对话庞忠和:求解水从哪来,碳往哪去

2010-8-25 11:22 来源: 科技日报
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2005年获得诺贝尔和平奖(集体奖)是对他5年工作的最好注解

  庞忠和,中国科学院地质与地球物理所研究员、中国同位素水文学委员会主席、中国地球物理学会地热专业委员会主任。最近,他的头衔又多了一个——国际地热协会理事。

  在庞忠和看来,当选国际地热协会理事是一件“水到渠成的事”。从1988年开始,作为我国培养的第一个地热学博士,他已经在这个领域实实在在地干了22年。2000年至2005年,作为国际原子能机构的同位素水文学家,他帮助20多个发展中国家实施了地热资源开发利用项目。他认为,是国内同行的一致推举和国际学术界的认可,让他“轻松拿下”这个国际一级学会的理事位置。

  “当选是对我的肯定,我很高兴,同时也给了我一个新的工作机会,虽然不发工资。”庞忠和说话严谨却并不刻板,他很清楚随之而来的责任,“除了服务于国际间的学术交流合作,在这个位置上,更重要的是把中国在地热研究领域的话语权体现出来,否则就是我的工作没做好。”庞忠和说。


  对 话

  如果不关注地下水超采问题,华北有可能就是东北的未来

  记者:首先祝贺您当选国际地热协会理事,但我们注意到,您的研究领域并不仅限于地热开发利用,总体来说都和水有关,但又是不同的研究方向,例如您担任了中国科学院创新水资源项目群顶层设计专家,开展东北地区大规模垦殖的水资源可持续利用研究,这是从哪个角度切入的?

  庞忠和:我的研究领域是水循环及水岩相互作用。在这个项目里,我所关注的是东北地区地下水的可持续利用。在保证粮食生产的前提下,开采多大量的地下水、采取什么样的开采方式,能够实现可持续的高效率用水。同时,农业生产的面源污染会不会对地下水和地表水的水质产生影响,这是我们要回答的问题。

  记者:目前东北地区的地下水利用现状是什么样的?

  庞忠和:可以肯定的说,东北地区地下水的超采是普遍的,目前三江平原已经有600口井不能出水。我经常讲一句话:华北有可能就是东北的未来。以前华北地区的科研经验告诉我们,按照现在的这种生产方式是不可持续的。

  记者:造成这种现象的原因是什么,是不是发展农业的后果?

  庞忠和:三江平原原来是天然湿地,现在为了粮食生产有80%改造成了水稻田,而灌溉用水就是大量开采地下水,这是原因所在。

  我的朋友中有参加北大荒建设的知青,曾经问过我,当年他们在东北开荒,是不是破坏了当地的生态,是不是成了历史的罪人?听到这些话,我心头确实为之一颤。但是这两年在东北开展项目,我有一个很深的感受——当时的知青为国家做出了了不起的贡献。东北是我们国家最重要的粮仓之一,维持东北的农业生产是我国粮食安全的保证。

  记者:现在是否找到了这样一个途径,既能解决地下水的可持续利用,又能保证粮食生产?

  庞忠和:根据我们目前的研究结果,在东北的一些地区,必须严格限制地下水的使用,而在另一些地下水补给较充裕的地方,可以量入为出、合理利用,同时配合“两江一湖”(黑龙江、乌苏里江、兴凯湖)的生态调水工程,来保证农业生产不受影响。

  记者:那农业面源污染的问题是否能够得到解决?

  庞忠和:研究中我们发现,湿地有一个非常好的功能,就是能够消化农业产生的氮、磷、钾等营养物质,这个研究结果在国际上也被认可。

  在东北地区,将农田和天然湿地的布局安排得更合理,就不会有大的面源污染输出,如果能够同时处理好与大型河流的关系,效果将会更好。

  把今天的水存起来,留给明天用

  记者:对于地下水的利用,我们是不是应该本着越少越好的原则?

  庞忠和:也不是这样的。地下水的蕴藏量非常大,而且有调节补给的能力,是可以合理开采利用的。例如今年初的南方干旱,我认为就是井打得不够。在发生大旱的时候,地下水的应急作用是不可忽视的。但也不能像华北地区一样,地下水的利用一直处于 “应急状态”,这就会造成地下水位持续下降,从而带来更严重的生态问题。说到底,我们的地下水是没有管好、用好。

  记者:在干旱地区,怎么能够更好地利用地下水呢?

  庞忠和:目前我们有几个项目在西北干旱地区,主要是新疆进行,就是要解决这个问题。

  现在全球气候变暖,给水资源的利用也带来了影响。在天山地区,有些地方出山口的水资源增量达到百分之二十几,根据我们的检测,由于气候变暖造成的冰川融水,可以占到水资源增量的60%,这就说明,水资源对气候变化非常敏感。

  记者:会不会在几十年之后,天山的冰川就完全消融了?

  庞忠和:我们不是气候学家,对气候变化没有办法作出预测,但在一些假定的前提下,例如气候持续变暖,冰川加快融化,我们要提出自己的解决方案。那就是说,现在水资源是增加了,如果几十年以后冰川消失了,水从哪来?

  记者:这个问题现在解决了吗?

  庞忠和:我们借鉴了老祖宗的智慧,找到一些解决办法。

  在两千年前,新疆地区就出现了坎儿井,我们的思路是利用坎儿井的优势,同时结合现代的手段把大量的冰川融水存起来。具体的做法就是在山前建设地下水库,同时配合一些增渗措施,加强补给。就好比下雨的时候把家里的杯子、盆子、碗都拿到外面去接水,不下雨的时候这些水就能维持生活。这就是利用了地下水的调蓄功能。

  目前,示范工程建设基本已经到位,如果结果令人满意,就可以向全疆推广,西北的很多干旱地区也能够受益。

  让二氧化碳也有“用武之地”

  记者:您所负责的项目还有一个是关于二氧化碳封存的,这看起来好像和您的领域不太沾边?

  庞忠和:不是这样的。

  我们是二氧化碳排放大国,二氧化碳封存研究体现着重大的国家需求,在这方面我们必须有技术储备。而在现有的封存技术中,被普遍看好的是咸水层封存技术,因为咸水层的封存空间最大,风险可以预见,安全性比较好。而这一层恰恰和我们的地热开采在同一个深度区间,这就和我的研究密切相关。科技部把863重点项目课题交给我,开展咸水层封存二氧化碳的环境水文地质研究,正是因为我有地热研究的学科背景。

  记者:在同一个深度层封存二氧化碳、开采地热资源,不会产生矛盾吗?

  庞忠和:这正是我们要解决的问题。近20年来,我国地热直接利用总量一直居于世界第一,这么重要的资源我们自然不能放弃,那么就要把二氧化碳的封存和地热开发统一起来。而且其中有一个基本定位就是要发挥二氧化碳的利用价值。

  我们是一个发展中国家,发展是硬道理,做研究要把握这个前提。如果二氧化碳的封存只是投入,不能产生效益,是很难推广也不能持续的。

  所以我们本着这个思路,建立了一个模型,在开采地热资源的同时,注入二氧化碳,同时还能让二氧化碳提高地热采收率。在刚刚结束的在墨西哥召开的国际学术会议上,我做了大会主旨报告,介绍了这个原创的模型,得到了国际同行的关注与认可。

  记者:这个模型什么时候能够走出实验室?

  庞忠和:我们希望在今年的供暖季到来之前,在天津进行实验。来检验修正我们的模型,最终给二氧化碳找到“出路”,也为地热开采提高效率。


  讲 述

  在国际原子能机构的那些日子

  与许多科研工作者不同,庞忠和有一段让他引以为自豪的经历,那就是他曾作为同位素水文学家,在国际原子能机构任职5年。虽然这段经历也曾给他带来各种危险、误解甚至非议,但他认为,5年中,能够以一个中国学者的身份,完成了国际组织赋予的使命,同时为国内相应学科的发展尽了一份力,这就够了。而2005年获得的诺贝尔和平奖(集体奖)则是对他5年工作最好的一个注解。

  他们会记得你是一个中国人

  国际原子能机构总部在维也纳,我的办公室在办公大楼的23层,从窗户望出去就是多瑙河,但很少有雅兴在办公室里欣赏这样的美景,我有一个随时准备好的行李箱,能拎起来就走。

  那时候出差很多,去帮助一些发展中国家进行地热开发项目。要去的地方存在各种危险,有时候联合国给我们的出行提示就有十几页,但很多时候顾不了这么多。有一次去乌干达,那里疟疾流行。出发之前,医生嘱咐我们一定要接种疫苗,并且吃药预防,但是我没有听话。出差回来就开始高烧,我去看医生,医生问了情况之后只能一遍一遍地说:“Too late. I can not help you.(太晚了,我帮不了你)”

  那时真的慌了,因为我的同事就有因为感染疟疾而失去生命的,以为自己也要走到生命的尽头。但幸运的是,后来我的烧退了,不治而愈。

  危险的情况还不止这些,有时还要面对车祸、恐怖分子、毒贩子等等各种威胁,但我认为所做的这些事情是有价值的。我带着技术带着资金,去帮助那些发展中国家开发利用地热,虽然拿的是联合国的护照,但是那里的人们会记得你是一个中国人。在这个过程中体现了一个中国学者对待学问、对待和平发展的态度,还有对不同文化以及发展中国家人民的尊重,这是最重要的。

  刘东生院士比我更看重这个奖

  2005年,作为国际原子能机构的一员,获得诺贝尔和平奖集体奖,这是我5年工作一个完美的句号。我把这个奖看得很重,虽然他不是颁给我一个人的。让我没想到和更加感动的是,刘东生院士比我还要看重这个奖。

  刘先生几次和我说起,要我把这个奖拿给他看看。在所里的一次学术报告会上,他又一次和我提起这件事,这时我才意识到老先生对这个奖多么的重视。

  随后,我把有巴拉迪签名的获奖证明复制了一份,特意用我在国际原子能机构所得的另外一个奖项的木框装裱,送给了老先生。这个复制品,被老先生非常郑重地摆在了他的国家最高科学技术奖旁边。

  人物档案 庞忠和

  中国科学院地质与地球物理所研究员、国际地热协会理事、国际地球化学协会理事、中国同位素水文学委员会主席、中国地球物理学会地热专业委员会主任。

  他长期致力于地热地质研究,比较系统地研究了世界上不同类型地热系统的成因与开发利用途径。他用新地质构造控热原理完善了非火山源地热系统成因理论;基于环太平洋带酸性流体同位素研究丰富了火山地热系统理论模式;他依据水岩相互作用理论研究提出的地热温度计定量化方法广受欢迎。他从咸水层科学角度提出的采用二氧化碳提高地热采收率(CO2-EATER)的热储工程新模式受到国际同行关注。

  2000年赴国际原子能机构,任同位素水文学家,先后参与设计与实施IAEA中国鄂尔多斯盆地地下水、黑河流域水资源等技术合作项目,并主持了中国科学院地质与地球物理研究所建设同位素水文学实验室的工作,引进了高精度氚制备、CO2吸收法C-14制备、氟利昂等地下水年代测试系统。主持IAEA地热系统酸性流体研究等国际合作科研项目以及国际间水化学实验室比对项目。先后担任IAEA在22个发展中国家应用同位素开展地下水与地热资源调查项目的技术负责人。