联合国副秘书长兼欧洲经济委员会执行秘书阿尔加耶罗娃近日发表文章表示，今年北半球多个地区，包括北美、西伯利亚和地中海国家经历了异常炎热和干燥的天气，随之而来的是有记录以来最大的野火。土耳其和希腊的火灾面积分别是平均水平的8倍和12倍。来自俄罗斯西伯利亚北部被森林覆盖的萨哈共和国的有毒烟雾飘到了北极。在全球范围内，野火烟雾估计每年造成超过33万9000人过早死亡，远远超过那些直接在大火中丧生的人。
阿尔加耶罗娃表示，虽然野火是许多环境的自然组成部分，对于清除枯死的林下植物、恢复养分和再生土壤至关重要，但科学家警告说，由于气候变暖，野火的严重程度和规模将会增加，并远远超出通常的火灾季节。更大的野火会释放大量温室气体，进而加剧#气候变化#，这可能会加速富含甲烷的永久冻土的融化，从而显著影响生态系统的长期再生能力。
阿尔加耶罗娃表示，健康的森林在减缓气候变化及其影响方面具有巨大潜力。森林不仅对稳定全球气候和提供木材产品至关重要。它们还为农村和土著社区提供生计，并为许多物种提供栖息地。为了提供所有这些基本服务，生态系统需要有足够的抗御能力来应对火灾等挑战。森林景观恢复可以成为提高森林复原力和降低野火负面影响的有效工具。
了解更多信息：https://t.cn/A6IQqpY5
Unsplash/Fabian Jones：一名消防员正在试图扑灭森林野火。（资料图片）
阿尔加耶罗娃表示，虽然野火是许多环境的自然组成部分，对于清除枯死的林下植物、恢复养分和再生土壤至关重要，但科学家警告说，由于气候变暖，野火的严重程度和规模将会增加，并远远超出通常的火灾季节。更大的野火会释放大量温室气体，进而加剧#气候变化#，这可能会加速富含甲烷的永久冻土的融化，从而显著影响生态系统的长期再生能力。
阿尔加耶罗娃表示，健康的森林在减缓气候变化及其影响方面具有巨大潜力。森林不仅对稳定全球气候和提供木材产品至关重要。它们还为农村和土著社区提供生计，并为许多物种提供栖息地。为了提供所有这些基本服务，生态系统需要有足够的抗御能力来应对火灾等挑战。森林景观恢复可以成为提高森林复原力和降低野火负面影响的有效工具。
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Unsplash/Fabian Jones：一名消防员正在试图扑灭森林野火。（资料图片）
#哈尔滨发布#【骑着骑着 没“道”了 慢行交通系统发展需提速】
2017年共享单车刚登陆哈尔滨，一共投放了8000辆，到今年已增加至10万辆。这个数字还不包括一些市民购买的属于自己的个性化自行车。
随着自行车成为主要的慢行交通工具，近日，记者调查发现，相对于已增加了十多倍的单车，自行车道增长速度略显滞后。
一直关注慢行交通系统发展的哈尔滨市政协委员、东北林业大学交通研究中心主任裴玉龙教授认为：《城市步行和自行车交通系统规划设计导则》中规定，当道路空间不足时，应优先保证人行道和自行车道宽度以及隔离设施。目前，哈尔滨自行车道处于不足的状态。
建设
设置绿色特别通道 骑行人享特别“优待”
为了提倡绿色出行，近年来，哈尔滨市在多条路段建设慢行交通配套设施。在一些街路上，新施划的自行车道特别醒目，让骑行者感觉安全又舒适。
记者看到，南岗区的学府路旁设置了绿色的专用自行车道，严禁机动车驶入或占用。这个区域有多所大学，作为骑车大军的主力之一，大学生们对这条自行车道交口称赞。
道里区的安阳路进行改造拓宽后，路面上不仅设置了自行车道，还在自行车道外侧施画了机动车的停车位，目的是为了防止路边停车占据自行车道。
道里区的新阳路，自行车道与公交车道全程并行，两者互不干扰。新阳路是一条南北向的交通要道，早晚高峰时机动车道经常会形成拥堵，而自行车道几乎不受影响。
南岗区的红博转盘道，周边画了一圈的绿色自行车道。自行车沿着绿道走，可以安全地到达自己想去的路口，同时也可以防止骑车人对机动车的通行造成干扰。
问题
主要街路 自行车道缺失 骑车人没有“安全感”
记者在采访中发现，市区内还有许多街路存在着自行车道缺失、宽度不够等问题，让骑车人感觉既不方便也不安全。
哈尔滨市市民张先生每天骑自行车上班，经过南岗区的大直街、和兴路。他说，从大直街拐入和兴路时可以走自行车道，而骑行几十米后，前方就没有“道”了，他只能在最外侧的机动车道上骑行，旁边不断有汽车驶过，感觉很危险。记者实地看到，和兴路从清滨路至哈平路间的近3公里路段，都没有设置自行车道，一些骑自行车的市民只能跟机动车抢道。
类似的情况，记者在其他一些主要街路上也能看到：
南岗区的西大直街，在哈工大西侧，道边都设有两米宽的专用自行车道，方便市民骑行；而在哈工大东侧，自行车道变得只有半米宽，再往前越来越窄，直到消失。而东大直街几乎全程都没有自行车道。
南岗区的中山路，从红军街骑行过来时自行车道还挺宽，可是骑着骑着就发现前方自行车道已经与公交车专用道合在了一起，自行车只能在公交车道上骑行。
哈西地区的和谐大道、哈尔滨大街、哈西大街以及连接哈西、道里的职工街，尽管道路都非常宽阔，但却都没有设置自行车道。在这些街路上，骑自行车的市民只能占据一条机动车道骑行。
自行车道 挤上人行道 “人非共板”不推荐
近日，哈尔滨市道里区友谊西路公路大桥至何家沟入江口之间的人行道上施划了一条两米宽的红色自行车道，每天许多市民骑车从这里经过。年近七旬的老李家住群力，退休后喜欢骑着自行车到处转转，看看城市里的风景。他说，以前骑车从友谊西路经过的时候，或者骑上了机动车道，或者在人行道上骑行。友谊西路上车流量非常大，车速也很快，自行车在机动车道上经过的时候，极易发生刮蹭事故；而在人行道上骑行的时候，又常常招致行人的白眼。现在有了专用的自行车道，骑行的时候更加安全了。
经常从这条路上经过的驾驶员们也很高兴：自行车在机动车道上骑行，会导致机动车通行效率降低，而现在骑车人有了专用的车道，道路顺畅多了。
对于这条自行车道，每天晚上来到这里跳广场舞的大妈们却有不同的意见：供行人走的道路就不该让自行车骑行。她们在跳舞的时候毫不客气地把自行车道给占上了，骑自行车的市民只得绕行。
群力新区有部分路段也采取了“人非共板”的方式，但由于数量不多，彼此不连通，缺少自行车道标牌或路面标识，长期被机动车停车占用等原因，使用效率较低。
记者向哈市的交管部门询问，人行道上是否可以设置自行车道？得到了回复是：可以，但前提条件是人行道必须足够宽，而且不能影响行人的正常通行。
解析
并非所有道路 都应设自行车道 自行车道与人行道 应分开设置
城市里所有道路都应施划自行车道吗？就此，记者采访了哈尔滨市政协委员、东北林业大学交通研究中心主任裴玉龙教授。裴教授说，分以下情况：
应设置自行车道：城市相邻功能组团之间和组团内部通行条件较好，市民通勤联络的主要通道，以及以生活性主干路、两侧开发强度较高的快速路辅路和自行车流量较大的次干路两侧应设置自行车道。
少设或不设自行车道：两侧开发强度不高的快速路辅路、交通性主干路，以及城市外围地区、工业区等人流活动较少的各类道路可以少设置或者不设自行车道。
此外，公园、滨水、绿地等开敞空间，应该设置独立的自行车绿道，方便居民休闲、健身和出行。
裴玉龙教授说：人非（非机动车）共板是目前标准规范或导则等指引文件所不推荐的。一般来说，自行车道与人行道应分开隔离设置，自行车道应设置于车行道两侧。但对于行人和自行车较少、道路红线受限的路段，以及一些江畔、公园等观光游玩的场所，也可以采取自行车道与人行道共板设置的方式，两个区域铺设不同材质或颜色的路面砖，以引导行人与自行车各行其道，降低他们之间的干扰，保证通行安全。
“近几年哈尔滨市共享单车、送外卖和快递的电动车等非机动车的数量增长快、使用频率高，它们闯信号、逆行、在机动车流中穿行现象普遍，由此带来的交通管理问题十分严重，不够完善的非机动车道（自行车道）系统是导致上述问题的原因之一。”裴玉龙教授对此深表担忧。
调查
核心商业区 市民聚集区 自行车道网络密度低
裴玉龙教授指出，目前，哈尔滨自行车道处于不足的状态，通过对哈尔滨市主城区的部分人流密集、情况复杂的片区开展自行车交通设施调查，所得数据没有达到住房城乡建设部《城市步行和自行车交通系统规划设计导则》中的建议标准。例如，目前中央大街、秋林商圈片区的自行车道网络密度就远没有达到导则中对这类城市核心商业区、市民聚集区的建议密度12-18km/km^2。
黑龙江省住房城乡建设厅在2014年6月转发《城市步行和自行车交通系统规划设计导则》时明确要求，新建及改扩建城市主干道、次干道，要设置自行车道，不按规划建设自行车道的项目，城市建设主管部门不予办理施工许可手续。
2018年5月建设的哈尔滨市连接道里区群力新区至南岗区哈西新区的武威路是一条双向八车道，这样一条路面宽阔，中间还设有大面积绿化带的道路，却没有设置专用自行车道，不知道它是否属于城市主干道、次干道的序列。
记者在采访中观察发现，一条自行车道只需一米半至两米的宽度就够用，许多没有设置自行车道的街路其实并不缺少这点空间，也不会因为设自行车道而对机动车或行人的通行造成过多的影响。可是在实际操作中，还是有一些建设单位没有充分重视，并未将其列入必选项。
裴玉龙教授说，《城市步行和自行车交通系统规划设计导则》中规定，当道路空间不足时，应优先保证人行道和自行车道宽度以及隔离设施。在保证道路横断面各分区最小宽度以及道路绿地率要求的前提下采取弹性设计，依照中央隔离带及机动车道、绿化带、建筑前区、公交站台或出租车等候点处的设施带、公交站台以外的设施带的次序缩减空间。
建议
合理配置 整合提高骑行安全 构建自行车慢行 立体交通系统
目前，哈尔滨市地铁线路覆盖率不足，快速公交等新兴的公共交通方式没有得到推广，常规公交是公共交通出行的主体，可以说哈尔滨市地面交通压力较大。加之机动车停车泊位规模不足，路内外违法停车现象严重，使得道路资源的竞争更加激烈，如何合理配置与整合机动和非机动交通资源对哈尔滨来说是一个挑战。
哈尔滨的冬季太冷，不适于室外骑车，而共享单车投放的时间也就半年左右，自行车道会有很长时间处于闲置状态。
对此，裴玉龙教授告诉记者，相关研究表明，如果自行车道足够安全和舒适，冬季会有更多的人选择自行车，就像加拿大，虽然他的气候要比美国冷得多，但骑车率比美国高很多。这给哈尔滨一个启示，即足够好的自行车道可以抵消不利的气候条件对自行车骑行者的影响，因此哈尔滨应设置路网密度高、连续畅达的交叉口、足够宽的自行车道，以鼓励更多的人骑行自行车。
除了传统的方法以外，哈尔滨在布设自行车道时，还应充分考虑温度、风、日照等气候因素，构建可供自行车通行的、封闭的立体交通系统，充分挖掘防风林、挡风建筑物及居民小区内部路网的自行车交通潜力，采用非对称式的自行车道，即在阴影面积小的一侧设置双向自行车道，为骑行者获取更多阳光下的街道空间，提高骑行的舒适性。
2017年共享单车刚登陆哈尔滨，一共投放了8000辆，到今年已增加至10万辆。这个数字还不包括一些市民购买的属于自己的个性化自行车。
随着自行车成为主要的慢行交通工具，近日，记者调查发现，相对于已增加了十多倍的单车，自行车道增长速度略显滞后。
一直关注慢行交通系统发展的哈尔滨市政协委员、东北林业大学交通研究中心主任裴玉龙教授认为：《城市步行和自行车交通系统规划设计导则》中规定，当道路空间不足时，应优先保证人行道和自行车道宽度以及隔离设施。目前，哈尔滨自行车道处于不足的状态。
建设
设置绿色特别通道 骑行人享特别“优待”
为了提倡绿色出行，近年来，哈尔滨市在多条路段建设慢行交通配套设施。在一些街路上，新施划的自行车道特别醒目，让骑行者感觉安全又舒适。
记者看到，南岗区的学府路旁设置了绿色的专用自行车道，严禁机动车驶入或占用。这个区域有多所大学，作为骑车大军的主力之一，大学生们对这条自行车道交口称赞。
道里区的安阳路进行改造拓宽后，路面上不仅设置了自行车道，还在自行车道外侧施画了机动车的停车位，目的是为了防止路边停车占据自行车道。
道里区的新阳路，自行车道与公交车道全程并行，两者互不干扰。新阳路是一条南北向的交通要道，早晚高峰时机动车道经常会形成拥堵，而自行车道几乎不受影响。
南岗区的红博转盘道，周边画了一圈的绿色自行车道。自行车沿着绿道走，可以安全地到达自己想去的路口，同时也可以防止骑车人对机动车的通行造成干扰。
问题
主要街路 自行车道缺失 骑车人没有“安全感”
记者在采访中发现，市区内还有许多街路存在着自行车道缺失、宽度不够等问题，让骑车人感觉既不方便也不安全。
哈尔滨市市民张先生每天骑自行车上班，经过南岗区的大直街、和兴路。他说，从大直街拐入和兴路时可以走自行车道，而骑行几十米后，前方就没有“道”了，他只能在最外侧的机动车道上骑行，旁边不断有汽车驶过，感觉很危险。记者实地看到，和兴路从清滨路至哈平路间的近3公里路段，都没有设置自行车道，一些骑自行车的市民只能跟机动车抢道。
类似的情况，记者在其他一些主要街路上也能看到：
南岗区的西大直街，在哈工大西侧，道边都设有两米宽的专用自行车道，方便市民骑行；而在哈工大东侧，自行车道变得只有半米宽，再往前越来越窄，直到消失。而东大直街几乎全程都没有自行车道。
南岗区的中山路，从红军街骑行过来时自行车道还挺宽，可是骑着骑着就发现前方自行车道已经与公交车专用道合在了一起，自行车只能在公交车道上骑行。
哈西地区的和谐大道、哈尔滨大街、哈西大街以及连接哈西、道里的职工街，尽管道路都非常宽阔，但却都没有设置自行车道。在这些街路上，骑自行车的市民只能占据一条机动车道骑行。
自行车道 挤上人行道 “人非共板”不推荐
近日，哈尔滨市道里区友谊西路公路大桥至何家沟入江口之间的人行道上施划了一条两米宽的红色自行车道，每天许多市民骑车从这里经过。年近七旬的老李家住群力，退休后喜欢骑着自行车到处转转，看看城市里的风景。他说，以前骑车从友谊西路经过的时候，或者骑上了机动车道，或者在人行道上骑行。友谊西路上车流量非常大，车速也很快，自行车在机动车道上经过的时候，极易发生刮蹭事故；而在人行道上骑行的时候，又常常招致行人的白眼。现在有了专用的自行车道，骑行的时候更加安全了。
经常从这条路上经过的驾驶员们也很高兴：自行车在机动车道上骑行，会导致机动车通行效率降低，而现在骑车人有了专用的车道，道路顺畅多了。
对于这条自行车道，每天晚上来到这里跳广场舞的大妈们却有不同的意见：供行人走的道路就不该让自行车骑行。她们在跳舞的时候毫不客气地把自行车道给占上了，骑自行车的市民只得绕行。
群力新区有部分路段也采取了“人非共板”的方式，但由于数量不多，彼此不连通，缺少自行车道标牌或路面标识，长期被机动车停车占用等原因，使用效率较低。
记者向哈市的交管部门询问，人行道上是否可以设置自行车道？得到了回复是：可以，但前提条件是人行道必须足够宽，而且不能影响行人的正常通行。
解析
并非所有道路 都应设自行车道 自行车道与人行道 应分开设置
城市里所有道路都应施划自行车道吗？就此，记者采访了哈尔滨市政协委员、东北林业大学交通研究中心主任裴玉龙教授。裴教授说，分以下情况：
应设置自行车道：城市相邻功能组团之间和组团内部通行条件较好，市民通勤联络的主要通道，以及以生活性主干路、两侧开发强度较高的快速路辅路和自行车流量较大的次干路两侧应设置自行车道。
少设或不设自行车道：两侧开发强度不高的快速路辅路、交通性主干路，以及城市外围地区、工业区等人流活动较少的各类道路可以少设置或者不设自行车道。
此外，公园、滨水、绿地等开敞空间，应该设置独立的自行车绿道，方便居民休闲、健身和出行。
裴玉龙教授说：人非（非机动车）共板是目前标准规范或导则等指引文件所不推荐的。一般来说，自行车道与人行道应分开隔离设置，自行车道应设置于车行道两侧。但对于行人和自行车较少、道路红线受限的路段，以及一些江畔、公园等观光游玩的场所，也可以采取自行车道与人行道共板设置的方式，两个区域铺设不同材质或颜色的路面砖，以引导行人与自行车各行其道，降低他们之间的干扰，保证通行安全。
“近几年哈尔滨市共享单车、送外卖和快递的电动车等非机动车的数量增长快、使用频率高，它们闯信号、逆行、在机动车流中穿行现象普遍，由此带来的交通管理问题十分严重，不够完善的非机动车道（自行车道）系统是导致上述问题的原因之一。”裴玉龙教授对此深表担忧。
调查
核心商业区 市民聚集区 自行车道网络密度低
裴玉龙教授指出，目前，哈尔滨自行车道处于不足的状态，通过对哈尔滨市主城区的部分人流密集、情况复杂的片区开展自行车交通设施调查，所得数据没有达到住房城乡建设部《城市步行和自行车交通系统规划设计导则》中的建议标准。例如，目前中央大街、秋林商圈片区的自行车道网络密度就远没有达到导则中对这类城市核心商业区、市民聚集区的建议密度12-18km/km^2。
黑龙江省住房城乡建设厅在2014年6月转发《城市步行和自行车交通系统规划设计导则》时明确要求，新建及改扩建城市主干道、次干道，要设置自行车道，不按规划建设自行车道的项目，城市建设主管部门不予办理施工许可手续。
2018年5月建设的哈尔滨市连接道里区群力新区至南岗区哈西新区的武威路是一条双向八车道，这样一条路面宽阔，中间还设有大面积绿化带的道路，却没有设置专用自行车道，不知道它是否属于城市主干道、次干道的序列。
记者在采访中观察发现，一条自行车道只需一米半至两米的宽度就够用，许多没有设置自行车道的街路其实并不缺少这点空间，也不会因为设自行车道而对机动车或行人的通行造成过多的影响。可是在实际操作中，还是有一些建设单位没有充分重视，并未将其列入必选项。
裴玉龙教授说，《城市步行和自行车交通系统规划设计导则》中规定，当道路空间不足时，应优先保证人行道和自行车道宽度以及隔离设施。在保证道路横断面各分区最小宽度以及道路绿地率要求的前提下采取弹性设计，依照中央隔离带及机动车道、绿化带、建筑前区、公交站台或出租车等候点处的设施带、公交站台以外的设施带的次序缩减空间。
建议
合理配置 整合提高骑行安全 构建自行车慢行 立体交通系统
目前，哈尔滨市地铁线路覆盖率不足，快速公交等新兴的公共交通方式没有得到推广，常规公交是公共交通出行的主体，可以说哈尔滨市地面交通压力较大。加之机动车停车泊位规模不足，路内外违法停车现象严重，使得道路资源的竞争更加激烈，如何合理配置与整合机动和非机动交通资源对哈尔滨来说是一个挑战。
哈尔滨的冬季太冷，不适于室外骑车，而共享单车投放的时间也就半年左右，自行车道会有很长时间处于闲置状态。
对此，裴玉龙教授告诉记者，相关研究表明，如果自行车道足够安全和舒适，冬季会有更多的人选择自行车，就像加拿大，虽然他的气候要比美国冷得多，但骑车率比美国高很多。这给哈尔滨一个启示，即足够好的自行车道可以抵消不利的气候条件对自行车骑行者的影响，因此哈尔滨应设置路网密度高、连续畅达的交叉口、足够宽的自行车道，以鼓励更多的人骑行自行车。
除了传统的方法以外，哈尔滨在布设自行车道时，还应充分考虑温度、风、日照等气候因素，构建可供自行车通行的、封闭的立体交通系统，充分挖掘防风林、挡风建筑物及居民小区内部路网的自行车交通潜力，采用非对称式的自行车道，即在阴影面积小的一侧设置双向自行车道，为骑行者获取更多阳光下的街道空间，提高骑行的舒适性。
【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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