党内法规体系概念的建设性重构
民主与法制时报 2021-08-27
作者：□特约撰稿 魏治勋
中国共产党历来重视党内法规制度建设，100年来持续推进建章立制，特别是党的十八大以来全面深化党的建设制度改革，形成了比较完善的党内法规体系，为保证全党团结统一、行动一致，提供了坚强有力的制度保障，为依规治党提供了比较完整可靠的规范依据。党内法规，成为“中国之治”的一个独特治理密码，成为彰显中国特色社会主义制度优势的一张金色名片。因此，建构具有逻辑合理性的党内法规体系成为党内法规研究的重要课题之一。
党内法规体系理论建构“学说”
从既有成果看，当前，党内法规体系理论建构的代表性观点有三种：四维结构、三维结构、二维结构。
四维结构有两种代表性观点。一是莫纪宏在《党内法规体系建设重在实效》一文中提出的由“党内法规规范体系”“党内法规实施体系”“党内法规保障体系”“党内法规监督体系”构成的重在突出党内法规建设“实效”的党内法规体系结构。二是宋功德在《党内法规制度体系建设》一文中提出的由“四观”构成的党内法规体系：“外观形态”（党内法规制度体系呈现为一个涵盖全面、主次分明的系统）、“宏观架构”（党内法规是由党章、党中央制定的其他党内法规、中央部委制定的其他党内法规、省级地方党委制定的党内法规、副省级城市和省会城市制定的党内法规构成的“1+4”制度板块交织而成的效力等级体系）、“中观项目”（完善的党内法规制度体系由众多党内法规和规范性文件构成）以及“微观条文”（完善的党内法规制度体系由高质量的党内法规规范聚合而成的有机统一体）。
“三维结构”的代表性观点主要有两种。石伟在《党内法规体系的三维结构》一文中提出的具有“效力位阶”“调整领域”“功能作用”三维结构的党内法规体系，既是一个四级党内法规效力位阶层层递减的结构，又是一个全面贯穿于思想政治、组织人事、作风建设、反腐倡廉、民主集中制建设等方面的多功能组合，还是一个由具有多方面差异化规则功能构成的多元结构体系。侯继虎在《新时代党内法规体系化的法理逻辑与发展路径》一文中认为，党内法规体系化是由党内法规的结构体系化、党内法规的功能体系化和党内法规的适用体系化构成的具有内在逻辑的统一联系体。
“二维结构”理论的代表观点是王旭在《如何建构现代党内法规体系》一文中提出的。王旭认为，党内法规由“内部体系”和“外部体系”构成。“内部体系”，即根据党内立法法形成的党内法规的内在和谐结构；“外部体系”处理的是与国家法律的关系，即党内法规与国家法律共同构成一个妥善衔接、内容和谐的法治规范整体。
以上观点，除“二维结构”外，其他观点均有共同特点：第一，事实的描述性。这些观点都是对现存党内法规制度事实的一种描述。第二，维度的离散性。这些观点所涉及的维度或层面并不产生必然联系。第三，结构的组合性。这些观点不是某种关于党内法规制度体系的逻辑结构概说。它提供了党内法规制度体系相对清晰、明确的“事实性”知识，但并不能真正体现党内法规制度体系的本质属性和规范性。“二维结构”观点对党内法规制度体系的阐述溢出了党内法规范畴，并没有提供关于党内法规制度体系内在逻辑结构的理论阐述，但为正确界定党内法规体系的概念提供了一个重要的外部限制条件。
如何建构合理的党内法规制度体系理论？笔者认为，党内法规作为管党治党的规范体系，体现在形式上是一种具有内在逻辑结构的规范形态，体现在实质上是一种具有明确价值指导的“规范体系”。因此，建构党内法规制度体系理论，不但要考虑到规则体系和逻辑结构，还必须考虑价值体系。当然，作为一种“制度体系”理论，它还必须解决“是一种什么样的因素使得这种规范能够成为一种内在自洽的权威性制度体系”问题。即，党内法规背后必须有一个统一的最高的领导力量，以使其能够成为规范党的统一规范体系，且有能力通过其实现制定、实施、废改、解释等行为。同时，能够在不同层级的党内法规及其规范之间建立起等级性的逻辑关系，以解决党内法规体系内部的效力来源和“合法性”问题。此外，还应当厘定党内法规与宪法法律的关系问题。
建构完善党内法规体系需考量的因素
总体来看，建构完善的党内法规体系，应充分考虑以下几个要素：
党作为国家法治建设的坚强领导核心，是党内法规体系成立的根本前提。任何一个规范体系，成为独立有效的社会规范系统，必须以一个独立统一的最高领导力量为根本前提。因为只有存在一个领导力量，才能够为其规范体系提供作为“根本遵循”的基本法。对法律而言，这个基本法是宪法；对党内法规而言，这个基本法是党章。党内法规体系之所以能够成立，从规范体系内部看，是因为有党的基本法党章存在；党章之所以能够被确立为具有最高效力等级和最高权威性的党内根本大法，是因为其背后有一个统一的、最高的、独立的政治权威——中国共产党。因此，作为国家现代化建设和法治建设坚强领导核心的中国共产党，不但为党内法规体系的确立提供了根本前提，也是其最重要的保障。
党内法规制度体系的成立，必须以统一的价值体系作为其灵魂和内在的统摄性要素。党内法规的首要政治特性是“党性”，而能体现党内法规“党性”的只能是表达了党的价值、理念、性质和目标追求的精神性要素。因此，党内法规作为党的意志的集中体现必须姓“党”。执政党坚持和追求的政治价值也就是党性的集中体现，它贯穿于包括党章和其他党内法规在内的整个制度规范体系之中。这正是党内法规得以成为统一整体的“灵魂”所在，其意义在于党内法规要形成整体化的存在，其关键在于党内法规所承载的价值目标必须一以贯之，从而使得党内法规以及由此结合而形成党内法规体系，能够始终服务于作为执政党的中国共产党管党治党、执政治国的客观需要，始终为党的建设与布局提供制度支撑。
党内法规制度体系，必须依托于不同效力等级的党内法规之间能够成立规范的逻辑关系。按照规范法学的基本理论，这种规范性逻辑关系包括静态秩序关系和动态秩序关系。党内法规的静态秩序关系，指任何一个党内法规的效力都可以上溯到效力等级更高的党内法规，并一直上溯到党内法规的基础规范“党章”，由此不同等级的党内法规构成了一个效力等级井然有序的规范制度体系。党内法规的动态秩序关系，指任何下位等级效力的规范都是由上一等级效力的规范派生而来，从党章开始能够派生出准则、条例，然后依次派生出规则、规定、办法、细则，所有的党内法规都由党章派生来，由此形成党内法规制度发展演化的动态秩序体系。静态体系解决党内法规制度的效力来源问题；动态体系解决党内法规体系产生和发展的合法性问题，即只有根据党章依次制定产生的各个等级的党内法规形态，才是具有合法性根据的党内法规的构成部分。党内法规制度体系本质上是静态体系和动态体系的统一，这种统一性的核心要义在于任何一个党内规范都是党内法规体系中具有正当效力来源和合法性依据的必要组成部分，并由此使得整个党内法规体系成为一个有序合法的统一体。
众多党内法规要构成一个有机统一的和谐整体，必须具有一种交互联系的耦合结构。它所处理的是横向诸领域、纵向各等级之间发挥不同功能的党内法规之间的关联关系，其基本要求是：横向各个党内法规之间衔接良好、配合密切，不能有明显冲突，尽量减少重复性；纵向不同效力等级的党内法规之间，下位党内法规要与上位党内法规保持一致，所有等级的党内法规都要与党章保持一致。为应对党内法规可能出现的漏洞、冲突、不一致和意义模糊问题，党内法规制定条例应当充分发挥其立改废、解释、补充等弥合与协调的作用。
宪法法律是党内法规体系得以最终确立的“外部体系”条件和强制力保障。党内法规作为相对独立自成体系的规范，天然需要国家强制力从外部给它提供制度支持，这一包含国家强制力的外在制度支持就是宪法和法律。党章规定，党必须在宪法和法律范围内活动，这意味着作为主体的党组织的一切组织性活动和规范活动以及作为这种活动产物的制度体系和社会关系都必须符合宪法法律的规定，并受其保障。因此，宪法法律是党内法规体系得以产生、确立和规范运作的“外部体系”条件。
以上5个要素在党内法规体系中的地位与功能有所不同：党作为国家法治建设的坚强领导核心，是党内法规体系得以成立的权力基础和根本前提；党的价值体系是党内法规的灵魂和内在的统摄性要素，也是党内法规体系的实质规范性载体；党内法规制度体系是静态体系和动态体系的有机统一，是党内法规体系得以确立的内在逻辑依据；党内法规应当具备的交互联系的耦合结构，为党内法规体系提供完备的质量衡量标准和系统性要求，在党内法规体系内部有“稳定器”作用；宪法法律是党内法规体系得以最终确立的“外部体系”条件，也是其“合法性”地位的确认证书，并为其划定安全性运作的基本范围。
（作者为山东大学法学院教授）
（责任编辑：金燕)
民主与法制时报 2021-08-27
作者：□特约撰稿 魏治勋
中国共产党历来重视党内法规制度建设，100年来持续推进建章立制，特别是党的十八大以来全面深化党的建设制度改革，形成了比较完善的党内法规体系，为保证全党团结统一、行动一致，提供了坚强有力的制度保障，为依规治党提供了比较完整可靠的规范依据。党内法规，成为“中国之治”的一个独特治理密码，成为彰显中国特色社会主义制度优势的一张金色名片。因此，建构具有逻辑合理性的党内法规体系成为党内法规研究的重要课题之一。
党内法规体系理论建构“学说”
从既有成果看，当前，党内法规体系理论建构的代表性观点有三种：四维结构、三维结构、二维结构。
四维结构有两种代表性观点。一是莫纪宏在《党内法规体系建设重在实效》一文中提出的由“党内法规规范体系”“党内法规实施体系”“党内法规保障体系”“党内法规监督体系”构成的重在突出党内法规建设“实效”的党内法规体系结构。二是宋功德在《党内法规制度体系建设》一文中提出的由“四观”构成的党内法规体系：“外观形态”（党内法规制度体系呈现为一个涵盖全面、主次分明的系统）、“宏观架构”（党内法规是由党章、党中央制定的其他党内法规、中央部委制定的其他党内法规、省级地方党委制定的党内法规、副省级城市和省会城市制定的党内法规构成的“1+4”制度板块交织而成的效力等级体系）、“中观项目”（完善的党内法规制度体系由众多党内法规和规范性文件构成）以及“微观条文”（完善的党内法规制度体系由高质量的党内法规规范聚合而成的有机统一体）。
“三维结构”的代表性观点主要有两种。石伟在《党内法规体系的三维结构》一文中提出的具有“效力位阶”“调整领域”“功能作用”三维结构的党内法规体系，既是一个四级党内法规效力位阶层层递减的结构，又是一个全面贯穿于思想政治、组织人事、作风建设、反腐倡廉、民主集中制建设等方面的多功能组合，还是一个由具有多方面差异化规则功能构成的多元结构体系。侯继虎在《新时代党内法规体系化的法理逻辑与发展路径》一文中认为，党内法规体系化是由党内法规的结构体系化、党内法规的功能体系化和党内法规的适用体系化构成的具有内在逻辑的统一联系体。
“二维结构”理论的代表观点是王旭在《如何建构现代党内法规体系》一文中提出的。王旭认为，党内法规由“内部体系”和“外部体系”构成。“内部体系”，即根据党内立法法形成的党内法规的内在和谐结构；“外部体系”处理的是与国家法律的关系，即党内法规与国家法律共同构成一个妥善衔接、内容和谐的法治规范整体。
以上观点，除“二维结构”外，其他观点均有共同特点：第一，事实的描述性。这些观点都是对现存党内法规制度事实的一种描述。第二，维度的离散性。这些观点所涉及的维度或层面并不产生必然联系。第三，结构的组合性。这些观点不是某种关于党内法规制度体系的逻辑结构概说。它提供了党内法规制度体系相对清晰、明确的“事实性”知识，但并不能真正体现党内法规制度体系的本质属性和规范性。“二维结构”观点对党内法规制度体系的阐述溢出了党内法规范畴，并没有提供关于党内法规制度体系内在逻辑结构的理论阐述，但为正确界定党内法规体系的概念提供了一个重要的外部限制条件。
如何建构合理的党内法规制度体系理论？笔者认为，党内法规作为管党治党的规范体系，体现在形式上是一种具有内在逻辑结构的规范形态，体现在实质上是一种具有明确价值指导的“规范体系”。因此，建构党内法规制度体系理论，不但要考虑到规则体系和逻辑结构，还必须考虑价值体系。当然，作为一种“制度体系”理论，它还必须解决“是一种什么样的因素使得这种规范能够成为一种内在自洽的权威性制度体系”问题。即，党内法规背后必须有一个统一的最高的领导力量，以使其能够成为规范党的统一规范体系，且有能力通过其实现制定、实施、废改、解释等行为。同时，能够在不同层级的党内法规及其规范之间建立起等级性的逻辑关系，以解决党内法规体系内部的效力来源和“合法性”问题。此外，还应当厘定党内法规与宪法法律的关系问题。
建构完善党内法规体系需考量的因素
总体来看，建构完善的党内法规体系，应充分考虑以下几个要素：
党作为国家法治建设的坚强领导核心，是党内法规体系成立的根本前提。任何一个规范体系，成为独立有效的社会规范系统，必须以一个独立统一的最高领导力量为根本前提。因为只有存在一个领导力量，才能够为其规范体系提供作为“根本遵循”的基本法。对法律而言，这个基本法是宪法；对党内法规而言，这个基本法是党章。党内法规体系之所以能够成立，从规范体系内部看，是因为有党的基本法党章存在；党章之所以能够被确立为具有最高效力等级和最高权威性的党内根本大法，是因为其背后有一个统一的、最高的、独立的政治权威——中国共产党。因此，作为国家现代化建设和法治建设坚强领导核心的中国共产党，不但为党内法规体系的确立提供了根本前提，也是其最重要的保障。
党内法规制度体系的成立，必须以统一的价值体系作为其灵魂和内在的统摄性要素。党内法规的首要政治特性是“党性”，而能体现党内法规“党性”的只能是表达了党的价值、理念、性质和目标追求的精神性要素。因此，党内法规作为党的意志的集中体现必须姓“党”。执政党坚持和追求的政治价值也就是党性的集中体现，它贯穿于包括党章和其他党内法规在内的整个制度规范体系之中。这正是党内法规得以成为统一整体的“灵魂”所在，其意义在于党内法规要形成整体化的存在，其关键在于党内法规所承载的价值目标必须一以贯之，从而使得党内法规以及由此结合而形成党内法规体系，能够始终服务于作为执政党的中国共产党管党治党、执政治国的客观需要，始终为党的建设与布局提供制度支撑。
党内法规制度体系，必须依托于不同效力等级的党内法规之间能够成立规范的逻辑关系。按照规范法学的基本理论，这种规范性逻辑关系包括静态秩序关系和动态秩序关系。党内法规的静态秩序关系，指任何一个党内法规的效力都可以上溯到效力等级更高的党内法规，并一直上溯到党内法规的基础规范“党章”，由此不同等级的党内法规构成了一个效力等级井然有序的规范制度体系。党内法规的动态秩序关系，指任何下位等级效力的规范都是由上一等级效力的规范派生而来，从党章开始能够派生出准则、条例，然后依次派生出规则、规定、办法、细则，所有的党内法规都由党章派生来，由此形成党内法规制度发展演化的动态秩序体系。静态体系解决党内法规制度的效力来源问题；动态体系解决党内法规体系产生和发展的合法性问题，即只有根据党章依次制定产生的各个等级的党内法规形态，才是具有合法性根据的党内法规的构成部分。党内法规制度体系本质上是静态体系和动态体系的统一，这种统一性的核心要义在于任何一个党内规范都是党内法规体系中具有正当效力来源和合法性依据的必要组成部分，并由此使得整个党内法规体系成为一个有序合法的统一体。
众多党内法规要构成一个有机统一的和谐整体，必须具有一种交互联系的耦合结构。它所处理的是横向诸领域、纵向各等级之间发挥不同功能的党内法规之间的关联关系，其基本要求是：横向各个党内法规之间衔接良好、配合密切，不能有明显冲突，尽量减少重复性；纵向不同效力等级的党内法规之间，下位党内法规要与上位党内法规保持一致，所有等级的党内法规都要与党章保持一致。为应对党内法规可能出现的漏洞、冲突、不一致和意义模糊问题，党内法规制定条例应当充分发挥其立改废、解释、补充等弥合与协调的作用。
宪法法律是党内法规体系得以最终确立的“外部体系”条件和强制力保障。党内法规作为相对独立自成体系的规范，天然需要国家强制力从外部给它提供制度支持，这一包含国家强制力的外在制度支持就是宪法和法律。党章规定，党必须在宪法和法律范围内活动，这意味着作为主体的党组织的一切组织性活动和规范活动以及作为这种活动产物的制度体系和社会关系都必须符合宪法法律的规定，并受其保障。因此，宪法法律是党内法规体系得以产生、确立和规范运作的“外部体系”条件。
以上5个要素在党内法规体系中的地位与功能有所不同：党作为国家法治建设的坚强领导核心，是党内法规体系得以成立的权力基础和根本前提；党的价值体系是党内法规的灵魂和内在的统摄性要素，也是党内法规体系的实质规范性载体；党内法规制度体系是静态体系和动态体系的有机统一，是党内法规体系得以确立的内在逻辑依据；党内法规应当具备的交互联系的耦合结构，为党内法规体系提供完备的质量衡量标准和系统性要求，在党内法规体系内部有“稳定器”作用；宪法法律是党内法规体系得以最终确立的“外部体系”条件，也是其“合法性”地位的确认证书，并为其划定安全性运作的基本范围。
（作者为山东大学法学院教授）
（责任编辑：金燕)
【康奈尔大学和斯坦福大学的联合研究认为: 氢燃料并不清洁】
在航运业持续关注减少温室气体排放的同时，氢燃料被视为未来能源转型的重要工具。具体而言，蓝色氢气因其在生产中提供的灵活性而被视为一种有前途的船舶燃料，无论是在技术上还是在经济上。在可再生电力不足的情况下，它可以由天然气和碳捕获技术结合生产。
然而，康奈尔大学和斯坦福大学的一项联合研究，已发表在《能源科学与工程杂志》上，提供了突破性的证据，证明蓝色氢气的生产比使用目前的化石燃料造成更多的温室气体排放。
根据作者罗伯特·霍沃斯和马克·雅各布森说法，用于生产蓝色氢气的碳捕获和储存技术，无法捕获逃逸的甲烷和上游排放的二氧化碳。因此，蓝色氢气的温室气体排放量比燃烧天然气或煤炭高20%以上，比燃烧柴油供热高60%。
国际能源署（IEA）估计，目前的年二氧化碳捕获能力为4000万吨。
研究报告的结论是：“如果生产过程由可再生电力驱动，那才是真正通往“绿色 ”蓝氢的道路，而支持这种生产的技术仍处于起步阶段。”
4月，世界银行发布了一份关于零碳燃料潜力的报告，认为绿色氨和氢为最合适的燃料。此外，世界银行表示，开始使用蓝色氨或氢生产零碳船用燃料在经济上是有益的。然而，这可能会给燃料基础设施带来“资产搁浅”的风险，因为它们的永久使用需要仔细评估。
随着世界上大多数政府采取雄心勃勃的减排目标，氢市场正在获得牵引力。具体而言，海湾地区的产油国已经在探索成为氢工业关键供应商所需的行动。
与此同时，以中国、日本和韩国为首的亚太地区正日益成为潜在的氢气市场，其灰蓝绿战略更加多样化，符合海湾地区有抱负的氢气出口国的目标。
尽管如此，考虑到甲烷泄漏和蓝色氢气生产中的次优碳捕获技术，脱碳辩论将保持两极分化，至少在短期内如此。
英国气候变化委员会碳预算负责人戴维·乔夫在对这项研究做出回应时说，“该报告的计算结果可能代表了一种情况，即蓝色氢气做得不好，没有任何合理的法规。"受到良好监管和监测的化石气体生产可以实现低得多的甲烷泄漏率。自热重整应该能够实现远远超过90%的捕获率。”
英国在其能源转型议程中推广蓝色氢的国家名单中名列榜首。
在航运业持续关注减少温室气体排放的同时，氢燃料被视为未来能源转型的重要工具。具体而言，蓝色氢气因其在生产中提供的灵活性而被视为一种有前途的船舶燃料，无论是在技术上还是在经济上。在可再生电力不足的情况下，它可以由天然气和碳捕获技术结合生产。
然而，康奈尔大学和斯坦福大学的一项联合研究，已发表在《能源科学与工程杂志》上，提供了突破性的证据，证明蓝色氢气的生产比使用目前的化石燃料造成更多的温室气体排放。
根据作者罗伯特·霍沃斯和马克·雅各布森说法，用于生产蓝色氢气的碳捕获和储存技术，无法捕获逃逸的甲烷和上游排放的二氧化碳。因此，蓝色氢气的温室气体排放量比燃烧天然气或煤炭高20%以上，比燃烧柴油供热高60%。
国际能源署（IEA）估计，目前的年二氧化碳捕获能力为4000万吨。
研究报告的结论是：“如果生产过程由可再生电力驱动，那才是真正通往“绿色 ”蓝氢的道路，而支持这种生产的技术仍处于起步阶段。”
4月，世界银行发布了一份关于零碳燃料潜力的报告，认为绿色氨和氢为最合适的燃料。此外，世界银行表示，开始使用蓝色氨或氢生产零碳船用燃料在经济上是有益的。然而，这可能会给燃料基础设施带来“资产搁浅”的风险，因为它们的永久使用需要仔细评估。
随着世界上大多数政府采取雄心勃勃的减排目标，氢市场正在获得牵引力。具体而言，海湾地区的产油国已经在探索成为氢工业关键供应商所需的行动。
与此同时，以中国、日本和韩国为首的亚太地区正日益成为潜在的氢气市场，其灰蓝绿战略更加多样化，符合海湾地区有抱负的氢气出口国的目标。
尽管如此，考虑到甲烷泄漏和蓝色氢气生产中的次优碳捕获技术，脱碳辩论将保持两极分化，至少在短期内如此。
英国气候变化委员会碳预算负责人戴维·乔夫在对这项研究做出回应时说，“该报告的计算结果可能代表了一种情况，即蓝色氢气做得不好，没有任何合理的法规。"受到良好监管和监测的化石气体生产可以实现低得多的甲烷泄漏率。自热重整应该能够实现远远超过90%的捕获率。”
英国在其能源转型议程中推广蓝色氢的国家名单中名列榜首。
【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
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）。
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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
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