龐忠和:求解水從哪來,碳往哪去
龐忠和,中國科學院地質與地球物理所研究員、中國同位素水文學委員會主席、中國地球物理學會地熱專業(yè)委員會主任。最近,他的頭銜又多了一個——國際地熱協(xié)會理事。
在龐忠和看來,當選國際地熱協(xié)會理事是一件“水到渠成的事”。從1988年開始,作為我國培養(yǎng)的第一個地熱學博士,他已經在這個領域實實在在地干了22年。2000年至2005年,作為國際原子能機構的同位素水文學家,他幫助20多個發(fā)展中國家實施了地熱資源開發(fā)利用項目。他認為,是國內同行的一致推舉和國際學術界的認可,讓他“輕松拿下”這個國際一級學會的理事位置。
“當選是對我的肯定,我很高興,同時也給了我一個新的工作機會,雖然不發(fā)工資。”龐忠和說話嚴謹卻并不刻板,他很清楚隨之而來的責任,“除了服務于國際間的學術交流合作,在這個位置上,更重要的是把中國在地熱研究領域的話語權體現(xiàn)出來,否則就是我的工作沒做好。”龐忠和說。
2005年獲得的諾貝爾和平獎(集體獎)是對他5年工作的最好注解。 |
對 話
如果不關注地下水超采問題,華北有可能就是東北的未來
記者:首先祝賀您當選國際地熱協(xié)會理事,但我們注意到,您的研究領域并不僅限于地熱開發(fā)利用,總體來說都和水有關,但又是不同的研究方向,例如您擔任了中國科學院創(chuàng)新水資源項目群頂層設計專家,開展東北地區(qū)大規(guī)模墾殖的水資源可持續(xù)利用研究,這是從哪個角度切入的?
龐忠和:我的研究領域是水循環(huán)及水巖相互作用。在這個項目里,我所關注的是東北地區(qū)地下水的可持續(xù)利用。在保證糧食生產的前提下,開采多大量的地下水、采取什么樣的開采方式,能夠實現(xiàn)可持續(xù)的高效率用水。同時,農業(yè)生產的面源污染會不會對地下水和地表水的水質產生影響,這是我們要回答的問題。
記者:目前東北地區(qū)的地下水利用現(xiàn)狀是什么樣的?
龐忠和:可以肯定的說,東北地區(qū)地下水的超采是普遍的,目前三江平原已經有600口井不能出水。我經常講一句話:華北有可能就是東北的未來。以前華北地區(qū)的科研經驗告訴我們,按照現(xiàn)在的這種生產方式是不可持續(xù)的。
記者:造成這種現(xiàn)象的原因是什么,是不是發(fā)展農業(yè)的后果?
龐忠和:三江平原原來是天然濕地,現(xiàn)在為了糧食生產有80%改造成了水稻田,而灌溉用水就是大量開采地下水,這是原因所在。
我的朋友中有參加北大荒建設的知青,曾經問過我,當年他們在東北開荒,是不是破壞了當?shù)氐纳鷳B(tài),是不是成了歷史的罪人?聽到這些話,我心頭確實為之一顫。但是這兩年在東北開展項目,我有一個很深的感受——當時的知青為國家做出了了不起的貢獻。東北是我們國家最重要的糧倉之一,維持東北的農業(yè)生產是我國糧食安全的保證。
記者:現(xiàn)在是否找到了這樣一個途徑,既能解決地下水的可持續(xù)利用,又能保證糧食生產?
龐忠和:根據我們目前的研究結果,在東北的一些地區(qū),必須嚴格限制地下水的使用,而在另一些地下水補給較充裕的地方,可以量入為出、合理利用,同時配合“兩江一湖”(黑龍江、烏蘇里江、興凱湖)的生態(tài)調水工程,來保證農業(yè)生產不受影響。
記者:那農業(yè)面源污染的問題是否能夠得到解決?
龐忠和:研究中我們發(fā)現(xiàn),濕地有一個非常好的功能,就是能夠消化農業(yè)產生的氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質,這個研究結果在國際上也被認可。
在東北地區(qū),將農田和天然濕地的布局安排的更合理,就不會有大的面源污染輸出,如果能夠同時處理好與大型河流的關系,效果將會更好。
把今天的水存起來,留給明天用
記者:對于地下水的利用,我們是不是應該本著越少越好的原則?
龐忠和:也不是這樣的。地下水的蘊藏量非常大,而且有調節(jié)補給的能力,是可以合理開采利用的。例如今年初的南方干旱,我認為就是井打得不夠。在發(fā)生大旱的時候,地下水的應急作用是不可忽視的。但也不能像華北地區(qū)一樣,地下水的利用一直處于“應急狀態(tài)”,這就會造成地下水位持續(xù)下降,從而帶來更嚴重的生態(tài)問題。說到底,我們的地下水是沒有管好、用好。
記者:在干旱地區(qū),怎么能夠更好的利用地下水呢?
龐忠和:目前我們有幾個項目在西北干旱地區(qū),主要是新疆進行,就是要解決這個問題。
現(xiàn)在全球氣候變暖,給水資源的利用也帶來了影響。在天山地區(qū),有些地方出山口的水資源增量達到百分之二十幾,根據我們的檢測,由于氣候變暖造成的冰川融水,可以占到水資源增量的60%,這就說明,水資源對氣候變化非常敏感。
記者:會不會在幾十年之后,天山的冰川就完全消融了?
龐忠和:我們不是氣候學家,對氣候變化沒有辦法作出預測,但在一些假定的前提下,例如氣候持續(xù)變暖,冰川加快融化,我們要提出自己的解決方案。那就是說,現(xiàn)在水資源是增加了,如果幾十年以后冰川消失了,水從哪來?
記者:這個問題現(xiàn)在解決了嗎?
龐忠和:我們借鑒了老祖宗的智慧,找到一些解決辦法。
在兩千年前,新疆地區(qū)就出現(xiàn)了坎兒井,我們的思路是利用坎兒井的優(yōu)勢,同時結合現(xiàn)代的手段把大量的冰川融水存起來。具體的做法就是在山前建設地下水庫,同時配合一些增滲措施,加強補給。就好比下雨的時候把家里的杯子、盆子、碗都拿到外面去接水,不下雨的時候這些水就能維持生活。這就是利用了地下水的調蓄功能。
目前,示范工程建設基本已經到位,如果結果令人滿意,就可以向全疆推廣,西北的很多干旱地區(qū)也能夠受益。
讓二氧化碳也有“用武之地”
記者:您所負責的項目還有一個是關于二氧化碳封存的,這看起來好像和您的領域不太沾邊?
龐忠和:不是這樣的。
我們是二氧化碳排放大國,二氧化碳封存研究體現(xiàn)著重大的國家需求,在這方面我們必須有技術儲備。而在現(xiàn)有的封存技術中,被普遍看好的是咸水層封存技術,因為咸水層的封存空間最大,風險可以預見,安全性比較好。而這一層恰恰和我們的地熱開采在同一個深度區(qū)間,這就和我的研究密切相關?萍疾堪 863重點項目課題交給我,開展咸水層封存二氧化碳的環(huán)境水文地質研究,正是因為我有地熱研究的學科背景。
記者:在同一個深度層封存二氧化碳、開采地熱資源,不會產生矛盾嗎?
龐忠和:這正是我們要解決的問題。近20年來,我國地熱直接利用總量一直居于世界第一,這么重要的資源我們自然不能放棄,那么就要把二氧化碳的封存和地熱開發(fā)統(tǒng)一起來。而且其中有一個基本定位就是要發(fā)揮二氧化碳的利用價值。
我們是一個發(fā)展中國家,發(fā)展是硬道理,做研究要把握這個前提。如果二氧化碳的封存只是投入,不能產生效益,是很難推廣也不能持續(xù)的。
所以我們本著這個思路,建立了一個模型,在開采地熱資源的同時,注入二氧化碳,同時還能讓二氧化碳提高地熱采收率。在剛剛結束的在墨西哥召開的國際學術會議上,我作了大會主旨報告,介紹了這個原創(chuàng)的模型,得到了國際同行的關注與認可。
記者:這個模型什么時候能夠走出實驗室?
龐忠和:我們希望在今年的供暖季到來之前,在天津進行實驗。來檢驗修正我們的模型,最終給二氧化碳找到“出路”,也為地熱開采提高效率。
講 述
在國際原子能機構的那些日子
與許多科研工作者不同,龐忠和有一段讓他引以為自豪的經歷,那就是他曾作為同位素水文學家,在國際原子能機構任職5年。雖然這段經歷也曾給他帶來各種危險、誤解甚至非議,但他認為,5年中,能夠以一個中國學者的身份,完成了國際組織賦予的使命,同時為國內相應學科的發(fā)展盡了一份力,這就夠了。而 2005年獲得的諾貝爾和平獎(集體獎)則是對他5年工作最好的一個注解。
他們會記得你是一個中國人
國際原子能機構總部在維也納,我的辦公室在辦公大樓的23層,從窗戶望出去就是多瑙河,但很少有雅興在辦公室里欣賞這樣的美景,我有一個隨時準備好的行李箱,能拎起來就走。
那時候出差很多,去幫助一些發(fā)展中國家進行地熱開發(fā)項目。要去的地方存在各種危險,有時候聯(lián)合國給我們的出行提示就由十幾頁,但很多時候顧不了這么多。有一次去烏干達,那里瘧疾流行。出發(fā)之前,醫(yī)生囑咐我們一定要接種疫苗,并且吃藥預防,但是我沒有聽話。出差回來就開始高燒,我去看醫(yī)生,醫(yī)生問了情況之后只能一遍一遍地說:“Too late. I can not help you.(太晚了,我?guī)筒涣四悖?rdquo;
那時真的慌了,因為我的同事就有因為感染瘧疾而失去生命的,以為自己也要走到生命的盡頭。但幸運的是,后來我的燒退了,不治而愈。
危險的情況還不止這些,有時還要面對車禍、恐怖分子、毒販子等等各種威脅,但我認為所做的這些事情是有價值的。我?guī)е夹g帶著資金,去幫助那些發(fā)展中國家開發(fā)利用地熱,雖然拿的是聯(lián)合國的護照,但是那里的人們會記得你是一個中國人。在這個過程中體現(xiàn)了一個中國學者對待學問、對待和平發(fā)展的態(tài)度,還有對不同文化以及發(fā)展中國家人民的尊重,這是最重要的。
劉東生院士比我更看重這個獎
2005年,作為國際原子能機構的一員,獲得諾貝爾和平獎集體獎,這是我5年工作一個完美的句號。我把這個獎看得很重,雖然他不是頒給我一個人的。讓我沒想到和更加感動的是,劉東生院士比我還要看重這個獎。
劉先生幾次和我說起,要我把這個獎拿給他看看。在所里的一次學術報告會上,他又一次和我提起這件事,這時我才意識到老先生對這個獎多么的重視。
隨后,我把有巴拉迪簽名的獲獎證明復制了一份,特意用我在國際原子能機構所得的另外一個獎項的木框裝裱,送給了老先生。這個復制品,被老先生非常鄭重地擺在了他的國家最高科學技術獎旁邊。
人物檔案
龐忠和
中國科學院地質與地球物理所研究員、國際地熱協(xié)會理事、國際地球化學協(xié)會理事、中國同位素水文學委員會主席、中國地球物理學會地熱專業(yè)委員會主任。
他長期致力于地熱地質研究,比較系統(tǒng)地研究了世界上不同類型地熱系統(tǒng)的成因與開發(fā)利用途徑。他用新地質構造控熱原理完善了非火山源地熱系統(tǒng)成因理論;基于環(huán)太平洋帶酸性流體同位素研究豐富了火山地熱系統(tǒng)理論模式;他依據水巖相互作用理論研究提出的地熱溫度計定量化方法廣受歡迎。他從咸水層科學角度提出的采用二氧化碳提高地熱采收率(CO2-EATER)的熱儲工程新模式受到國際同行關注。
2000年赴國際原子能機構,任同位素水文學家,先后參與設計與實施IAEA中國鄂爾多斯盆地地下水、黑河流域水資源等技術合作項目,并主持了中國科學院地質與地球物理研究所建設同位素水文學實驗室的工作,引進了高精度氚制備、CO2吸收法C-14制備、氟利昂等地下水年代測試系統(tǒng)。主持 IAEA地熱系統(tǒng)酸性流體研究等國際合作科研項目以及國際間水化學實驗室比對項目。先后擔任IAEA在22個發(fā)展中國家應用同位素開展地下水與地熱資源調查項目的技術負責人。
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