地相识中国文化。
现在,上海的水质、情况质量都年夜年夜改善,上海正逐渐成为一个更便利、更康健的栖身地。我以为上海做得很好,并且正朝着正确的偏向坚定地前进。
我们必要思惟开放
乐意超出单一学科的人
“里特曼传授很让人敬仰的一点是可以‘秒回’邮件”,作为互助伙伴,夏四清传授如许评价。
20多年来,里特曼传授与夏四清传授之间的沟通年夜部门都是经由过程电子邮件进行的。两人有记载的邮件交流内容达1671页,共32万多字,有的邮件长达10多页。
要数在中国高校作讲座最多的外国传授,里特曼确定是此中的一位。据统计,他20多年来在中国作学术申报多达105次,清华年夜学、北京年夜学、上海交通年夜学、哈尔滨工业年夜学、浙江年夜学等20多所高校,都呈现过他的身影。
里特曼传授在同济年夜学颁发演讲。
人才造就在里特曼传授心中有着十分紧张的位置。2019年3月,里特曼传授在同济年夜学作了一场“若何造就博士生”的申报,现场座无虚席。他的PPT被同范畴的学者公以为是造就研讨生的“导则”。
在他的尽力之下,同济年夜学与美国多所情况范畴排名靠前的高校树立了本科生结合造就系统,从2013年至2023年,共有82名同济年夜学情况学院本科生赴美国高校进修。里特曼传授本身也已造就了20多名中国博士生和45名中国粹者。
在学术研讨方面,里特曼传授拥有“极致的严谨”。他的每篇论文都改动得十分认真,在国际期刊上颁发的文章通常都要改动10个版本以上,最多的改动版本达29个。今朝,里特曼传授已与中国粹者互助颁发SCI论文145篇,与其互助的中国粹者达256人,涉及情况工程、情况生物技术、海洋情况等多个范畴。
“作为同伙,我发现里特曼传授的严谨也体如今生涯上。”夏四清传授说:“他知道要到中邦交流,为了顺应用筷子,他在来中国之前就在家里常常演习用筷子夹黄豆,到中国时就能异常纯熟地使用筷子了,他是一个异常纯洁的人。”
上观消息:您的同事和学生们都可以经由过程电子邮件与您互动,哪怕在清晨,您都可以秒回,这是怎么做到的。
布鲁斯-爱德华-里特曼:一个学生花光阴给我发了一封电子邮件,问了一个想问的问题,我感到真的要立刻给他回答、实时做出回应。
上观消息:您以为如今的年夜学生应该拥有怎样的素质。
布鲁斯-爱德华-里特曼:在我所传授的情况生物技术范畴,我必要学生们懂分歧的学科,包含生物、化学、工程、数学等。我愿望学生们盼望进修分歧的器械,而不是狭隘地说我是一个化学家,我只想相识化学。
有些对象,哪怕不是统一学科的,也是可以用来懂得和实现我们的技术的,以是必要对这些范畴有普遍的相识,不要畏惧去测验考试那些有别于惯例的新器械。令人兴奋的进展正在学科交叉点上产生,而那些界线也终将会消散。是以,学生们应该好好应用这统统,走出你的舒适区。我们必要思惟开放、乐意超出单一学科的人。
上观消息:您若何评价中国在情况范畴的人才造就环境?
布鲁斯-爱德华-里特曼:可以说人才辈出。今朝中国顶尖年夜学的传授和学生的人数许多,多到让人惊讶。许多来自中国的学生在我的试验室事情,他们中的许多人都异常优秀。我会探求具有发明性思维的研讨职员,他们会提出许多新的设法主意,我的很多中国粹生都是如许的。他们很有发明力,能想出新点子,善于发现新事物。
上观消息:您为什么去那么多的中国年夜学演讲。
布鲁斯-爱德华-里特曼:我以为每小我都必要相识人类如今的困境,尤其是像环球气候变化如许的工作。假如你想要做出一些转变,乐意对你的生涯方式做出一些调整,那么懂得你为什么要如许做是很有赞助的。
我的年夜部门演讲都针对通俗听众、年夜学生和上班族,让他们知道我们如今研讨新技术到底为的是什么。
科学研讨无国界
国际互助的远景是乐观的
“本日,我们正处于一个革命性的时期,应用壮大的生物技术来实现我们曩昔只能妄想的工作;而将来,更多的妄想将被实现。”
只管“绿色环保”已成为现代流行的标语,但里特曼传授表现,人们所做的尽力还远远不够。他所以为的革命性立异,包含经由过程光互助用制作燃料分子作为石油的潜在替代品,以及微生物和人类之间的历久深度互助。
“我们的星球所能提供的资本是有限的。”他说:“我们必需尽快找到更多的可再生资本,不然就太迟了。”
里特曼传授用他的研讨证实了可连续的生涯是可能的:“跟着我们对生物膜研讨的进一步深刻,以及更多的跨学科摸索,信任在将来几年能看到更多生物技术的相关利用,以及其他立异技术的诞生。”
上观消息:情况和蔼候问题越来越严重,先进生物技术的使用会对情况问题的改善发生怎样的赞助。
布鲁斯-爱德华-里特曼:这是一个剧烈的问题,如今我也越来越重要了。我们必要做的是结束使用这么多的化石能源——自然气、煤炭和石油,去找到替代品。以是我们做了许多事情,应用微生物来发明所谓的替代品,找到用可再生能源代替化石能源的办法。
如今,大家都关怀空气质量,由于你必要呼吸,这显然异常紧张。10年前,中国有空气污染比拟严重的日子,我其时是感到有些可骇的,那些日子很糟糕。如今我在上海感到年夜多半光阴空气质量相称好,我们有蓝天,空气污染的丈量值比以前低得多。
上观消息:您在中国和美国都致力于环保奇迹的成长,在两国的事情,会有分歧的存眷点吗。
布鲁斯-爱德华-里特曼:重点的范畴纷歧样。在中国,直到比来,我的重点范畴一直是若何打消河道、湖泊和海洋中的水污染物,这是中国许多地域如今所必要的。在美国,我加倍注重可连续性成长和临盆可再生资本的相关事情,但紧张的是,我做研讨的方式都是一样的。
上观消息:在将来,情况微生物范畴还会在哪些方面有所成长和利用。若何进一步深化国际互助。
布鲁斯-爱德华-里特曼:我感到应该进一步优化情况微生物的功效,实现资本收受接管,使各种微生物施展其极致的功效为人类服务。这方面的国际互助仍十分需要,深化国际互助的远景应该是乐观的。科学研讨无国界,在情况科学范畴历久互助,能力开发能造福人类的新技术。
上观消息:青山绿水、碧海蓝天,必要全社会、全平易近配合介入能力得以实现吧。
布鲁斯-爱德华-里特曼:当然,这必要人们乐意在他们的生涯细节上做出一些调整。例如,我们知道二氧化碳排放是环球气候变化的主要驱动因素,以是我们必需乐意去替代,去替代那些能发生年夜量二氧化碳的产物和服务。我们可能还会发现,对我们的食品体系进行调整是很有需要的。
我以为症结是我们要在不完全捣乱每小我生涯的环境下做出这些转变。要知道,不是打消统统,而是找到替代品。这便是我的事情。