陶葆楷从土木工程走向环境工程

1陶葆楷:从土木工程走向环境工程郑青松杨舰郑青松，清华大学科学技术与社会研究中心硕士研究生。杨舰，清华大学科学技术与社会研究所副教授。1972年6月5日，在瑞典的斯德哥尔摩召开了“联合国人类环境会议”。来自114个国家的代表参加了这次会议，其最重要的成果是通过和采纳了“人类环境宣言”和“人类环境行为计划”。这些宣言和计划确认了环境问题是与人类生存和发展息息相关的重大课题。中国方面在周恩来总理的亲自指导下，于1972年6月派出了21人的庞大代表团参加了此次意义重大的会议。契机是在此之前的1971年，中国重返联合国，从而在国际政治舞台迈上了新的台阶。会议期间联合国环境会议秘书长向中国代表团表示，希望中国能参加上述即将举行的联合国环境会议。会后联合国秘书长又亲自致函中国外交部长，正式邀请中国与会。于是中国派代表欣然前往。这不仅出于中国领导人对日益高涨的世界环境保护运动和人类环境问题严重性的认识，还出于新形势下国际政治和外交的需求，尤其是考虑到作为一个大国对国际重大事务所应承担的责任。会后在国际大气候下，中国政府于1973年召开了“第一次全国环境保护会议”，并成立了国务院环境保护领导小组。1973年，国务院又批转了《关于保护和改善环境的若干规定》。随着国内环保事业的展开，相应的教育和研究工作也逐步开展起来。清华大学、北京大学等院校相继开展起环境教育并筹备设立相关的学科专业课程。1975年中国科学院成立了环境化学研究所。粉碎“四人帮”以后，改革开放的大局面进一步推动了中国环境科学的发展。今天的环境科学正在愈来愈多的领域中走向前沿，并深入到本国生产与生活的各个方面。回顾环境科学在中国的发展，尤其是在很短的时间内所取得的成就，不能不使人联想到这门科学的兴起，除了上述人们时常提起的国际大环境的推动和下面将要谈到的国内日趋明显的需求之外，是否还有着更深远的背景或原因？比如，就科学技术及其相应的教育而言，若没有相当的基础，是很难想象在短时期内形成规模并取得显著成就的。本文的主人公陶葆楷，是清华大学开展环境工程教育和研究活动的领军人。他曾任清华大学与环境科学研究院共同创建的全国首家环境工程研究所的首任所长。对于这样的一位先驱者和一代宗师，他的学生，中国工程院的钱易院士曾在一篇文章中写道：“漫长的岁月，辛勤的耕耘，陶先生已经培养出一代又一代的上千名学生。陶先生的学生更是不计其数。对于清华大学，对于市政工程界和环境工程界，对于中国，陶先生是一位伟大的教育家，一位杰出的市政工程学家，一位祖国和人民做出了卓越贡献的知识分子。”[2]本研究认为，通过对陶葆楷的科学人生，尤其是其走向环境科学的历史足迹的回顾，能使我们对环境科学在中国兴起的历史渊源有一个更深入的了解，进而为技术成长的社会历史条件及其规律的认识，提供一个有启发性的线索。一．从MIT的土木工程到哈佛的卫生工程陶葆楷（1906～1992）出生于上世纪初的江苏无锡，这是地处中国东南沿海的一个相对开化较早的城镇，而他小的时候正赶上清末废除科举制度①。在当时东南沿海的留学热潮中，身为教员的父亲也同样很早就给儿子明确了出国留学这一条路。十多岁时陶葆楷随父亲来到天津学习，随后考进了当时还是留美预备学校的清华学校。六年之后的1926年，陶葆楷以2优异的成绩完成了在清华的学业，成为了中国最早一批走向西方的留学生之一。顺利赴美后，他经一次转学，在麻省理工学院选择了土木工程作为其本科的专业学习方向。当时，中国的工业才刚刚起步，基础设施极其落后，国内需要大量的道路、桥梁、铁路、水利、开矿、化学工业等方面的人才，因此经过“五.四”运动等爱国运动的洗礼之后，一心想“工业救国”、“科学救国”的那些留学生当中很大一部分人都选择了这些实用的工程专业作为其出国深造的方向②。当时，土木工程专业正是包括了道路、桥梁、铁路、水利、市政等方面，因此可以说，在当时的中国历史环境中，陶葆楷出国学习，并选择了土木工程，就是走在了时代发展的主线上。但是几年后，随着他完成了在MIT的土木工程方面的基础学习，并顺利拿到土木工程学士学位后，事情发生了变化。1929年陶葆楷到哈佛大学公共卫生学院继续深造。众所周知，哈佛大学是在美国首屈一指的大学，至今它培养了包括6位美国总统在内的众多美国政府和各行业的领袖人物。哈佛的传统主要来自于牛津和剑桥，其教育追求“突出人文主义，反对狭隘的专业主义，排斥职业训练，而且以保存和推进知识为重任”。[3]陶葆楷就读的公共卫生学院创建的时间不久，其前身是1922年建立的美国首家专门培养大学生公共卫生政府官员的MIT-Harvard联合学院③。学院的教学和研究的范围包括疾病防治和卫生服务系统的计划管理，而疾病的一大根源又被认为是不净的饮用水和排污水，因此以往土木工程学科中的给排水课程，在这里发展成为以工程方法来改良环境、增进居民健康、减少疾病之事业的重要内容。一年后，陶葆楷获得了卫生工程硕士学位。日后的实践表明，哈佛时期的学习，至少在如下方面对陶葆楷后来走向环境科学产生了重要影响。首先是他在技术上学习了一门最靠近今天环境科学领域的专业课程。其次哈佛的传统，又使他能够在剧烈动荡的社会当中，超越具体条件对特定技术的限制，并在不断地调整，适应环境需求当中，开拓新领域，丰富和发展本专业的内容，进而为更深刻的变革奠定了基础。硕士毕业后的1930年至1931年的一年间，陶葆楷辗转在欧美几个国家，对给排水工程和污水处理长进行了考察，大开了眼界。他在德国柏林理工大学实习期间，刚好在清华学习期间的老师叶企孙也在柏林，经后者推荐，25岁的陶葆楷于1931年回国受聘于清华大学，成为了当时土木工程系最年轻的教授。二．回国后最初的工作以及对环境的成形思考1931年陶葆楷回国时，清华的土木工程系刚成立。此时系里已经设立了水利、铁路方面的教研组。陶葆楷到任后，主持创建了市政及卫生工程组。当时在国内，教授卫生工程的高校仅有清华大学和之前的上海交通大学，上海交通大学担任该项课程的是顾康乐教授，于是在该领域便有了“北陶南顾”的说法④。作为清华大学卫生工程方面的唯一教师，陶葆楷从一开始就考虑着“怎样来发展中国的卫生工程事业？”[6]这在当时的中国的社会环境下谈何容易。为此，他从自身的实际出发，计划了三个方面的工作，即：第一，讲好课，为了知识的普及和教学能更好地结合中国实际，编写好中文教材；第二，建立卫生工程实验室，以便开展研究工作；第三，走出学校，联系实际，做些实际工作。即一门学科要发展，首先要有足够的人才；并在此基础上，进行推动学科发展的科研；最终真正应用于实际。为了做好第一点，在授课方面，陶葆楷记着哈佛大学的Fair教授的教导，在讲课时尽量启发学生这些知识在实践中是怎样应用的；而在教材编写方面，为了改进由于使用英文教材而使教学困难的状况，陶葆楷编写了我国给水工程方面的第一本教科书《给水工程学》。为了写好这本教材，陶葆楷不仅翻阅了大量的外文参考资料，还为了使它能更好地适应当时国内的状况，进行了大量实际调查和研究。书中收集了我国的人工凿井法、井水提升法和井3管保护设施等，从而在结合中国实际方面前进了一大步。这本书奠定了我国给水工程教育的基础。[7]在建立卫生工程实验室方面，陶葆楷所作的第一步工作是建立一个水分析实验室。但那时相关的实验设备和实验材料极其缺乏。为此，陶葆楷自己设计并制造了如培养箱、消毒箱、混凝搅拌器等设备，并且为了得到水分析必须的培养基，还专门到北京协和医学院学习怎样用牛肉汤制造培养基。这样建立的水分析实验室虽然非常简陋，但在之后的实验教学和与实际联系起来的科学研究中都起到了重要的作用。在实务方面，陶葆楷发现卫生工程几乎无事可做。关于30年代初国内的环境卫生事业的状况，陶葆楷在1934年发表的“中国卫生工程之建设”中讲到：“中国近年来生产落后，农村破产，国家政治一切不上轨道，卫生建设更瞠乎其后。”“究其故，盖以中国今日，亟宜提倡生产事业，公共卫生及卫生工程，非目前必须，是以原有之规模，反摧毁之。殊不知改善环境卫生，既是增加全民族生产的能力。”[8]由此可知，环境卫生事业在当时得不到社会和政府的重视和支持，其发展状况相当严峻。以北平的给水为例，当时北平只有一个极小的自来水长，绝大多数市民用水都由井中汲取，对于这种状况，陶葆楷曾回忆道：“在国民党统治时期，城建设施极为落后，哪里谈得到发展卫生工程？可以说当时卫生工程无事可做”。[9]事实上，陶葆楷在国外学习的给排水在土木工程中是很前沿的领域，而陶葆楷带着这样一门在发达国家中很前沿也很实用的技术回到了正处于发展阶段的国内，他的施展才能的理想多少受到了迎头一击。因为在当时，不仅发达的设施中国还没有，连最基本的道路和给排水设施也没有。卫生工程的目的是“改善人们的卫生环境，减少疾病”，而在没有条件应用工程措施达到此目的的情况下，陶葆楷没有固执地坚持传统的卫生工程专业范畴的工作，而是调整了工作方向，从事了为实现同样一个目的而进行的，而且是有条件进行下去的普通的环境卫生工作，例如厕所管理、街道扫除管理、苍蝇消灭等等。[10]就像陶葆楷后来回忆时说的：“可以说，我去清华发展卫生工程是由环境卫生起家的。”[11]陶葆楷主动找到当时的协和医学院公共卫生系主任，经过商讨之后，与此公共卫生系合作，在北京东城区设立了公共卫生事务所。此事务所的主要工作是对该区的水井改良、厕所改建、垃圾处理和食品卫生等环境卫生方面进行研究，而其中的环境卫生实验由清华大学负责完成。另外，1936年陶葆楷利用休假机会，到南京卫生署任担任了半年的高级工程师职务。在此期间，他花费了大量时间在江宁县进行农村环境卫生的调查研究及实际工作，进行了环境卫生调查、房屋和水井改良、粪便处理等方面的实际工作。[12]他讲到“中国的人口，百分之八十以上市在农村里，所以谈到卫生工程，不是仅在大都市中创办自来水，建造新式厕所，还要道乡村里去改良农民的环境卫生”。[13]通过这些工作，陶葆楷和他的学生们有了更多的机会接触实际，并有了把这些成果整理成学术文章发表到国内外的相关杂志上的机会。1937年他被邀请出席了在爪哇举行的远东国家农村卫生会议，并编写了中国报告中的环境卫生部分。这些工作都在一定程度上向世界展示了中国的环境状况以及在环境卫生研究方面的研究状况。三．战争时期结合实际延续了环境学科的发展正当陶葆楷在环境卫生方面的工作有所成就的时候，抗战爆发，战争阴云笼罩下的中国，即使是普通的环境卫生工作也没有办法做下去了。亡国的危机，使它无法得到必要的重视和支持。根据当时西南联大40届唯一的市政卫生工程毕业生，清华大学环境工程系退休教授王继明的回忆：“那十年间卫生工程一点没有发展，局部可能还破坏了。一方面，国民党时期因为国民党穷，没有做什么建设；而战争爆发之后，就更不可能有发展了。”可见，此一4时期卫生工程事业的发展状况相当严峻。即使这样，陶葆楷却并没有使自己的事业停顿下来，此段时期的他为了适应战时对卫生工作的需求，他开设了“军事卫生工程学”课程，而以同样名称出版的教科书《军事卫生工程》，作为他这一时期的重要著作，成为教学中不可缺少的教科书，以及战地医务人员的实用手册。关于本项工作的内容，根据王继明的回忆：它“是为整个土木系开的课程，其中的内容包括临时遇到河水怎样处理，使之能饮用；露天的情况下，怎样撒药，防治害虫；怎样防治虱子等对士兵的发生的影响；怎样通过工程方法防治传染病等等内容。当时，系里还开了野战堡垒、军事要塞等其他军事方面的课程，它的目的是，如果需要的话，我们可能上前线，做修复堡垒、军事卫生工程等方面的工作。”可见，军事卫生工程的教学与研究，在当时的确是一项具有现实意义的工作。这一时期，陶葆楷还继编写了《给水工程学》之后，又出版了题为《下水工程学》的中文教材。以后在这本书的基础上编写的1954年版《下水工程》中，陶葆楷这样写道：“下水道建设是彻底消除胃肠传染病的办法”，“排除给水，使蚊虫无处孳生，是防治痢疾及大脑炎的基本方法”，同时他举了两个成功的例子，即敖德萨和莫斯科在进行下水道建设之后，城市人口死亡率分别从4％下降到2.1％和从4％下降到了2.5％。在战时