文章来源:中国科学报 甘晓 孙爱民 发布时间:2013-01-25

中国科学报 孙爱民 发布时间:2012-06-21

文章来源:中国科学报 郭爽发布时间:2015-08-03

中科院地理资源所博士生张兵:

“白洋淀的那芦花,白洋淀的水,你那迷人的风光像苏杭一样美。”一首名为《白洋淀好风光》的歌曲唱出了被誉为“北国江南”的白洋淀的美,芦苇与水是这片位于冀中平原的湿地的名片。而今,白洋淀的芦苇依旧婆娑,可与芦苇相伴的水却早已不再“烟波浩渺”,甚至已不再是本地的水。

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“老百姓需要我们的研究结果”

近日,由中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室研究员宋献方带队的研究小组,完成了对白洋淀水域污染状况的调查,《中国科学报》随行进行采访。

宋献方

对中国科学院地理科学与资源研究所博士生张兵来说,野外调查已经不是一件新鲜事了。

“现在的白洋淀正在变小、变黑。”经过十几天的调研,中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室研究员宋献方肯定地告诉《中国科学报》记者。

“水是一个永恒的话题。从古至今,我们的生活离不开水,她给了我们生命,也给过我们苦难。我们要解决问题,更好爱护她。”

一线的水质调查“兵”

白洋淀是河北省最大的淡水湖泊,由143个大小湖泊和3700多条沟壕组成。这片总面积达336平方千米的水域河淀相通、田园交错、水村掩映,素有华北明珠的美誉,电影《小兵张嘎》曾在一代人心中留下“芦苇婆娑、荷香暗送”的景象。

说这话的人叫宋献方,与“水”打了几十年交道的他,是中科院地理科学与资源研究所所长特别助理、研究员。

《中国科学报》记者曾与张兵一起在被誉为“北国江南”的白洋淀里考察。张兵戴着太阳帽,光脚踩进河泥里。如果不是随身携带高科技仪器,一眼看上去还以为他是一名当地渔民。

在沿岸居民的眼中,今日的白洋淀早已没有了往日的风采。在宋献方的研究团队途经取水样的淀区20多个村庄,所遇村民无不向研究人员抱怨河水的污染与淀区的萎缩。

他向记者讲述了他与水的故事。

张兵将系着绳子的水桶扔到河里,再拉回脚下,一次取水就完成了。

皇家88平台注册,九条支流干了七条

从找水到防水

随后的工作便远比取水复杂了。数据检测与记录、刷洗水瓶、装水、贴标签记录、擦洗水瓶,张兵对每个细节都小心翼翼。

在河北省安新县的府河沿岸,科研人员完成了第一次取水样。府河是汇入白洋淀的9条河流之一,“9条河已经干了7条,河道都用来种庄稼。只有府河与拒马河还有水,也快干涸了。”随队的研究人员韩冬梅告诉记者。

“既然选择了这个专业就要时刻牢记,左手是水资源,右手是缺水地区。我毕生所学就是为了寻找水源。”宋献方说。

“哪怕是一个小的失误,整个取水过程都要重来,要不然会影响后期检测数据,进而会影响到这个调研项目。”张兵对记者说。

在府河的第一处取样点,宽达50多米的河道里缓缓流淌着不足10米宽的水流,透过层层水藻,河水里映着雄伟宽阔的府河大桥。这座横跨府河的大桥下面,如今是一眼望不到头的麦田。

15岁考上大学,19岁大学毕业。当他还是个青葱少年时,就已经开始与水结缘。

野外调查是一项艰苦的工作。张兵最远到过黑龙江抚远的东方第一哨。

白洋淀水主要有两个来源,一是河流的汇入,二是地下水的汇入,这里曾经是“地下水的出口”。自1958
年起,上游陆续兴建的水库使白洋淀水资源补给中断,加上连年干旱,降雨量减少,以及工农业、生活用水的增加,造成白洋淀水位持续下降。

大学毕业后,宋献方服从分配到了煤矿院校。煤矿生产最怕水和火,“当时我所在的煤炭部矿业学院水研究的核心就是在矿井工作时如何防范突然的来水。”于是,他从“找水”转向了“防水”,从此便一发不可收拾。

一次在黄土高坡的野外工作让他印象深刻。2009年7月的一天,天下着雨。张兵背着实验仪器行进在前往取样点的路上。

有研究数据显示,20 世纪50 年代,白洋淀平均水位为9.1米,水量为5.
3亿立方米;到了60 年代,水位下降到8. 27米,水量减少到3.
3亿立方米;70年代,水位下降到7. 9米,水量减少到2.
1亿立方米;1992年,水位降到6. 98米,蓄水量只有2. 01亿立方米。

宋献方说自己是幸运的,真正接触到地理水文学理论,是在日本筑波大学。这是日本地理学的摇篮,在这里他遇到了影响他科研生涯的导师、国际著名水文学家榧根勇教授,也在这里,他有幸结识了中国的地理水文学大家刘昌明院士。

“黄土有一个特征,不下雨时比较坚硬,一下雨就容易塌陷,被水冲走。”路途中,张兵的鞋子几乎都陷进了已经变成泥的黄土中,到达目的地时几乎变成了一双“泥鞋”。当天晚上,迎接他的是一座窑洞。

白洋淀水位、水量的减少,直接影响到沿岸居民的饮水与灌溉,也改变了沿岸的景观。在安新县东向阳村,村民告诉记者,村里近万亩农田在30多年前大部分都是白洋淀的淀区。

“这两位先生是推动两国水文学交流的先行者。”宋献方说。日本是个岛国,地质比较简单,所以理科学者主要从地理的角度来研究水问题。在这里也奠定了他现在的研究基础。

回忆起这次“狼狈”的经历,他仍然微笑着摇头,说:“这点辛苦算什么。”

“我们小时候都在淀里游泳捉鱼,两丈深的河水清澈见底,伸手就能摸到鱼。”在府河边,一位农民指着河水说。村民所指的河里,一群鸭子正在嬉戏,泛起的黑水与臭味让围观的农民瞬间散开。

说起为什么回国,宋献方很坦诚。“纵观当时的学术界,只有中科院地理所几十年如一日地研究水文学,还有刘昌明院士领导,我毫不犹豫地选择了地理所。”

“整个团队都在互相帮助,共同进步。”他解释。

有着3000多人口的东向阳村位于府河的东侧,村里的墙上到处可见打井的广告。20多年前,这里的村民多以打鱼与养殖为生。如今,东向阳村村民人均有3亩多耕地,大多用来种植小麦。正值麦收季节,农民们大都在曾是荷叶连绵的麦地里抢收。

他所言不虚,中国现代水文地理学是1950年以后逐渐发展和成长起来的。1958年,中科院地理所便成立了水文研究室,在刘昌明等先生的带领下,一直发展至今,欣欣向荣。

导师宋献方曾在日本留学,带回了日本人的许多优秀品格,比如勤奋和严谨。实验室里许多事情,他都亲力亲为,这给了张兵很多前进的力量。

河流水量的减少直接影响到了白洋淀淀区的水位。近年来,白洋淀淀区的水位不断下降,水量逐年减少,从上世纪60年代开始,白洋淀发生了十多次“干淀”。

从“天问”到现代水文学

从一而“钟”水问题

据村民回忆,上世纪80年代“干淀”的时候,“淀区都能走汽车,养鱼的水淀都种上了玉米”。

采访中,只要谈到他的本行,宋献方就开始滔滔不绝,如数家珍。他告诉记者,水文学是地球科学的一个重要分支,我国对于水文的研究可追溯到先秦时期。

时间倒回到2002年高考前。尽管在考试冲刺阶段,张兵仍然保持每天看报的习惯。就在那时,几篇关于水土流失和水污染的报道,让年轻的张兵不由得为我国的水资源、水问题捏了一把汗。

“这里,这里,还有这一大片,如今都已经没有水了。”在府河边,宋献方指着地图对记者说,“如果不综合整治的话,未来几年很可能再次‘干淀’。”

“我国最早提出水循环说的是屈原。他提出水神共工勃然大怒,东南大地为何侧倾?九州大地如何安置?河流山谷怎样疏浚?东流之水总不满溢,谁知这是什么原因?这被称为‘天问’。”说起他们的“祖师爷”,宋献方总是激情澎湃。

最终,他毫不犹豫地选择了与此相关的专业。这次选择,几乎决定了他人生的未来之路。“报纸上那些污染的河流、湖泊的照片,那些描述污染的字句,让我觉得这件事很重要。”他说,“于是我就去做了。”

鱼没了、鸟少了

“而现代水文学是指水的分布,物理变化、化学变化及应用。”宋献方说。1987年《中国大百科全书》提出水文科学是“关于地球上水的起源、存在、分布、循环运动等变化规律和运用这些规律为人类服务的知识体系”,而他就是研究这些的人。

随后的7年中,张兵大学本科和硕士阶段都在西南大学进行水土保持与荒漠化防治专业的学习。

在位于淀边的大淀头村,朱孝春撑着自家的木船带着研究人员与记者考察了周边的水域。朱师傅今年60多岁,黝黑的额头上挂满了深深的皱纹。这位“打小就在水淀子里长大”的老人以前是这里的养鱼专业户,和儿子养了5年鱼,已经盖起了两层小楼。小楼外侧贴着白色瓷砖,这在农村是富有的象征。

水污染才是头号杀手

“7年,我几乎跑遍了整个重庆地区。”他说,“硕士毕业的时候,觉得自己还有空间和精力去为整个中国的水问题做点事情。”

“盖楼花了30多万,养了几年鱼就挣出来了。”谈起创业发家的那几年,老头儿喜上眉梢,手里熟练地卷着自家种的旱烟。

“多年以来,我国乃至世界对于水的研究不曾停歇,研究的方法也一直在变,唯一不变的是,水是容不得半点污染的。而且地下水的污染要比地表水的污染更加可怕。”宋献方说。

怀揣着这个梦想,他选择中科院地理所进行深造。当时,面试他的正是中科院地理所研究员陆地水循环及地表过程重点实验室常务副主任宋献方。

随着淀区水量的减少及水质的恶化,从前“撒点鱼苗就见长,根本不用喂饲料”的“美事”一去不复返,村里的几家养鱼大户纷纷撤掉了围在淀区的围子,为了维持生计,大部分年轻人都到了天津加入了专业的捕捞公司。朱孝春的儿子也不例外。

水循环的直径包括地上300公里到地下600公里,涵盖了气态水、蓝水、绿水等等。在这么大的空间内,一丝的污染都会影响整个水的循环。

宋献方的实验室主要研究水循环与水文过程,地下水污染是很重要的一个方向。“宋老师问我,为什么要从地表水转向地下水。”张兵回忆起三年前的这一幕仍历历在目,“我当时说,在中国,不仅地表水污染很严重,现在地下水污染的问题也日益突出,有责任对这个领域做相关的工作。”

儿子外出打工后,朱孝春靠给游客撑船赚点养老钱。“每年旅游旺季能赚到七八千块钱,自己养老是没问题,可是跟以前相比还是一个天上一个水下哦。”如今,家旁边的淀子越来越小,当地政府开始整治淀区的旅游环境,私家船禁止进入旅游区。

据了解,“绿”水是进入大气的不可见水汽。生产性的“绿”水被定义为植物的蒸腾量,它直接影响植物的生物量。非生产性的“绿”水为土壤蒸发和截留蒸发。因此“绿”水相当于常用的术语——蒸散发。而“蓝”水是在地表和地下运动的可见液态水流,即地表径流和地下径流。“蓝”水可以是小溪、溪谷和河流的地表径流,亦可以是补给地下水含水层的地下径流。

显然,除了专业水平上的判断,宋献方对张兵的“责任论”非常满意,收下了这位对水问题从一而终的弟子。

“淀子干了的话,我就彻底失业喽。”撑了一辈子船的朱老汉感叹道。

“华北的地下水超采,目前有很多不恰当渲染,深部地下水不像浅层地下水那样容易疏干,也不易受到污染,它像一个压缩包一样储存在里面,虽然压力变化,但依旧处于饱和状态,深部地下水补给机制仍然不明,当然污染物不易渗透。”宋献方说。地下水超采就会使地下水失去天然平衡,地面的污染水与地下水交换,形成污染,这种污染是不可逆的。

做有责任的科研工作者

紧挨朱老汉村子的八达淀,如今水域最深处不过3米,大部分水域只有1米左右,淀区被3米多高的芦苇与纵横几十条的堤坝分成了散落的小水泊。“以前这里都望不到头,河水都能看见底。”朱师傅告诉记者,“如今这里的水都不是白洋淀的水了。”

据不完全统计,全国目前已形成地下水超采区164个,漏斗总面积达18万平方公里,其中严重超采区面积8.9万平方公里,占超采区总面积的42.3%。多年平均超采地下水67.8亿立方米。

第一次野外调查的目的地是陕西榆林市岔巴沟流域。一直生活在南方的张兵一开始对这次出野外很期待。

据了解,为了避免白洋淀再次“干淀”,当地政府在每年的秋后从各地调水注入淀区,周边的水库也开闸放水引入淀区,“每年仅从黄河调水就达一亿多立方米。”宋献方告诉记者。

“地下水超采固然是问题,但更大的问题是地下水的污染,目前的数据还不足以定量刻画地下水污染情况。”宋献方强调,截至2014年全国工业、城市废污水等排放总量约700亿吨,经过集中处理达标的只有382亿吨,有许多未经处理或处理尚未达标就排入江河或用于农业灌溉。

到达目的地后的情景着实让张兵有些震惊。位于黄土高原的这座小村子极度缺水,即使在所谓“七下八上”的降雨季节,农民开凿的一口80多米深的井仍然干枯。“我们把井绳完全放开了,都取不到一滴水。”他说。并且,“他们每天只能吃两顿饭”。

当被问及八达淀还有没有鱼时,朱老汉说:“早就没有鱼了,水里没有水草了,除非养鱼的网箱里边有,连吃鱼的鸟也少多了。”

水资源供需失衡亟须解决。但水生态环境恶化问题更为严重,水体污染,北方河流断流情况加剧,局部地区地下水大量超采,对生态环境关注不够,经济发展挤占生态用水,使生态环境不断恶化。

在野外调查中,张兵发现,在农村各种生活垃圾被随意地丢弃。“不同于容易处理的点污染,生活垃圾是面源污染,非常难治理。一下雨,有害物质就浸入地下水了。”对此,他忧心忡忡。

有研究数据表明,近20 年来,白洋淀的环节动物、软体动物、节肢动物由35
种减少为25种,鱼类资源由16 科54 种减少为12 科35
种,许多种类已经消失;维管植物由26
科34种,变成目前几乎只有芦苇,其他水生植物几乎绝迹。

“如何解决水的问题?要以解决北方资源型缺水、南方水质型缺水为契机,将水资源合理开发与节约利用摆在突出的位置,实现水资源的合理配置和提高水的利用率,搞好节约用水和水资源保护,全面提高水资源管理现代化和信息化水平。”宋献方说,“不论如何,水研究是我永恒的追求。”

每出一次野外,张兵都深有感触,缺水、水污染、生态环境恶化,是我国很多地区都存在的问题。作为一个科研工作者,如何从科学研究的角度去解决这些问题,他一直都在思考。

白洋淀变成“绿洋淀”

(原载于《中国科学报》 2015-08-03 第7版 学人)

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