院士面对面：马军院士谈环境专业发展与就业

问题摘要：

1.请问环境和给排水专业的学生毕业后能从事哪些具体工作？

2.请问马老师如何克服科研中遇到的困难？

3.请问马老师提到的检测水中丙烯酰胺单体的反应器是如何做的？

4.有没有水环境和人体结合的、像肾脏一样处理废水的系统？

5.改变企业生产以单纯突出效益为主的理念和开发环境保护的技术相比，哪个更重要？

6.我们环境/给排水专业和化学专业的区别是什么？

7.纳米材料的目前应用和未来发展前景如何？

8.科研生活是什么样子？做科研需要哪些能力和素养？

9.想具体了解一下马老师高中时给家里做的燃烧器？

10. 环境专业也会涉及到“肥料制作”和“涂层材料研发”吗？

11. 双碳课题是否会涉及新能源和化石能源的问题？

12. 马老师是如何发现缓解新冠病毒所引发的症状的方法？

13. 如果继续深造的话，请问马老师作为前辈有哪些建议给本科学生？

14. 请问马老师在招生时比较看重学生的哪些品质

马老师：

哈工大环境学科是国家双一流A+学科，哈工大环境学院也是全国给排水科学与工程专业指导委员会主任单位。很多大学、设计院、水务集团都有哈工大环境和给排水专业的毕业生，成为行业技术骨干，他们的发展前景非常好。给排水和环境的本科生毕业后可以继续在市政、环境、生态等学科攻读硕士和博士学位，毕业后发展机会更多。例如，我课题组的一位博士毕业后应聘到一个国际水务集团公司，用人单位非常重视，毕业几年之后，他就担任了集团公司技术总监。毕业后工作机会与你的学术背景有关，你学得越好，那么机会就越多，发展就越快。

博士生毕业多数都去名校、较有影响的设计院和水务及环境集团工作。另外，哈工大环境和给排水的毕业生既可以在本领域的高校、设计、管理和运营部门工作，又可以从事化工、机械、电子、纺织、生态、农业、能源、水利等行业的工作。我前段时间出席会议，互联网公司的总裁说他们非常需要环境和给排水方面的人才，因为他们正在开展智慧水务方面的工作，网络方面的人才很多，但环境方面的人才非常稀缺。此外，银行和投资业也很需要环境和给排水方面的工程技术人才。 总之，毕业去向取决于你自己的学术背景，你知识结构越有特色，你学得越好，发展机会就越多。

哈工大的人才培养具有优良传统，研究条件好，学术氛围浓，研究工作与国际前沿方向及国家重大需求结合密切。哈工大培养的学生基础扎实、思维活跃、勇于创新，毕业后有非常多的发展机会。我到一些央企去交流，他们都说非常希望能招到哈工大的毕业生。

思想站位高，选题战略性强，发展后劲就会大，后续的机会也就会越多。研究越有创新，越深入，就越能通过你的创新性工作成果引领社会发展，而不是去单纯被动地找工作。我经常跟学生说，努力学习，做出成绩，在为社会提供创新性思想和做出贡献的过程中让社会了解你，自然会有很多工作机会找你。如果你自身足够优秀，后续一定有很多发展机会。

我硕士毕业的时候，遇到去荷兰学习的机会，但为了课题的延续性，选择继续在国内读博。硕博期间连续性研究为我后续科研工作打下非常重要的基础。后来我到英国做博士后，将国内的研究工作基础与英国研究方向有机结合，研究出臭氧催化氧化技术，目前被广泛地应用于给水与污水深度处理工程中。毕业工作的起薪不是最重要的，如果你能够 通过研究成果引领行业发展、推动社会进步，社会一定给你回报与更多的发展机会。

我出生在一个小县城，跑步都能跑到菜地里。家里经济条件很差，我上大学时都没买过新衣服，总是缝缝补补，吃饭的时候也得省着吃。我认为，在哈工大学习是一个非常难得的机会。哈工大是具有严谨的学风、优良的学术环境和创新意识培育的高等学校，在哈工大学习的投入产出比很高。最近几年，我们学校给排水和环境专业的毕业生连续获得具有较高国际影响力的奖励，说明哈工大的人才培养具有鲜明特色和优势。

△马军老师与同学们展开亲切交流

马老师：

科学研究中一定会遇到困难，但要 时刻坚定理想信念，并应主动学习、主动交流，不断积累知识，夯实基础。 我读本科和研究生期间，每个假期都会尽早回校，经常去省、市图书馆，待在那儿看杂书。上大学，本专业知识要学，专业之外的知识也要浏览。往往一个专业进去，逐渐了解与掌握交叉学科知识与技能，并养成主动学习与积极探索的习惯。我认为， 不断克服困难的过程就是逐渐学习和提高的过程。 另外，知识面要逐渐拓宽，在工作与研究中主动学习新知识，开展交叉学科方面的研究工作。此外，还要有团队精神，主动与不同学术背景的人合作，互相学习，优势互补，这样可以快速地解决问题，在较短时间内掌握更多的交叉学科知识。培养动手能力也很重要，自身的直接经验积累有利于培养创造能力，产生创新灵感，通过自己亲自动手制作各种设备可最直接地体验“失败”，更深层次地理解“失败”，并通过总结“失败”经验，产生多种差异化的进展和更多创新性解决方案。中学时，我把课程内容学完之后，就自己去动手实践，经常主动跑去工厂学习，看人家的车床铣床刨床都是怎么工作的，回来之后我就自己做了个简易的手摇车床，用它来加工木材。我在中学时期还曾经利用沥青的加热和冷却粘度变化性质将其作为粘结木工卯榫的材料，后来才知道有动物胶等更好的粘结卯榫的材料。大家 也要敢于实践，不要怕失败，不断请教，虚心学习。 读研究生时，我自己骑三轮车到松花江取水样；还曾主动去做咨询来筹集购买检测试剂的费用。此外，研究中用的反应器也是我自己制作的，那时候困难虽然很多，但好像都被克服了。 克服困难的过程是逆水行舟的过程，是逐渐积累直接经验的过程，也是寻找新的机会的过程，更是遇到新机遇的过程。 

马老师：

给排水和环境专业常用高分子絮凝剂——聚丙烯酰胺来净水，特别是在处理高浊度水时，常用它做絮凝剂。但丙烯酰胺单体有毒，因此导师交给我一个任务，让我想办法去除水中的丙烯酰胺单体。首先遇到的问题是微量丙烯酰胺单体的测定方法，初期我试图通过测双键去测定丙烯酰胺单体，但发现检出限太高。后来查阅文献时发现国内前人曾建立了利用电子捕获检测器测定微量丙烯酰胺单体的方法，但准确度不高，加标回收率只有35%。

因此，我首先采用溴代方法合成溴代丙酰胺，用它做测定方法的标样，这样就可以利用实验室电子捕获检测器设备来检测微量丙烯酰胺单体。我找来木板等原料自己制作了一个光催化反应器，在紫外光照下进行反应。通过预处理，将测定方法的加标回收率从35%提高到94~95%，检出限达到1微克/升以下。 硕士期间建立有机物测定方法帮助我熟悉了有机物的分析监测过程，更重要的是让我明白要勤动手，多摸索，别怕失败的道理。

△马军老师平时与同学们交流讨论 

马老师：

仿生是非常有前景的方向。例如，有一种污水处理模式就是仿人的胃，因为胃的工作模式很像污水处理系统，食物进入胃里后，在酶的作用下作为底物被降解，然后被小肠吸收营养物，污水处理可以依据仿生原理来优化。

还有就是肾的仿生技术，肾可以不断地更新，自我修复。利用肾的作用原理可以研究具有超高透水率的膜。这就是仿生膜，它能够在低压下高通量运行，工作模式很类似人的肾。

目前，人们已经仿照昆虫研究出了微型飞机。未来，仿生一定是一个非常重要的研究方向。通过研究生物的相关机制与工作原理，开发出具有特殊功能的装备。 学习的过程实际上就是不断探索，跟别人交流的过程，要跟懂的人去交流、去学习。

△马军老师团队参照斑马鱼骨骼结构所制备的MOF膜，用于海水淡化 

马老师：

从长远角度来看，开发水资源及环境保护技术是实现人类可持续发展的先决条件，是非常重要的。水是生命之源，是人类生存与发展的物质基础，随着社会的进步和人口的增长，对水资源的需求和对水质标准的要求都在逐渐提高。水资源的短缺和水质恶化必将影响人类的健康、环境的稳定以及经济的可持续发展。

1978年改革开放以后，我国经济开始快速发展，在这之前工业发展速度相对较慢，环境污染也不重。早期提出的“谁污染谁治理”的环境保护策略主要采用的是“环境治理”的思路，其本质是末端治理。但双碳背景下末端治理的问题逐渐凸显：将所有废物都排入下水道，会在排水系统中产生大量的甲烷和氧化亚氮等温室气体。如果城镇大量的有机营养物集中排放到污水处理厂，那么处理成本会很高，而且产生的污泥也不易回田，是导致污水处理的综合成本高、碳排放量大的主要原因。

未来城市排水系统规划与发展是实现双碳目标的一个战略课题。 要加强前端污染减排与资源回收，发展减污降碳与资源循环利用技术，通过膜分离技术在源头回收资源。目前我们课题组在研究陶瓷膜、高分子膜、石墨烯膜、不锈钢膜、碳膜等，就是希望利用这些绿色膜分离技术 在源头上将资源回收利用，可以明显降低污染治理综合成本，实现投入向收益的转变。

△用于源头减污降碳与资源循环利用的功能化陶瓷膜

马老师：

给排水和环境专业既需要化学和生物的知识，也需要物理、材料、流体、机电、力学、水利等学科的知识。给排水和环境专业应具备几大基础知识：一是化学，这是非常重要的专业基础，因为很多环境过程都需要从化学机理上取得突破，然后通过形成新工艺系统进行应用；二是生物，污水处理的主力军就是各种功能的生物；三是流体，设计与模拟水流动过程需要与流体相关的知识；四是材料，要形成原创性突破，就应该掌握化学原理，熟悉材料特性。五是机电与控制，现代工艺过程设计和运营管理需要掌握机电和控制方面的知识。六是大数据，水系统数字化、智能化和智慧化可以实现工艺安全稳定低碳运行。给排水和环境专业与化学的主要区别是：我们更侧重于有明确工程应用目标的化学理论探索与工艺应用研究。

我们团队2016年获得的国际奖就是化学领域的奖项，虽然我们是从事给排水和环境方面应用研究的。 水和环境问题实际是化学问题，但不局限于化学问题，需要在化学原理上取得突破后，融合各学科知识，应用于水处理或环境方面的工程实践。

△马军老师团队成果获得2016年可持续水奖（Sustainable Water Award）

马老师：

纳米材料发展潜力巨大。我们团队利用纳米材料制备的高性能分离膜可以用于资源回收，也可以促进水资源的循环利用。例如，我们团队利用纳米材料界面特性，制备出抗污染、抗氧化、低能耗、高通量的反渗透膜，可以用于苦咸水处理、海水淡化、浓盐水处理等。此外，纳米材料还能够高效地催化分解水中的污染物，我们团队开发出一系列功能化纳米催化材料，用于臭氧催化氧化等高级氧化工艺中，大幅度地提高了水中有机污染物的分解效率，实现污水资源的循环利用。

此外，纳米材料还可以用于绿色建筑、低能耗建筑领域。城市人口密集、工业集中、硬地面多，热岛效应显著，加上大量地使用空调进行降温，导致室外温度升高，从而影响城市降雨强度，甚至出现冰雹等灾害。因此，急迫需要不消耗能源的降温技术。我们和能源、供热、材料、物理、化学等多学科背景教师和学生的密切合作，开展交叉学科研究，逐渐开发出无动力降温涂层，用于制造建筑隔热、降温制冷。例如，养鸡、养牛都怕高温，制冷涂层就可以用于鸡舍和牛舍从而实现无动力降温。此外，制冷涂层也可以应用于楼宇、粮库、道路、厂房、桥梁等领域。例如，桥梁主梁和桥墩温差大时容易产生开裂现象，维护成本极高，若采用制冷涂层可以防止局部高温，从而保护桥墩。该交叉学科研究成果可能通过降低空调使用频率实现降低城市热岛效应、控制温室气体排放、改善城市微气候环境的目的，为城市生态环境可持续发展提供技术支撑。

科技驱动发展，科技进步产生新的发展机遇。 科学研究应不断地引领行业发展，通过技术创新就能产生无限的发展空间。

△马军老师团队在楼房建筑屋顶用纳米材料涂料涂覆辐射制冷降温膜

△马军老师团队研究出的降温玻璃（仅有1层薄膜，淡蓝色）

马老师：

我认为，学生要有理想、抱负、追求，要有信念。我从小就觉得要干一番事业，那么这个事业是什么？当时的我也很迷茫，也不知道方向在哪。

中学时，我想学数学，因为当时有陈景润、华罗庚等数学家为榜样，我很崇拜他们，所以我想要学好数学，以后从事这方面工作。后来，在班主任推荐下我选择了学习给排水专业。在入学的第一天，本专业主要教师都出席了在土木楼302大教室召开的专业介绍会，听取了老教授介绍的哈工大给排水专业的发展历史，了解到给排水专业的发展潜力和哈工大给排水专业的学科实力之后，深深地被它吸引。随着经济与工业发展，环境问题日益凸显，学科内容范围也不断拓宽，最近又面临碳达峰和碳中和新的发展机遇，环境学院的学科可做的工作更多，学科任务更加艰巨。接触到新机遇后，才会发现有这么多的发展机会，给排水和环境学科既需要数学，也需要物理、力学、流体等知识，更需要化学和生物、材料方面的知识；环境工艺需要机电、控制和计算机方面的知识。你想做多深就可以做多深，你想做多大就能做多大，很有发展潜力，也特别有趣。近年来，生态环境保护和“碳达峰、碳中和”等战略赋予了环境学院学科新的发展内涵，使给排水和环境学科的范围被显著拓宽，具有更大的发展潜力。

科研素质是逐渐培养起来的，既要有远大的理想抱负和发展目标，又要具备严谨求实、踏实肯干的素质。 一些基础原本不是很好的学生最后也在哈工大发展得非常好，成为了非常优秀的博士。哈工大环境学院毕业生中诞生了七位院士，足以说明这里的土壤能够为人才培养提供优良条件和学术氛围。同学们要珍惜在哈工大学习的机会，在这样优异的环境和土壤条件下，只要肯干就能变成人才。

马老师：

小时候，家里的烟囱经常冒黑烟，我查阅相关的书籍，推测这应该是燃烧不充分导致的。 

大家都知道，东北家里有火炕，还有炉子和火墙。当我打开火炕后，发现里面全是黑的。为解决这个问题，我做了一个大胆的尝试：在燃烧炉灶的出口处开了一道缝儿，让空气能够进去，进而产生二次燃烧。这样使得火炕里的煤焦油都完全燃烧了，所以黑烟也完全没有了。

这个炉灶是我中学时期做的，直到现在印象还很深刻，我仍然觉得这个技术可以在全国推广应用，特别是广大农村可以通过炉灶的简易更新有望显著地减少大气的面源污染。 生活中，大家应该细致观察，大胆尝试，不怕失败，往往一些失败反而是后续发展的机遇。

马老师：

环境是一门新兴学科，具有明显的交叉学科特征，发展潜力非常大。 环境专业需要有深厚的理论基础和系统深入的专业知识支撑，往往是从一个专业进去，再逐渐了解与掌握交叉学科知识和技能。很多科学研究都是基于某种战略思想，例如，如何通过全生命周期绿色低碳、全系统生态安全和全过程低碳等战略原则，实现生态、能源、水资源和环境的可持续发展。环境领域的研究一定也会涉及生物、材料、化学、物理、机电、控制、计算机等相关知识，具体工作不完全限制在环境专业本身，很多理论与技术突破需要交叉学科的知识，需要不同背景和不同领域的人员密切配合开展工作。

例如，我和农业科学领域的院士合作，将有机废物制作成绿色复合肥料，将有机废物转变成高黄腐酸含量的植物生长促进剂和土壤改良剂，用于盐碱地修复，显著地促进了植物生长。还有些课题属于学科边缘问题，我们通过调控水的特性来改变营养物构成和微生物种群，最终促进植物生长。最近，有望通过绿色肥料制作和高级氧化水资源回用等有机结合，替代化肥与农药，不但能提供粮食的绿色品质，而且有望经济高效地控制面源污染。

环境学科没有绝对意义上的边界，环境学科属于发展速度非常快、具有交叉学科性质的前沿科技。 从事环境方面的研究，应逐渐地丰富自己的知识体系，多与其他学科的人交流与合作。在相互交流中不断创新，相互熟悉中进一步发展，往往很多原创成果是首先被外行在无意中发现的。

科学就是这样，你不要觉得自己是外行，其实你在交流的过程中就会不知不觉的变成“外行中的内行”。因此，大家要主动请教，积极讨论，经常交流，不断学习，慢慢地把自己从外行变成内行。

马老师：

化石能源是有限的，但是化石能源到底怎么来的，还需要深入的科学探索。

地球海洋里的生物量是最大的，太阳能可以通过海洋生物链进入并储存在各种海洋生物中，这些生物可能与化石能源的形成有关。太阳能通过光合作用被藻类利用，然后产生的藻类等有机成分经过生物链累积储存到各类生物中，最后有可能在某些条件下通过某种途径进入到地球内部，在高温高压下重新反应形成新的能源。

我们专业和能源关系非常密切。 例如水本身具有储能特性，水分子通过氢键相互作用，因此水的相变热很高，从而具有储能功能，目前国际上最成功的储能方式应该是利用水的势能和动能转换实现能源的峰谷调节。环境过程也是吸热或者放热的过程，如何利用环境中的余热？污水中也有余热，工业生产过程也产生大量余热，垃圾焚烧过程也有余热，按需求调节热量变化并充分利用余热是十分有意义的。此外，物质本身具有内能，物质转化过程中会放出热量。生物质燃烧过程中会放出热量，生物质可转化成甲烷和氢，本身就是战略能源。水电解可以产氢，是今后很有前景的绿色能源。因此给排水和环境领域的研究人员在工作中经常会遇到能源利用问题。关于能源方面还有一些例子，尽管目前很多人研究锂电池，但我们国家锂矿资源很少，手机用锂电池可以，但大规模房屋储能用锂电池显然不够。我们团队利用水质净化原理，以地球中较为丰富的资源为原料做出一种储能电池，安全可靠，而且性能非常好。当然，利用水进行储能的方法有很多，可以利用水的相变热和四季温度的变化实现能量的储存和释放。 只要对事物了解得足够透彻，总能找到能够利用它的地方。

马老师：

我查阅资料后了解到，核酸转阴并不意味着新冠病毒从体内完全清除。当我看到有文献报道利用从植物里提取的特定RNA可以抑制病毒的复制后，就立刻打电话向作者请教与交流，然后自己尝试，结果表明还是很有效的。

面对挑战的过程就是自我提高的过程，解决问题不能缺少交叉合作。虽然自己不了解这个东西，但要敢于主动去跟领域内的内行去学习交流。这样慢慢积累下来，就可以把自己引到了这个领域中，在不知不觉中可能做成了一件你之前想都不敢想的事情。

马老师：

这些年来，我经常出席国际和国内会议，很多见闻都让我觉得能在这个专业学习是非常荣幸的。比如，我在韩国开会时了解到，韩国国家科学院规划的21世纪三大战略发展领域是水（water）、环境（environment）和能源（energy）。这三个方向都和我们学院的学科息息相关。环境学院的学科方向发展潜力很大，一个重要原因就是其与社会发展紧密相连，特别是碳达峰、碳中和是我国今后重要的发展目标，减污降碳与资源循环利用成为今后社会发展的重要任务，需要通过循环经济实现绿色、生态、安全发展，这些研究方向都是非常有前景的，而且一定能做出成果。 你对社会的贡献越大，就越会被认可。环境领域的工作是特别有意义的，而且涉及面广、方向多，只要想研究，那就是没有边界的。 比如，我的团队最近在海水淡化上取得了突破，可以在低能耗条件下实现海水淡化，具有很广阔的应用前景。这项工作使得海水能变成淡水、污水能够被循环利用、苦咸水可以被开发利用。所以说市政、环境相关专业的研究领域很宽广，有非常多的机会，也能为社会做出巨大贡献。

市政、环境行业涉及面宽，面向国家双碳目标，存在着相当多的发展机遇，只要把基础打牢，积极进行多学科交叉，肯定有发展潜力。 青年人要有理想、有抱负、有追求，不要觉得哪个专业暂时薪酬高就一定去那个专业学习，各个时期专业情况都在随社会发展不断地变化，没有哪个专业是永恒不变的，决定专业方向的核心因素是为人类和国家发展做出贡献的机会，要重视长期的发展潜力和以后潜在的发展机遇。 我觉得，更关键的是有没有对社会做出贡献的机会，从一个专业进入，不断地拓宽自身的知识面，在为社会做出贡献的过程中丰富与完善自己的知识体系，在多学科交叉合作过程中积累自己的经验和交叉学科知识，逐渐地提高应对复杂问题的能力，在解决问题的过程中提高自己的知识水平。作为学生，站位要高，应具有责任意识，具有担当精神，要努力为社会做出贡献，在工作过程中逐渐体现自身价值，在解决问题的过程中发展自己、完善自我、积累经验、提高知识水平、丰富自身阅历。如果你有机会能够为社会做出更多的贡献，你也一定会有更宽广的发展空间。

马老师：

选择很重要，但培养更重要。我团队学生确实特别优秀，我想这是因为组内的学术氛围能够吸引优秀的人，学生都很想在有发展潜力的环境中学习，我们团队的教师和学生一直在共同努力创造有利于每个人发展的科研条件和学术氛围，力争创造站位高、责任担当意识强、思维活跃、宽松和谐的学术环境。

我举个例子，之前有一个学生，从一个普通的学校考到哈工大，他一入学就跟我说，希望您对我要求不要太高，我慢慢来学。我对他说，我从来没有对学生要求高，你就慢慢学，不要着急，我给予的更多的是鼓励和支持。在没有压力的情况下学习，才会有动力，最后这个学生做得特别优秀，获得了为数不多的行业优秀博士奖。

我们团队毕业生中有2人获全国优秀博士论文奖，2人获全国优秀博士提名奖，1人获全国环境学会优秀博士论文奖，1人获ES&T Morgan Early Career Award (2020年全球唯一获奖人），2人次获美国国家自然基金和美国EPA Early Career Award，8人入选国家高层次人才计划，很多毕业生成为高等学校骨干教师、水务集团技术总监、环境公司总工程师等高层次人才。

所以我觉得， 学生要有理想、有抱负、有追求。要抓住每个探索的机会，一定要敢想、敢干、敢闯。当然基础也要扎实，知识面要广。

哈工大是一所水平非常高的学校，一定要考虑自己能够做什么大事。依据不断变化的行业薪酬决定自己的职业生涯显然是不科学的，而且有可能耽误自己的发展。只要有理想、有抱负、有追求，一直努力，一定会拥有非常好的发展前景。哈工大环境学院按照世界一流水准去培养学生，拥有六个国家级研究与人才培养基地，有优异的学术氛围和良好的学风，只要努力学习，积极探索，都能有很好的发展前景。