作者:江庆龄,李晨阳 来源:中国科学报微信公众号 发布时间:2024/1/21 22:50:15
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“90后”女生破解重要问题!导师:这个唯一一作当之无愧

 

文|江庆龄 李晨阳

夜晚快12点了,复旦大学江湾校区环境科学楼四楼的办公室仍亮着灯,一名年轻女生正在电脑前紧张地处理着数据。这一幕被路过的课题组博士后陈斌看到,和还在办公室的导师王玉涛说:“代敏还在办公室盯着数据看,看得头发都掉一地了,我们去和她讨论一下吧!”

代敏是复旦大学环境科学与工程系教授王玉涛课题组的一名博士生。彼时她正在死磕一个听起来就非常宏大的课题——“全球造纸行业温室气体净零排放”。天天沉浸在海量的数据分析中,她浑然不知导师和同门已经非常担心自己了。

功夫不负有心人,2023年底,这篇论文成功发表在顶级学术期刊Nature上,而代敏是当之无愧的唯一第一作者。

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Nature论文

加班加点、延期毕业,回顾这项贯穿了整个博士生涯的工作,代敏感到非常幸运。她收获的远远不止一篇Nature论文:“在我埋头干活的时候,王老师已经默默地‘下了一盘大棋’。当我毕业时,我惊讶地发现已经在一个小领域做出了较为系统性的工作,同时接受了完整的、成体系的科研训练。”

拿到一个“大题目”

这是Nature主刊首篇关于造纸行业温室气体净零排放的研究文章。研究人员首次从系统视角揭示了全球主要造纸生产与消费国家造纸行业温室气体排放特征,提出了2050年不同国家实现该行业净零排放目标的差异化策略。

研究的起点,要从5年前说起。

2018年,代敏参加了一场学术会议,会上她遇到了在复旦组建实验室不久的王玉涛。

代敏对王玉涛并不陌生。早在她读大学的时候,就听过他的学术讲座,从那时起就对产业生态学萌生了兴趣。她后来之所以去中国科学院城市环境研究所读硕士,也是因为得到了他的指点和推荐。

这次重逢可谓恰逢其时,代敏正在纠结硕士毕业后的去向问题,她和王玉涛相谈甚欢,很快决定加入这个课题组。2019年秋天,她正式成为复旦大学环境科学与工程系的一名博士研究生。

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代敏生活照

早在十几年前,王玉涛就开始关注造纸行业温室气体排放的问题,并持续开展了相关研究。

2019年底,王玉涛开始领衔组织国家重点研发计划项目——“‘一带一路’沿线典型重污染行业清洁生产技术比较与应用联合研究”的申报与实施,造纸行业的清洁生产与温室气体排放问题是该项目关注的重点。

造纸行业的二氧化碳排放量在全球工业部门位居第五,仅次于钢铁、石化、水泥、铝等重工业行业。然而,当前研究对全球造纸行业温室气体排放的问题缺乏系统认识,直接影响了造纸行业逐步脱碳问题,因此非常有必要开展深入研究。

鉴于代敏硕士期间的研究为大宗金属行业物质流分析,王玉涛建议她选择以造纸行业完整的物质流全景为基础,进一步研究分析该行业的温室气体排放问题。

代敏首先通过阅读大量文献初步了解造纸行业。此外,得益于课题组在广东、浙江、北京、湖北等地的大量工厂实地调研,通过和一线负责人、工人的沟通,代敏对这个行业有了更加直观的认识。

在这些基础上,代敏确定了博士研究的初步框架。

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海外造纸企业清洁生产示范工程

这个课题确定之初,就是一个相当宏大的主题,时间跨度近60年(1961—2019年)。

在王玉涛的指导下,代敏与课题组研究人员一起根据每个国家制浆造纸的产量及消费情况,筛选可以代表全球整体水平的共30个国家,而研究的系统边界涵盖了行业“从摇篮到坟墓”全过程,每一个阶段又包含了多种工艺流程。

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造纸行业产业链温室气体排放

在代敏最初的想象中,造纸作为重要的基础性工业行业,应该会有覆盖全球各国每年各阶段温室气体排放的通用数据库。但她很快发现,只能收集到各国造纸行业生产阶段二氧化碳的排放总量,或零星收集到一些国家部分年份的造纸行业生命周期的温室气体排放量,其中不少研究还存在忽略上下游重要环节的情况。

为了系统全面地剖析各国造纸行业温室气体排放特征,代敏及合作者首先为各国造纸行业构建了详细的物质流清单,在此基础上厘清能量流动和生物碳流动,最终建立了高解析度的造纸行业温室气体排放数据集。

这个过程涉及诸多难题——如何收集整个研究框架所需要的大量数据,如何根据不同国家造纸行业的基础工业特征以及行业上下游特征进行计算,又如何针对如此细致且庞大的数据进行分析,满满都是挑战。

随着代敏和合作者把一个个难题破解,新的问题又产生了——如何面向造纸行业温室气体净零排放目标进行未来情景分析并提出造纸行业净零策略?

为解决这个问题,代敏与合作者根据行业背景信息和历史分析结果识别了影响造纸行业温室气体排放的关键因素,并根据地域化特征为因素设置不同情景,最终每个国家各形成2160种综合情景。

基于这些情景,他们研究了不同因素在各国对造纸行业温室气体排放的影响,分析了各国造纸行业实现净零排放的可能性与难度,提出了不同国家造纸行业的差异化净零策略。

至此,这项关于造纸行业温室气体净零排放的研究,既有扎实的数据支撑,又有基于科学的分析预判,可为造纸行业甚至是工业逐步脱碳并实现净零排放目标提供切实的科学参考。

把论文写厚再写薄

在写稿、投稿、审稿期间,代敏和论文的作者们经历了一个把论文“写厚再写薄”的过程。

第一次投稿是在2022年6月12日,这一版本正文部分有4000多字。

文章涉及森林碳排放的问题,由于当时没有意识到这是一个关键问题,研究人员做了一定假设。这一点没有逃过审稿人的“火眼金睛”,审稿人指出,这样的假设具有很强的不确定性,如果不解决,对研究的结论及创新性都会产生一定影响,并直言:“这是非常值得做的,因为论文的其他部分非常扎实详尽。”

为了解决这个问题,代敏和合作者们前后共花了4个多月时间,阅读了森林及其碳排放相关的大量文献,咨询了相关专家,提出了改进的估算框架,并补充了大量数据。当重新提交论文时,审稿人描述这项补充研究为“laudable work(令人钦佩的工作)”。这极大增强了研究者们的信心。

此时论文正文部分字数已经超过5000字,此外还有近140页的附件。审稿人又反馈称:“论文附件几乎达到了一篇博士论文的工作量和篇幅,但涵盖的内容太多,以至于难以方便地捕捉到重点信息。”

而修改的最后阶段,按照Nature的要求,正文需要控制在3500字以内。对于非英语母语的研究者而言,这样的修改并非易事。

王玉涛说道:“当时论文文本的增加其实也是前期反复修改的结果,而字数大幅减少可能会使得重要细节缺失,或许审核人又会觉得文章没写好。”

做出取舍并不容易,但最终上线的论文版本中,正文字数3400多,附件也凝练到几十页,清晰讲述了这30个国家造纸行业温室气体排放的过去和未来。

这次将论文“写厚再写薄”的经历,让代敏和每一位作者都付出了很多心血,也学到了很多东西。“我感到特别幸运,能遇上这样高水平的审稿人。”

代敏说,“审稿人指出的问题都是一针见血,而且不仅提出意见,还推荐可能的解决方案。这样的学者是值得我学习的榜样。”

当之无愧的唯一一作

某种程度上讲,这是一篇“大”论文:研究对象的时间跨度长、空间尺度大;分析的数据体量大、类型多;涉及的问题范围广、情况复杂。这样的论文背后,毫无疑问是巨大的工作量。

在这种情况下,代敏作为唯一第一作者,付出的辛劳有目共睹。“所以不存在需要讨论‘共一’的问题。”导师王玉涛说。

在王玉涛看来,代敏是一位极具创造力又能做到脚踏实地的学生。她做过的所有数据分析,都让人很放心。“因为她永远考虑得更为细致全面。”

王玉涛笑道,“甚至有时候过于全面了。你让她列出两种可能性,她能一口气列出五六种供你挑选。”

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代敏博士论文答辩

代敏属于那种一旦沉浸在工作中,就两耳不闻窗外事的人。这样的“劳模”代敏,有时候也让大家心疼。

王玉涛非常注重学生的劳逸结合、身心健康,每周都安排一天,要求课题组所有成员必须集体运动打卡。幸亏在导师的“push”下,代敏保持了每周至少一次的运动。

“尽管科研工作很辛苦,但在这个课题组里,我感觉心情很放松。”代敏说。

为了完成这项研究,代敏的博士读了4年半,其中有半年是因想要完善研究工作而延期。回望过去,好在每一步都留下了印记。

代敏准备博士毕业答辩的时候,用一页幻灯片列出博士期间的所有工作成果。“我突然发现,除了发表论文,我还参与了专利与软著申请、专著和报告的撰写,以及很多领域内相关的会议。我的成绩是多元的、经历是丰富的。最重要的是,在王老师的指导下,我已经基于一个小领域做出了较为系统性的工作。”

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课题组部分师生赴英国参加学术会议(一排为王玉涛,三排右二为代敏)

她说,自己是一个喜欢埋头工作的人,首先需要感谢的是王玉涛全面又细致的指导,在她身后默默地“下了一盘大棋”,为她成为一个合格的科研工作者奠定了基础。她还要感谢所有的合作者们,特别是孙明星和陈斌,一遍遍不厌其烦地讨论方案并一起修改完善。

“我性格里可能有一些不切实际的理想主义,毕业、找工作、发多少文章的目标并不清晰和迫切,而是希望自己可以达到这样一种状态——可以游刃有余地发现问题,再针对性地设计一套方案解决这个问题,最终可以为国家和社会带来一定的价值。”代敏说。

采访接近尾声的时候,王玉涛分享了一个有趣的故事。2019年8月底,代敏进入复旦大学报到的这一天,在校园里收到一个印有“一作Nature正刊留念”的帆布包。她把这个包收了起来,一直没好意思背。

“现在你可以背上这个包了。” 王玉涛笑着对代敏说。

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特别的背包

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06962-0

 
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