科學研究：

研究方向：

主要研究數(shù)碼攝像技術在煙羽不透光度監(jiān)測中的應用；激光光學遙感技術探測飛塵排放。

承擔的科研項目情況：

1. 中國科學院知識創(chuàng)新工程重要方向項目，“城市交通源黑碳與金屬元素的污染特征與排放機制研究”，項目編號KZCX2-EW-408，2011.1-2013.12，項目負責人。

2. 國家自然科學基金青年科學基金項目，“基于激光和衛(wèi)星遙感技術的城市二氧化碳濃度三維分布特征研究及其對城市熱環(huán)境的影響”，項目編號41005081，2011.1-2013.12，項目負責人。

3. 福建省自然科學基金杰出青年科學基金項目，“基于光學遙感技術觀測大氣顆粒物的標準化方法開發(fā)及研究”，項目編號2011J06018，2011.4-2014.4，項目負責人。

4. 福建省科技計劃重點項目，“利用光學遙感技術監(jiān)測城市無組織排放的大氣顆粒污染物(PM2.5和PM10)”，項目編號2010Y0056，2010.3-2012.3，項目負責人。

5. 廈門市科技計劃杰出青年創(chuàng)新人才計劃項目，“雙相機方法觀測大氣能見度”，項目編號3502Z20105008，2010.1-2011.12，項目負責人。

6. 環(huán)保部公益行業(yè)科研專項，“海峽西岸城市群大氣復合污染成因及其減排和管理機制研究”，項目編號：201009004，子課題“城區(qū)大氣能見度數(shù)字攝像觀測方法與預報系統(tǒng)開發(fā)”，2010.6-2013.6，課題負責人。

7. 中國科學院重要方向項目，“數(shù)字城市環(huán)境網(wǎng)絡建設與示范”，項目編號KZCX2-YW-453，子課題“大氣環(huán)境多污染物協(xié)同監(jiān)測網(wǎng)絡技術集成與示范”，2010.2-2012.12月，課題負責人。

科研成果：

1、“軍事活動飛塵排放因子測定”，獲得美國國防部陸軍總署頒發(fā)的研發(fā)獎。

發(fā)明專利：

1、Research, Development, or Operational Support Team Award, U.S. Army, 2008。

2、美國專利授權(quán)，專利號：US 7,495,767 B2, 授權(quán)日：2009-2-24, 專利名稱：“Digital Optical Method (DOM) and system for determining opacity”。

3、中國發(fā)明專利受理，申請?zhí)枺?01010177047.7，申請日：2010-5-17，專利名稱：“雙數(shù)字相機大氣能見度觀測法”。

4、中國發(fā)明專利受理，申請?zhí)枺?01110078731.4，申請日：2011-3-30，專利名稱：“大氣黑碳濃度數(shù)字攝像觀測方法。

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論文專著：

在國內(nèi)外學術期刊，專著以及國際會議中發(fā)表論文二十余篇。

發(fā)表論文：

英文：

1.Du, K.*, et al. (2010) Optical Remote Sensing to Quantify Fugitive Particulate Mass Emissions from Stationary Short-Term and Mobile Continuous Sources: Methodology and Examples: Part I, Environmental Science & Technology, in press, DOI: 10.1021/es101904q.

2.Du, K.*, et al. (2010) Optical Remote Sensing to Quantify Fugitive Particulate Mass Emissions from Stationary Short-Term and Mobile Continuous Sources: Field Applications: Part II, Environmental Science & Technology, in press, DOI: 10.1021/es101906v.

3.Du, K., et al. (2009) Evaluation of Digital Optical Method to Determine Plume Opacity during Nighttime, Environmental Science & Technology, Vol. 43, No. 3, 783-789.

4.Du, K.*, et al. (2009) Digital Photographic Technique to Quantify Plume Opacity during Daytime and Nighttime, chapter in book Atmospheric and Biological Environmental Monitoring. Springer-Verlag GmbH., 39-50.

5.Varma, R., Hashmonay, R. A., Du, K., et al. (2008) A Novel Methodology for Fugitive Dust Emission Estimation using Optical Remote Sensing. (In Y. J. Kim & U. Platt (Eds.), Advanced Environmental Monitoring. Springer-Verlag GmbH), 143-154.

6.Du, K., et al. (2007) Field Evaluation of Digital Optical Method to Quantify the Visual Opacity of Plumes, Journal of the Air & Waste Management Association, Vol. 57, No. 7, 836-844.

7.Du, K., et al. (2007) Quantification of Plume Opacity by Digital Photography, Environmental Science & Technology, Vol. 41, No. 3, 928-935.

中文：

1 重氣連續(xù)泄漏擴散的風洞模擬實驗與數(shù)值模擬結(jié)果對比分析 姜傳勝; 丁輝; 劉國梁; 杜可; 宣捷; 趙汝敖 北京城市有毒有害易燃易爆危險源控制技術研究中心; 北京大學環(huán)境科學中心 【期刊】中國安全科學學報 2003-03-30

2 重煙羽擴散的風洞模擬實驗研究 劉國梁; 宣捷; 杜可; 趙汝敖 北京大學環(huán)境學院; 北京大學環(huán)境學院 北京 【期刊】安全與環(huán)境學報 2004-06-25

3 NKA-Ⅱ大孔吸附樹脂吸附高濃度苯胺溶液的試驗研究 占新民; 王建龍; 文湘華; 孔惠; 杜可; 錢易 清華大學環(huán)境科學與工程系環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室; 清華大學環(huán)境科學與工程系環(huán)境模擬與污染? 【期刊】環(huán)境化學 1999-08-15

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榮譽獎勵：

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媒體報道：

杜可：用“第三只眼”看城市

《2012》，一部描述“世界末日”的科幻片講述了環(huán)境變化中城市的脆弱。在全球氣候變暖的背景下，一場暴雨可以使一座現(xiàn)代化的城市全面癱瘓，復雜的異常氣候容易導致流行疾病的快速傳播，

今年初，中國人民大學與公眾環(huán)境研究中心聯(lián)合發(fā)布了2010年度30個中外城市空氣質(zhì)量信息公開評價報告，20個大陸城市無一及格。中國城市雖均開展一定的空氣質(zhì)量信息發(fā)布，但仍處于初級水平。大氣是會流動的，如何準確的監(jiān)測到“流動的大氣”，成為治理大氣污染的關鍵所在。

中國科學院城市環(huán)境研究所的杜可研究員和他帶領的“環(huán)境光學與大氣環(huán)境監(jiān)測”創(chuàng)新團隊正在這一領域大展拳腳，這個年輕的團隊希望借助“第三只眼”，準確地監(jiān)測到大氣中的污染物，為環(huán)保部門制定有關政策提供依據(jù)。

海歸博士的“環(huán)�！敝�路

杜可，1998年畢業(yè)于清華大學，獲環(huán)境工程專業(yè)學士學位。后免試推薦至北京大學攻讀碩士研究生，2001年獲大氣環(huán)境理學碩士學位。2007年畢業(yè)于美國伊利諾伊大學香檳分校，獲環(huán)境工程專業(yè)空氣質(zhì)量工程方向博士學位。之后作為大氣質(zhì)量專家在休斯敦為多家石油及化工企業(yè)提供環(huán)保技術與管理咨詢服務。

2002年至2005年，杜可獨立承擔美國國防部“煙羽不透光度研究”項目，并發(fā)明了“Digital Optical Method”(DOM)應用數(shù)字相機觀測可見顆粒物煙羽的不透光度。該方法創(chuàng)造性地應用數(shù)字攝像技術結(jié)合大氣輻射傳輸?shù)幕�本原理，克服了已有各種方法的局限，使對可見煙羽的不透光度觀測更加客觀、經(jīng)濟、和靈活，具有在全美工業(yè)點源監(jiān)測工作中推廣的潛力。該方法于2009年獲得美國國家發(fā)明專利授權(quán)。2006年美國國家環(huán)保局空氣質(zhì)量規(guī)劃與標準辦公室在其頒布的一份備忘錄中指出，在全美推廣數(shù)字攝像方法來監(jiān)測工業(yè)排放源排放的煙羽不透光度能夠給美國帶來每年至少2億美元的開支節(jié)省。為此，美國測試與材料協(xié)會（ASTM）專門成立由來自政府，大學，企業(yè)等部門的專家組成的專家組做此方法的標準化工作，杜可博士作為專家組最初的五名成員之一，為標準方法的建立提供了技術支持并起草了最初版本的標準方法。在隨后的3年中，來自工業(yè)界，學術界，和政府部門的專家加入進來，擴大至二十多人，經(jīng)過不斷完善補充，該標準方法最終在2009年作為ASTM的標準方法發(fā)表。美國國家環(huán)保局空氣監(jiān)測與質(zhì)量司前任長官Tom Logan評價“杜博士的煙羽不透光度數(shù)字攝像監(jiān)測法在實施成本和準確性方面都達到了替代USEPA標準方法（Method 9）的要求…該方法在美國國家科學院和政府財政辦公室的報告中被強烈推薦⋯⋯我深信，杜博士在顆粒物排放測定方面的研究，帶來的是新一代的，能適用各樣復雜環(huán)境條件的，高效且低成本的方法和技術⋯⋯”。2011年4月，美國國家環(huán)保局正式公布，將數(shù)字攝像觀測煙羽不透光度的方法作為原標準方法的一種替代方法應用于全美工業(yè)源排放達標情況監(jiān)測。

2005年至2009年，杜可在美國國防部、能源部、國家環(huán)保署共同主持的戰(zhàn)略環(huán)境研究與發(fā)展計劃（SERDP）項目的支持下開發(fā)了應用激光遙感技術觀測顆粒物煙羽質(zhì)量分布及對排放通量進行原位實時觀測的方法。軍事訓練活動造成的顆粒物排放問題一直困擾全美各軍事基地。為了達到“像實戰(zhàn)一樣訓練”的目標同時又有效控制對周邊地區(qū)的污染需要深入了解該類活動造成的污染排放情況。在這一需求導向下，杜可博士首創(chuàng)垂直掃描式激光雷達觀測無組織顆粒物排放通量技術。該項技術被應用到位于美國亞利桑那州、華盛頓州、科羅拉多州等地的美軍基地進行現(xiàn)場觀測武裝直升機、火炮和裝甲戰(zhàn)車產(chǎn)生的無組織顆粒物排放，并定量排放因子。其結(jié)果可以應用于模擬軍事基地排放對周邊造成污染情況，為評價污染控制措施的有效性，制定合理的環(huán)保規(guī)范提供了基礎數(shù)據(jù)。該項研究的成果以系列論文的形式發(fā)表在2011年ES&T上，該期刊把這項研究作為當期的特色文章在其網(wǎng)站上加以推介。由于在該項目中的突出貢獻，杜可博士及其所在團隊被授予美國國防部陸軍總署頒發(fā)的研發(fā)團隊獎。

找到監(jiān)測污染物的“第三只眼”

由于大氣污染物的濃度和分布是隨時間、空間和氣象、水文條件及污染源排放情況等因素的變化不斷改變的，因此需要及時獲得污染物在環(huán)境中的動態(tài)變化信息，從而正確評價污染狀況，并為研究污染物擴散、遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律提供依據(jù)。為實現(xiàn)這一目的，傳統(tǒng)的布點監(jiān)測方式已不能滿足需要，必須發(fā)展能夠在大時空尺度進行多維度連續(xù)自動監(jiān)測的新技術。

“國外的城市環(huán)保已經(jīng)做的不錯了，國內(nèi)的城市建設更需要我的技術，我的事業(yè)也需要更廣闊的平臺”，2009年底，杜可博士帶著他在國外學習多年的理論和實踐成果，作為海外引進人才加入中國科學院城市環(huán)境研究所，同時組建“環(huán)境光學與大氣環(huán)境監(jiān)測”創(chuàng)新團隊并擔任負責人，繼續(xù)開展應用數(shù)字攝像技術及光學遙感技術觀測大氣顆粒物光學特性的研究。新技術的運用，使他在觀測城市環(huán)境污染中找到了“第三只眼”。

回國以后，國家給予了杜可比國外更廣闊的施展平臺并賦予了他更多更重的科研任務。在短短的一年間，杜可博士先后獲得國家自然科學基金項目、環(huán)保部公益科研專項、中科院知識創(chuàng)新工程重要方向項目、福建省重點項目、福建省杰青項目、廈門市杰青項目等項目的支持。梅花香自苦寒來。杜可博士的研究取得了豐碩的成果，已有兩項發(fā)明專利被受理，并投稿多篇國際期刊和會議論文。

光學遙感 讓城市環(huán)境監(jiān)測“細致入微”

遙感技術是20世紀60年代興起的一種探測技術，是根據(jù)電磁波的理論，應用各種傳感儀器對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息，進行收集、處理，并最后成像，從而對地面各種景物進行探測和識別的一種綜合技術。遙感信息技術的應用帶來了環(huán)境信息獲取和處理方法的一場革命，重新定義了環(huán)境保護的研究范圍、內(nèi)容和方法，顛覆了傳統(tǒng)的環(huán)保概念。如今，遙感技術已然成為環(huán)保領域的一支“生力軍”。

據(jù)杜可博士介紹，遙感技術不僅具有速度快、成本低、監(jiān)測范圍廣等特點,其還能進行長期的動態(tài)監(jiān)測,此外,遙感技術還能將有時用常規(guī)方法難以揭示的污染源及其擴散的狀態(tài)發(fā)現(xiàn)出來。

“遙感技術最突出的功能就是不需要采樣就可以直接進行區(qū)域性的跟蹤測量,快速定點定位污染源,核定污染范圍、以及污染物在大氣中的分布、擴散等,從而獲得比較全面的信息�！碧崞疬b感技術，杜可博士滔滔不絕�！斑b感監(jiān)測技術按工作平臺類型可分為地基遙感、機載和衛(wèi)星遙感；按工作波段可分為紫外、可見、紅外、微波遙感；按光譜特征可分為多光譜遙感和激光遙感；按電磁波來源又可分成主動遙感和被動遙感⋯⋯”

城市大氣污染的遙感監(jiān)測主要是通過遙感手段調(diào)查產(chǎn)生大氣污染的污染源的分布、污染源周圍的擴散條件、污染物的擴散影響范圍等。其觀測原理是根據(jù)光與污染物的相互作用，直接或間接地獲取污染物濃度與分布信息。因此，通過遙感監(jiān)測結(jié)果可對城市污染源及其擴散影響、污染程度等進行分析研究。此外，對城市大氣的監(jiān)測要結(jié)合環(huán)境監(jiān)測站點的資料進行分析，以獲取定量化的大氣污染指標。利用地物的波譜測試數(shù)據(jù)、彩色紅外遙感圖像及少量常規(guī)大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)，可獲取關于城市大氣環(huán)境質(zhì)量的基本數(shù)據(jù)，并建立城市大氣污染的評價模型。

環(huán)境光學技術檢測汽車尾氣

近年來我國汽車產(chǎn)業(yè)快速增長，一方面促進了經(jīng)濟的快速發(fā)展，同時也帶來了嚴重的空氣污染。環(huán)保部有關官員曾表示，機動車排放是部分大中城市大氣污染的主要來源，因此，嚴格控制機動車排放量是治理大氣污染的關鍵�！袄�用環(huán)境光學技術可以監(jiān)測機動車尾氣中黑碳的含量”，杜可博士表示，這正是他們所從事的研究在實際生活中的具體運用。

環(huán)境光學監(jiān)測技術的原理是利用尾氣中污染物對光的吸收或散射進行分析，從而監(jiān)測出各項污染物的濃度。 據(jù)了解，現(xiàn)有的機動車尾氣檢測普遍采用“年檢”方法，并不能完全真實反映車輛在線的排放狀況。杜可博士希望，通過環(huán)境光學技術監(jiān)測尾氣中黑碳的含量，可以幫助有關部門制定機動車尾氣排放標準起到參考作用。

來源：《科學中國人》2011年13期