【水不只往低处流?重磅论文揭示地下水密码:“看不到地下水流,就把它‘画’出来”】“人往高处走,水往低处流”这句话,揭示着世间再平常不过的规律。然而,凡事都有个例外,比如,在我们脚下的“深地”,水不一定只往低处流。

地下水如何循环,是地下水科学研究最基本的问题之一。尽管早在1963年匈牙利裔加拿大科学家J. Tóth就用解析方法绘制了地下水系统复杂的多级嵌套结构,但人们很少从现场观测和试验中真正认识地下水流情况,这大大限制了地下水系统理论的完善和相应的“深地”开发利用。

8月9日,我国同位素水文地质领域的研究人员主导发表在《地球物理研究快报》(GRL)上的一篇重磅国际合作研究论文——《钻井地下水年龄和化学成分剖面上转折点揭示盆地多级嵌套地下水系统》https://t.cn/A6IaUI49,不仅佐证了地下水并不只是“往低处流”,更揭示了地下水循环的丰富内涵和精湛细节,这将为我国深地资源开发利用提供难得的科学基础。

论文在线发表后,《中国科学报》联系采访了该论文的第一作者、中国地质调查局西安地质调查中心高工张俊,以及论文通讯作者之一、中科院地质与地球物理研究所研究员庞忠和。

△ 地下水多大岁数?取出来测一测

地下水循环的问题在地下水科学研究领域的基础地位,堪比爱因斯坦定律之于物理学。然而,与地表水相比,地下水“不可见”及其水系统结构复杂的属性,使得人们在野外识别它的难度很大。

看不到它,就把它“画”出来。在内蒙古高原的鄂尔多斯盆地,科学家们以这里的地下水系统为对象,施展起了他们的“绘画天才”。不过,他们用来作画的“笔墨”,是钻井剖面上的地下水年龄数据和地球化学成分信息。

水从地表渗入地下开始算起,到采样时所经过的时间,就是地下水的年龄。庞忠和告诉《中国科学报》,通过摸底不同地点地下水的年龄、水位等情况,再结合化学成分特征画线,找到“转折点”,就能准确描摹地下水的多级嵌套循环系统。

而要获得实测地下水年龄和化学成分,首要的问题就是要精准取样。然而由于钻孔内地下水一般处于运动状态,传统的“全井抽水”试验方法很难取到不同深度的分层样品,而详细的分层样品数据恰恰是刻画地下水系统结构的关键信息。

工欲善其事,必先利其器。创造和改进试验和测试技术,是研究团队要闯的第一道关。

庞忠和告诉记者,双栓塞(double-packer)地下水分层采样与试验系统最早于本世纪初经由国际原子能机构(IAEA)技术合作项目引入我国,在深层地下水勘查和高放核废物地质处置选址项目中开始应用。但是,它在实践中也遇到一些问题。2010年以后,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心的研究人员重新设计了“双栓塞分层抽水试验系统”,在设备材质、耐压性能、止水效果等方面加以改进,使其能够适应我国深井高水压条件下的分层取样要求。

“国产新设备可以满足水文地质勘查工作需要。”张俊对《中国科学报》介绍说, “在鄂尔多斯盆地,我们通过控制取样流量和降深,并通过建立水质现场监测评价方法,避免了取样过程中‘层间越流’和外来水混入的可能。”张俊表示,这些举措有效提高了采样质量,为精细刻画地下水系统打下了可靠的基础。

取样之后就是“定年”。不过,常用的氚(3H)和碳(14C)同位素方法测定上限分别为60年以内和4万年以内,这对于年龄动辄超过4万年的大型盆地深层地下水而言,显得不够用。

“本次研究采用了最新的氪(Kr)同位素定年技术。” 庞忠和对《中国科学报》介绍说,5年前我们和中国科技大学教授卢征天团队合作,开展测量技术和应用条件的研究。

Kr是惰性气体,81Kr的半衰期是23万年,定年范围可达130万年,而且81Kr在地下无干扰源,化学性质稳定,不和其他物质发生反应,是古老地下水的理想定年方法。但该方法的应用长期受限,这缘于81Kr同位素在自然界中的丰度极低,传统方法很难以检测到。

在破解这一难题过程中,量子测量技术发挥了重要作用。庞忠和告诉记者,基于激光冷却原子阱技术(ATTA),卢征天团队自主研发了ATTA痕量同位素分析实验装置,为81Kr的痕量分析提供了“测量神器”,现在定年只需要20千克水样,大大拓展了该方法应用领域。

卢征天团队也是本次研究的重要参与者。他告诉记者,ATTA是一种量子测量技术,该方法可实现单原子水平的计数,具有极高的灵敏度。

“ATTA可以在每微升为10-14 同位素水平(STP)的氪气中计数极低浓度的85Kr和81Kr原子。”卢征天对记者解释道,通过技术改进,他们目前已经获得了更好的原子冷却、收集和检测效率,可将Kr同位素定年实际应用所需的地下水样品量从200kg减小到 20kg,并提高了测量精度和定年范围。现在,中国科学技术大学是国际上唯一拥有有能力实现地下水采样、气体分离提纯和ATTA同位素分析完整流程的实验室的单位。

“在ATTA技术加持下,Kr同位素定年法已成为国际上公认最好的古地下水定年方法。”庞忠和说。

△ 让地下水流“显形”

综合运用地下水分层抽水试验系统、3H、14C、81Kr和85Kr以及水化学成分等多种示踪定年和数值模拟等技术,研究团队在钻孔内确定了详细的地下水位、年龄和地球化学实测剖面。

“这些剖面可以帮助我们更好地区别地下水多级嵌套系统之间的界面。”张俊说,通过将这些实测剖面与数值模拟结果得到的地下水流场和年龄场进行对比验证,就可以基于多种证据圈定地下水系统的空间结构,从而有效识别并精细刻画出地下水系统的多级嵌套结构(如图)。

地下水流1的副本.jpg

鄂尔多斯乌审召盆地地下水系统的多级嵌套结构:(a)图是地下水流系统多级嵌套结构示意图,(b)图是地下水流和年龄数值模拟结果。张俊 供图

与前人在鄂尔多斯盆地的研究结果(地下水最大年龄4万年)相比,该研究首次发现超过20万年的地下水,得到的地下水年龄剖面比以往研究更加精细准确,使人们对鄂尔多斯盆地地下水循环规律的认识达到了新的高度。

“这是我国地下水科学界20年努力的一个里程碑式的进展。”庞忠和告诉《中国科学报》:“如果说上个世纪澳大利亚大自流水盆地的研究给人们呈现了大型沉积盆地地下水循环的宏大格局的话,今天我国的鄂尔多斯盆地则展示了这个循环系统的丰富内涵和精湛细节。而这恰恰反映了其本质特征。”

而在研究中先后涌现的科技突破——研究团队成功实现了packer和ATTA设备的国产化,更让庞忠和心生感慨:“从同位素水文地质学角度来讲,packer和ATTA两项顶尖技术整合起来,再加上科学深钻连井剖面的研究平台,无疑是做深层地下水科研的最好状态了。”

△ 为“深地”应用筑牢科学基础

谈及该研究的意义,庞忠和表示,总的来说,这是一项应用基础研究,其对区域尺度地下水系统理论研究提供了重要佐证;并且它结合了地球系统科学的概念,也有力推动了地下水科学向前进步。

不仅如此,尽管目前还无法直接评估该成果的实际应用价值,但其对于深地资源和空间利用的指导意义仍然非常可观。

“比如核废料处置、二氧化碳地下封存等,需要寻找一个安全、稳定的地下环境,只有类似区域尺度地下系统被精细刻画出以后,人们才好决定去哪儿封存。”庞忠和展望道,这在当前“碳中和”背景下意义深远。

当然,这类研究对于地下水的资源评价和可持续开采而言,是必不可少的理论基础。

庞忠和举例说,近年来,作为世界上三个最干旱的极端干旱区之一的新疆,居然也时不时会发生洪水现象——这是全球变暖、气温升高以后冰川融化退缩的结果。干旱地区发洪水的时候怎么办?“当我们了解清楚了地下水文状况后,我们给新疆提供了具体建议:把多余的冰川融水存在地下,建一个地下水库。这作为应对气候变化的一个手段,现在已经行动起来了。”

此外,相应的理论成果还将进一步指导区域地热资源开发、地下空间利用等的开展。庞忠和说,在当前全球应对气候变化的大背景下,“深地”开发是一个重要手段,但在之前,“我们需要先解码”。https://t.cn/A6IaUI4C

#正观漫读#【一切都是最好的安排】​如果事与愿违,请相信一切都是最好的安排。

人这一生不过是一场体验,酸甜苦辣,喜怒哀乐,品尝过了,这一生也就圆满了。

古人言:

“月有阴晴圆缺,人有悲欢离合,此事古难全。”

人的一生,说长也不长,满打满算也就三万多天,说短也不短,从青春少年到老之将至,也有整整几十年的光阴。

而这其中生活的每一步,不会都是走在宽阔平坦的大道上的,坎坷难免,泥泞也是难免。

很多人在遇到了磨难时,会选择放弃,会开始抱怨命运的不公,却独独忘了“磨难成才”。

我们所经历的每一件事,遇到的每一个人,都是来度我们的,我们经历的每一份惊喜,遭受的每一份痛苦,都是让我们觉悟的。

所以,请记住,上天所有的安排,必然有属于它的道理,只要坚持下去,美好必然如约而至。

01

雷霆雨露,俱是恩赐
世间之人,形形色色,世间之事,变化莫测。

这些人中,有人让你欢喜,有人让你忧愁,这些事里,有些成就了你,有些磨练了你......

面对生活,我们不妨用用现在网络上有一个很流行的词:“佛系”。

何为佛系?它并不真的指看破红尘出家归隐,而是一种生活态度,一切随缘,以平静和谐的态度来看待一切。

那些顺风顺水,虽会让你走得更远,但那些艰难险阻,也会让你变得更强。

史载王阳明八岁时过目成诵,十岁时下笔成诗,神童之名,名动天下。

但他却也因为仗义敢言,被朝中不少人视为眼中钉。

被贬流放不说,还被派人暗杀。

害怕家人被牵连,远匿到龙场,却又被当地人恶意攻击,濒临绝境。

但是王阳明却不恼怒,反而尽力改善当地人生活。

时日一长,山民们对王阳明从防备到爱戴。

后来王阳明讲学,这些人都是最真诚的信徒。

自二十二岁参加会试起,王阳明一生命运跌宕坎坷,甚至数次面临绝境。

可面对生命中的种种苦难,王阳明始终能保持一颗澄明的内心,入世时保境安民,出世时修心悟道。

其实这一切的秘诀不过三个字:平常心。

看到一段话:

“挫折经历得太少,才会觉得鸡毛蒜皮都是烦恼。

当你经历越多真实与虚假,看清了世界的真相之后,反而没有那么多的酸情。”

生活的真相,其实很浅显,那些经历过的困境和艰难时光最终都会塑造我们。

人生实苦,唯有自助,当你咬牙走过那段让你苦让你累的日子后,回头看看,你就会发现,正是那段日子,成就了如今的自己。

人活着不是用来蹉跎和堕落的,苦难面前,那个选择了欢歌猛进的你,必然会成为生活的英雄。

02

活着无需抱怨,一切自有安排
一切皆有天意,福祸都有缘由。

人世间的一切,都离不开两个字,叫因果。

善有善报,恶有恶报,不是不报时候未到,时候一到因果相报。

你所得到的一切,都是前因所致,没有无缘无故,更非偶然。

既然如此,又何须抱怨,与其一言一语的抱怨,还不如静下心来看看自己,改变命运。

曾国藩的六弟曾国华在写作方面的天赋很高,曾国藩一直期许他能够凭借文章考取功名,做一番事业。

曾国华也很自信,但在科举考场上,却屡屡失利。

这对他来说是很大的打击,曾经志向高远的翩翩少年,却在科举之路上屡屡碰壁,他的心态一落千丈,整日喋喋不休地抱怨。

曾国华抱怨考官没有眼光,看不懂自己的文章;他甚至抱怨自己的妻子,没有管好自己,导致自己没有尽全力读书。

但始终没找自己身上的原因。

曾国藩得知后,在写给曾国华的家书中,狠狠地批评了他一顿。曾国藩毫不留情地说:

“你考不上,完全是因为你没有努力、自暴自弃,怪得了谁?你有什么资格抱怨!”

在曾国藩看来,抱怨是弱者的行径,失败是因为自身没有努力,抱怨又有何用。

人要抗得起得失,如果已经努力,就不要在乎结果如何,如果选择放弃,就不要抱怨命运不公。

李宗盛曾说过一句话:

“时过境迁后终于明白,人一生中每一个经历过的城市都是相通的,每一个努力过的脚印都是相连的,它一步一步带我们到今天,成就今天的我们。”

世上没有白费的努力,也没有白走过的路,凡此种种,都会化成自己独特的经历,在未来散发出独特的魅力。
有风雨,也会有彩虹,人生不如意,十之八九,但你过去所走过的路上,美好的叫精彩,糟糕的叫经历,都是生活的一部分,我们得学会心平气和的接受。

上天是公平的的,他不会亏待任何一个努力的人,也不会随意施舍一个得过且过的人。

不必羡慕别人的成功,只要你也同样努力,你也可以去决定自己生活的样子。

03

如果太苦,就试着和自己和解
和命运和解,才能遇到幸福。

人这一生真正难的不是怎么活,而是怎么活的更好,真正难过的不是陷入低谷的心情,而是东山再起时,需要跨过的坎。

有句话说:

“人生的结局都是美满的,如果不是,那就是还没结束。”

不必害怕路上的坎坷和风雨,只有走出了舒适圈,你才有奋力向上的勇气,而那些没有打倒你的,也只会让你更加强大。

在《吐槽大会》上,俞灏明说:

“我们这一生都是被各种东西绑架,以前我是被颜值绑架,后来被勇敢绑架,这么多年我终于想明白了,我需要的不是同情,而是接纳自己。”

如果没有那场事故,俞灏明的人生应该会特别顺利。

可人生从来没有如果,只有结果。

事故发生后,俞灏明崩溃了,看着镜中的自己,他不断地陷入自我怀疑中,有段时间甚至想找根绳子一了百了。

很长一段时间,俞灏明无法接受自己的脸,因为那张脸就算有粉底遮掩,但仍能看到其中的瑕疵。

但随着时间的推移,有些事情会慢慢变淡的,后来,俞灏明选择了接受,因为接受,他活得更加坦荡。

杨绛先生曾经说过这样一句话:

“我曾如此渴望命运的波澜,到最后才发现,人生最曼妙的风景,竟是内心的淡定与从容;

我们曾如此期盼外界的认可,到最后才知道,世界是自己的,与他人毫无关系。”

和自己和解,不是和生活认输,而是听从自己内心的声音,慢下来,想想自己想要的到底是什么。
很多时候,打倒我们的并不是困难,而是自己内心中那个沉迷于过去,不肯向前的自己。

过去终将过去,我们无力改变,但生活还要继续,既然如此,那为什么不试着和自己和解?

重拾对美好的向往,拥抱自己,放下过去,你就会发现,生活其实没你想得那么难。

生活总会给你答案,不在这一刻,就在下一秒。(作者 橙子 )

(黄河评论信箱:zghhpl@163.com)(via:壹点读书会)

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