陳能汪 | 陸海之間的“科學(xué)擺渡人”

海洋是高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略要地。海岸帶生態(tài)環(huán)境關(guān)乎地球生態(tài)平衡和資源合理利用，關(guān)乎人類文明的永續(xù)發(fā)展，關(guān)乎海洋命運(yùn)共同體的現(xiàn)實(shí)與未來。近年來，我國(guó)堅(jiān)持重點(diǎn)攻堅(jiān)與系統(tǒng)治理并舉，陸海統(tǒng)籌、河海聯(lián)動(dòng)，積極開展污染治理與生態(tài)修復(fù)，不斷夯實(shí)高質(zhì)量發(fā)展的生態(tài)根基，在建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的道路上吹響了奮進(jìn)的號(hào)角。

 ▲陳能汪 

陸海統(tǒng)籌，也是廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院教授陳能汪一直在踐行的重要學(xué)術(shù)理念。在海陸界面氮碳循環(huán)前沿領(lǐng)域深耕多年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)致力于構(gòu)建智能監(jiān)測(cè)預(yù)警與減氮降碳協(xié)同治理技術(shù)體系，以科技創(chuàng)新賦能“從山頂?shù)胶Ｑ蟮谋Ｗo(hù)治理大格局”。他們是陸海之間的“科學(xué)擺渡人”，為國(guó)家“雙碳”和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)貢獻(xiàn)著科學(xué)與智慧。

從九龍江起航

20世紀(jì)90年代，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略首次被納入我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，加深了社會(huì)對(duì)于環(huán)境保護(hù)基本國(guó)策的認(rèn)識(shí)。為推動(dòng)環(huán)境事業(yè)發(fā)展，國(guó)內(nèi)高校開啟環(huán)境學(xué)科和專業(yè)建設(shè)。1994年，陳能汪考入南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，成為學(xué)校第一批正式招收的環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生。

“環(huán)境工程專業(yè)具體做什么，其實(shí)我當(dāng)初并不清楚，但入學(xué)后，老師們會(huì)一直強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展理念的重要性。漸漸地，我們深刻認(rèn)識(shí)到，環(huán)境保護(hù)的確是一項(xiàng)非常重要的事業(yè)。”陳能汪回憶道。本科畢業(yè)后，他曾在南京市棲霞鎮(zhèn)工作。3年后，他考入廈門大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究中心（以下簡(jiǎn)稱“中心”），師從張珞平教授攻讀環(huán)境科學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位。

恰逢中心創(chuàng)始人洪華生教授正領(lǐng)銜開展福建省重大科技攻關(guān)項(xiàng)目——“九龍江流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染控制研究”，張珞平團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)具體實(shí)施。“這個(gè)項(xiàng)目須對(duì)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)性研究，我主要負(fù)責(zé)營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)過程與機(jī)制研究。”陳能汪解釋，這是一種面源污染，降雨時(shí)會(huì)將農(nóng)田土壤中的過剩肥料沖刷出來，匯入河口與海洋。為深入探究非點(diǎn)源污染規(guī)律，每次快要下雨的時(shí)候，他與同學(xué)們都會(huì)攜帶各類采樣器具，緊急奔赴流域野外觀測(cè)點(diǎn)。“先坐兩個(gè)半小時(shí)大巴到縣城，再轉(zhuǎn)乘摩的到村里。”路途周折，雨天采樣亦存危險(xiǎn)，但他們始終秉持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，一絲不茍地完成每次采樣任務(wù)。

“九龍江是我們福建的母親河。”陳能汪深情地表示。九龍江是福建省第二大河流，發(fā)源于龍巖，流經(jīng)漳州，由廈門注入臺(tái)灣海峽。“我們的研究表明，漳州地區(qū)農(nóng)業(yè)集約化程度高，平均施肥量遠(yuǎn)超全國(guó)平均水平。”陳能汪指出，這直觀反映了農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的危害——過量使用化肥導(dǎo)致大量氮元素滲入地下水，或隨地表徑流進(jìn)入河流，最終涌入河口和海洋。這一過程容易引發(fā)大范圍的水質(zhì)惡化和生態(tài)災(zāi)害。“例如湖庫(kù)水華和海洋赤潮。”

這是年輕的陳能汪第一次深入接觸科研。“我很幸運(yùn)，得到了洪華生教授的悉心指導(dǎo)。她和我講，近海環(huán)境問題很大程度上源于流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染。”陳能汪很敬佩洪華生教授前瞻性的科研視野。早在20世紀(jì)90年代，我國(guó)環(huán)境問題開始凸顯后，她就敏銳地洞察到海水水質(zhì)和陸地人類活動(dòng)之間的緊密聯(lián)系。如今，陸海統(tǒng)籌已成為一項(xiàng)戰(zhàn)略性的理念，而在2000年前后，她就前瞻性地構(gòu)建起“從流域到近海”的系統(tǒng)研究體系。經(jīng)過兩年碩士研究生學(xué)習(xí)，陳能汪堅(jiān)定地選擇了學(xué)術(shù)道路，并追隨洪華生教授繼續(xù)攻讀博士學(xué)位，深入流域氮循環(huán)研究。

2006年博士畢業(yè)后，陳能汪加入浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院從事師資博士后研究。3年后，他重返廈門大學(xué)。2010年，他主持的首個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“亞熱帶典型河流—河口系統(tǒng)氮的反硝化過程與調(diào)控”獲批，由此開啟了他在海陸界面生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的研究征程。

對(duì)陳能汪而言，這標(biāo)志著他真正從流域研究邁向陸海統(tǒng)籌領(lǐng)域。“廈門大學(xué)海洋環(huán)境學(xué)科底蘊(yùn)深厚，我希望能拓展出更具前瞻性的研究方向。”而將研究視野拓展到海陸界面，聚焦于河流—河口—海灣連續(xù)體氮碳循環(huán)與全球變化這一關(guān)鍵科學(xué)問題，是其科學(xué)生涯中的重要一步。此后十余年，他乘風(fēng)破浪，激起浪花無(wú)數(shù)。

綠色守護(hù)，研以致用

2025年6月，廈門大學(xué)海洋監(jiān)測(cè)與信息服務(wù)中心（MMIS）自主研發(fā)的“閩江口碳氮通量智能監(jiān)控系統(tǒng)（ECOFIMS）”在福建省投入試點(diǎn)應(yīng)用。這也是我國(guó)首個(gè)無(wú)人值守、自動(dòng)化運(yùn)行的河口碳氮通量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

看到團(tuán)隊(duì)的成果走向應(yīng)用，陳能汪很是欣慰。“我們的技術(shù)成果轉(zhuǎn)化還處于初期階段，但整體研發(fā)過程已經(jīng)超過10年。”

2013年，廈門及其毗鄰海域海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展及海洋生態(tài)文明建設(shè)信息服務(wù)平臺(tái)正式成立，這也是MMIS的前身。彼時(shí)，陳能汪與正從事海洋聲學(xué)研究的張宇教授一拍即合，決定研發(fā)通量系統(tǒng)。“河口區(qū)域是陸源物質(zhì)向海洋輸送的關(guān)鍵樞紐，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)與全球氣候變化起著極其重要的調(diào)節(jié)作用。然而，受潮汐等復(fù)雜動(dòng)力的影響，河口界面碳氮通量瞬息萬(wàn)變。傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)難以捕捉這種變化，也難以研究流域碳氮的跨界面轉(zhuǎn)運(yùn)過程及其復(fù)雜機(jī)制。”陳能汪指出，過去，他們只能通過少量采樣及從水文部門取得的流量資料去估算入海通量。由于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)少、誤差又很大，他們想自己研發(fā)一套智能化的碳氮通量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

作為全國(guó)首套河口碳氮通量系統(tǒng)，ECOFIMS融合了自主研發(fā)的先進(jìn)聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備與智能模型算法，突破了河口復(fù)雜環(huán)境下的高頻、高精度監(jiān)測(cè)難題，實(shí)現(xiàn)了秒級(jí)流速反演、高頻同步監(jiān)測(cè)、智能通量計(jì)算、實(shí)時(shí)預(yù)警與統(tǒng)計(jì)等功能，為陸海統(tǒng)籌管理、減排增匯及應(yīng)對(duì)氣候變化提供了有力的技術(shù)支撐。“將研究從實(shí)驗(yàn)室搬到現(xiàn)場(chǎng)，會(huì)遇到很多意想不到的問題，只有解決了這些問題，才能推動(dòng)一項(xiàng)技術(shù)成果走向成熟。”陳能汪沒有過多講述其間的艱難，他更關(guān)注系統(tǒng)在九龍江、閩江等典型河流、河口的成功部署，這將為流域—近海碳氮循環(huán)研究和碳匯評(píng)估提供全新技術(shù)范式和高質(zhì)量數(shù)據(jù)，未來有望在全國(guó)推廣。

這只是陳能汪團(tuán)隊(duì)眾多成果中的一個(gè)縮影。事實(shí)上，從2019年接掌MMIS，陳能汪就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)制訂起發(fā)展規(guī)劃。當(dāng)前，我國(guó)正處于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)于提升為海洋生態(tài)系統(tǒng)“把脈問診”的能力有重大需求。陳能汪認(rèn)為，MMIS應(yīng)進(jìn)一步聚焦海岸帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)目標(biāo)，專注于立體監(jiān)測(cè)、精細(xì)化模型和大數(shù)據(jù)信息化等技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建“監(jiān)測(cè)—評(píng)估—模型—規(guī)劃—管理—政策”整體解決方案及數(shù)字技術(shù)服務(wù)體系。

近5年來，MMIS團(tuán)隊(duì)針對(duì)高分辨時(shí)空數(shù)據(jù)采集能力和數(shù)據(jù)處理、分析、挖掘和應(yīng)用能力不足等行業(yè)痛點(diǎn)，依托國(guó)家及省市級(jí)科技項(xiàng)目攻堅(jiān)克難，率先發(fā)展“海岸帶生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與數(shù)智化應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)”。這項(xiàng)技術(shù)集成了具有自主產(chǎn)權(quán)的生物光學(xué)藻類群分類傳感器、多源遙感產(chǎn)品智能融合處理方法、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)智能質(zhì)控方法，利用遷移學(xué)習(xí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等AI模型，實(shí)現(xiàn)海陸界面復(fù)雜環(huán)境參數(shù)（包括無(wú)機(jī)氮、活性磷酸鹽、葉綠素a、浮游植物等）的“點(diǎn)—線—面—域”多維感知，建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的“感知—認(rèn)知—預(yù)知”技術(shù)鏈，最終為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警提供全面、高效、智能的系統(tǒng)性方案。陳能汪特別提到其中的生物光學(xué)藻類群分類傳感器。“不同類型的浮游植物在吸收和散射特定波長(zhǎng)光線方面具有獨(dú)特性。這些特性仿佛是浮游植物獨(dú)有的‘光學(xué)指紋’。”MMIS團(tuán)隊(duì)研制的傳感器，采用15個(gè)熒光激發(fā)波段及自建分類算法，率先實(shí)現(xiàn)了地表水和海水中硅藻、甲藻、綠藻、隱藻、藍(lán)藻（淡水類）、藍(lán)藻（海水類）6種藻類的秒級(jí)分類識(shí)別，檢測(cè)靈敏度較國(guó)際品牌提高了1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，相關(guān)技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

2025年5月，福建省海洋與漁業(yè)局公示《海洋與漁業(yè)新技術(shù)新產(chǎn)品新場(chǎng)景推介目錄（第一批）》，“生態(tài)環(huán)境智能監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)”入選“鼓勵(lì)示范”類新技術(shù)，“廈門灣水環(huán)境智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”也入選“福建省生態(tài)云平臺(tái)應(yīng)用典型案例”。

 ▲陳能汪研究團(tuán)隊(duì)合影 

“秒級(jí)感知、秒級(jí)反演、智能監(jiān)控。”陳能汪強(qiáng)調(diào)著這些技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在廈門灣的應(yīng)用中，系統(tǒng)可基于多源遙感、浮標(biāo)監(jiān)測(cè)、走航監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接入，集成高精度水環(huán)境參數(shù)遙感反演算法和水質(zhì)異常（赤潮）短期預(yù)測(cè)模型，快速評(píng)估九龍江口、南部海域、西海域、同安灣和東部海域等海區(qū)的環(huán)境狀態(tài)指數(shù)和富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)，每天定時(shí)預(yù)報(bào)水質(zhì)異常（赤潮）發(fā)生概率與等級(jí)，快速生成水環(huán)境質(zhì)量簡(jiǎn)報(bào)，為廈門美麗海灣建設(shè)提供決策支持。

依托“生態(tài)環(huán)境智能監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)”，MMIS團(tuán)隊(duì)為海洋與漁業(yè)部門提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。其中，“赤潮監(jiān)測(cè)預(yù)警模型”在福建省海洋預(yù)報(bào)臺(tái)、廈門市海洋與漁業(yè)研究所業(yè)務(wù)化運(yùn)行，為海洋防災(zāi)減災(zāi)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐；“福建（三沙灣）智慧漁業(yè)水質(zhì)監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)”則助力海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。他們的成果應(yīng)用，已成為以科技支撐生態(tài)文明“廈門實(shí)踐”的典型案例。

“我們做研究很重要的一個(gè)目標(biāo)，就是要服務(wù)區(qū)域發(fā)展和國(guó)家戰(zhàn)略。從流域到海洋、從科學(xué)到管理，我們始終在推動(dòng)政產(chǎn)學(xué)研用合作。雖然新技術(shù)和新產(chǎn)品前景可期，但距離量產(chǎn)和大范圍應(yīng)用還有一段路要走，我們正在積極推進(jìn)成果轉(zhuǎn)化。”陳能汪談道。

沒有最好，只有更好

“我應(yīng)該是一個(gè)帶領(lǐng)大家一起做事情的人。”陳能汪說。他是MMIS執(zhí)行主任、福建省海陸界面生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、福建省高等學(xué)校“海岸帶生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)與決策支撐”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，2022年又組建起環(huán)境過程與系統(tǒng)模型研究組。擔(dān)子雖重，他仍堅(jiān)定不移地走在科技創(chuàng)新的探索之路上。

“我們的研發(fā)隊(duì)伍規(guī)模不大，但一直保持著開放、共享、合作的氛圍。”在團(tuán)隊(duì)中，陳能汪竭盡所能讓每一位成員都能發(fā)揮所長(zhǎng)，并積極推動(dòng)與不同學(xué)科，乃至與政府單位、企業(yè)的合作，不斷拓寬科研邊界。“我們經(jīng)常思考，一項(xiàng)技術(shù)要達(dá)到什么高度，才能具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。要讓成果普惠社會(huì)，不僅要做理論創(chuàng)新、技術(shù)革新，還要在平臺(tái)與機(jī)制上創(chuàng)新。”在他的主導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)成功打造了廈門大學(xué)海洋云平臺(tái)，通過技術(shù)產(chǎn)品、信息產(chǎn)品和智庫(kù)服務(wù)，來支撐科學(xué)研究、政府決策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這一平臺(tái)于2023年被正式納入廈門市海洋產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)。隨著海洋云平臺(tái)日臻完善，他們正在積極創(chuàng)新在線共享、校地合作機(jī)制，加強(qiáng)與政府單位的對(duì)話，通過科學(xué)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，為科學(xué)決策提供更有力的支撐。近5年來，他將科研成果轉(zhuǎn)化為推動(dòng)陸海統(tǒng)籌治理的31篇咨政建議，被全國(guó)政協(xié)等上級(jí)部門采納或獲得領(lǐng)導(dǎo)批示。

一路行來，創(chuàng)新求變已成為陳能汪和團(tuán)隊(duì)的主色調(diào)。而這些前沿科技成果和經(jīng)驗(yàn)，也被他融入教育教學(xué)改革中。在教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目等的支持下，陳能汪創(chuàng)新了“學(xué)—研—踐—思”四位一體的教學(xué)模式，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，培養(yǎng)具有家國(guó)情懷和國(guó)際視野的生態(tài)環(huán)境保護(hù)的新生力量。“廈門大學(xué)的校訓(xùn)是自強(qiáng)不息、止于至善。”在他看來，這意味著“沒有最好，只有更好”，無(wú)論是對(duì)自己、對(duì)學(xué)生，還是對(duì)團(tuán)隊(duì)，他都秉持著同樣的標(biāo)準(zhǔn)。“未來，我們會(huì)加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)，更加集中地去突破創(chuàng)新，推動(dòng)成果轉(zhuǎn)化，并為行業(yè)培養(yǎng)更多的人才。”

面向未來，陳能汪希望在海陸界面生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域與大家攜手奮進(jìn)，打造“科學(xué)—技術(shù)—工程—管理”學(xué)術(shù)共同體，探索跨學(xué)科整合研究的創(chuàng)新模式。身處“21世紀(jì)海上絲綢之路核心區(qū)”的福建省，他已將目光投向海外。他指出，“一帶一路”沿線的發(fā)展中國(guó)家，尤其是東南亞海洋國(guó)家，未來可能會(huì)遭遇與中國(guó)類似的環(huán)境挑戰(zhàn)。他期待有更多、更好的“中國(guó)方案”在全球海洋環(huán)境治理中發(fā)揮作用。

專家簡(jiǎn)介

陳能汪，廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，環(huán)境科學(xué)系系主任，福建省海陸界面生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、廈門海洋監(jiān)測(cè)與信息服務(wù)中心（廈門大學(xué)）執(zhí)行主任。2009年起任職于廈門大學(xué)，2011年和2016年分別赴美國(guó)馬里蘭大學(xué)、荷蘭烏特勒支大學(xué)開展訪問研究。已主持重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國(guó)家自然科學(xué)基金等縱向項(xiàng)目和技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目50余項(xiàng)，發(fā)表論文100余篇，出版專著1部，獲得發(fā)明專利授權(quán)和軟件著作權(quán)20余項(xiàng)。榮獲廈門市優(yōu)秀政協(xié)委員、民進(jìn)全國(guó)組織工作先進(jìn)個(gè)人等榮譽(yù)。團(tuán)隊(duì)系列成果入選福建省數(shù)字經(jīng)濟(jì)應(yīng)用場(chǎng)景、海洋領(lǐng)域新技術(shù)、生態(tài)云平臺(tái)應(yīng)用典型案例等，并獲得廈門大學(xué)最富有轉(zhuǎn)化潛力十佳科技成果。