迎戰看不見的敵人
全球現時每10個人，便有九個的呼吸系統因灰塵、二氧化氮、二氧化硫等空氣污染物而受到損害。你是否也身受其害？僅以2016年計算，這些肉眼難以看見的懸浮粒子，便在全球導致420萬人死亡，中國為此損失的國內生產總值更高達約380億美元。
科大環境及可持續發展學部(ENVR)副教授寧治警告：「空氣中看不見的污染物，可以損害環境和公眾健康。」寧教授不僅是研發及使用高效環境監察傳感系統的權威，更身體力行，站於改善香港空氣質素之戰的前線。
小裝置 大作用
寧教授約20年前首次感受到空氣污染帶來的影響。當年，他與同行的研究團隊於美國威斯康辛州一個地底煤礦收集柴油機尾氣的資料。「發動機每次開動，不消一會，我的喉頭便變得十分乾涸。對我來說，當天的親身體驗比抽象的數據或數字更有意義。」
身為世界衛生組織及世界氣象組織專家組成員的寧教授，大力提倡使用成本低廉的專業微型傳感器。微型傳感系統技術為監察空氣帶來革命性的轉變，除了有效增強專業人員的研究能力，亦令公眾得以透過自行監察空氣質素來保障個人健康。他說：「這些傳感器通常只有手掌大小，但可輕易量度多種污染物，威力遠勝傳統的大型分析儀器。」
2015年，寧教授的團隊與環境保護署合作，設計了一個健康風險監察網絡，覆蓋該年「渣打香港馬拉松」途經的主要地點。翌年，他們又推出香港首個流動空氣質素傳感網絡，善用巴士在城中四處行走的特點，通過裝設在巴士上的監察器評估空氣污染物濃度。
更小 更快 更好
向來把握每個機會挑戰科技極限的寧教授，深信因技術突破而出現的更小巧、傳輸速度更快和準確的傳感器可與自己的研究融會貫通。
寧教授於2017年加入科大；不久，環境及可持續發展學部便取得重大突破，提出建基於新傳感器技術的空氣質素監察方案。2019年一月，學部更進一步，積極回應香港政府的呼籲，為當局執法遏阻輪船排放有害物質提供技術支援。
寧教授指出：「政府當時急需更有效的方法，驗證在香港水域的遠洋輪船是否符合低硫燃油規定。」以往，同類的監察過程複雜，需要耗用大量時間和人力，當中涉及以人手檢查和分析個別輪船的航海日誌、煙霧阻光度，以及在實驗室分析燃油樣本。他補充說：「到發現問題時，涉事船隻往往已遠離香港水域。」
寧教授熱愛無人機，很快便因為這嗜好而想到監察輪船燃油的嶄新方案。「我喜歡使用無人機在空中拍攝壯麗照片，但這絕非它的唯一用途。」他立時著手實踐構思，將小小的無人機，化為輕巧的空氣污染物「嗅查」工具。他說：「在我看來，無人機與傳感器的結合，是自然而然的事。」
他研發的傳感系統以無人航空載具(UAV)為基礎，配備強大的紅外線攝影機，能追蹤在海上航行的輪船，並飛往船隻的煙霧所在位置。這些空中傳感器可量度燃油含硫量，並於兩分鐘內得出結果，使篩查和搜捕違法者變得更容易。
他自豪地說：「我們為優化有關技術和規程花了大量心血。無人機的負荷量有限，而我們的傳感系統只約700克重。另外，系統的電池續航力最少有四小時，加上配備逐秒數據傳輸能力，令它能夠出色地完成任務！」
事實證明，寧教授的系統成效卓著：深圳海事局與香港同期採用這監察平台，不久便在其管轄的海岸排放控制區截獲兩艘違規船隻。
探索未知的熱情
寧教授對都市空氣污染問題萌生興趣，源於其碩士生涯，當時他正研究「內燃」這門可追溯至18世紀的遠古學問。「燃料在現代引擎內燃燒時，當中過程非常複雜，很多謎團至今未解。要怎樣破解謎團並研發足以解決廢氣問題的新技術，我十分感興趣。」
有志研究空氣污染，促使他選擇於南加州大學攻讀環境工程學博士。「由於空氣質素是一門範圍極廣的專科，我因此能接觸林林總總的議題，像監察空氣質素的突破性技術，以及污染物對人體健康的影響。」
接下來在美國度過的六年裡，寧教授大大增進了自己的閱歷，成果豐碩。2011年，他回到香港，開始與城中學者合作，推廣可持續發展及改善空氣質素。
當被問到是甚麼燃點了自己的研究熱忱時，他指向辦公室牆上一幅自製海報：上面並列了兩幅照片，一幅是阿波羅12號航天員Alan BEAN手持從探月任務收集的月球土壤樣本；另一幅的相中人則是寧教授在武漢醫院的同事，手中緊抓著生物氣溶膠取樣器，當時是2020年初，正值新冠肺炎爆發初期。
那時候，人們對這可怕的新病毒所知不多，坊間猜測四起，寧教授迅即行動，借助自己修讀博士時所習得的氣溶膠物理學知識，對病毒進行空氣動力學分析，以了解它能否藉空氣傳播。他說：「誰能想像多年前取得的經驗，今天竟然可以大派用場？病毒透過空氣傳播的發現，其實與日常生活息息相關，像我們常常建議：『沖廁前要先蓋上廁所板』。」
在寧教授眼裡，這張海報言簡意賅，完美地表逹了自己的科學理念，以及透過科研造福社會的熱切期盼。海報上的一段說明文字正是他的心聲：「人類努力不懈拓展知識，讓我們成功登月，同時賦予我們力量，克服對未知的恐懼。」
他欽佩地說：「面對生死難關，航天員與科學家都展現出這份勇氣。我很榮幸能為抵達、甚至拓展人類知識極限而略盡綿力。」
踏上新征途
只有40出頭的寧教授，非常享受解決難題所帶來的挑戰，亦期望發揮更大影響力。
因此，他最近聯合科大同事，與環境保護署及政府飛行服務隊開展了為期三年的合作計劃，目標是深入了解大灣區過去10年其中一個最棘手的空氣污染問題——臭氧的形成和傳送路徑。
團隊現時正利用配備實時空氣傳感及採樣系統的船隊及直升機隊，在海面至600米高的香港及周邊空域及海域監察空氣污染物。寧教授說：「能夠深入了解臭氧在上述地表高度的濃度和分佈，將大有用處。」
上述行動將有助團隊從海、陸、空三方面編製關於臭氧污染的多方垂直分析。是次計劃比同類型研究均來得全面，涉獵的層面更深入更廣泛，大大幫助我們了解香港及大灣區的臭氧源頭、分佈、嚴重性及影響。寧教授補充：「有關結果可讓我們以嶄新角度審視問題，加快制定以科學為本的政策，有效控制區內污染情況。」
根據政府發表的《香港清新空氣藍圖2035》，香港將進一步收緊管制含硫量及臭氧管理的法例。由寧教授領導的無人機傳感系統及臭氧研究，必定會在未來發揮重要作用。
他說：「科學家有責任挺身而出，為需要我們幫助的人出謀獻策，以知識造福社群。」
