今年6月，2024國(guó)際PSIPW獎(jiǎng)名單公布，鄭春苗榮獲專業(yè)單項(xiàng)獎(jiǎng)中的地下水獎(jiǎng)，成為地下水領(lǐng)域第一位華裔獲獎(jiǎng)人。
PSIPW獎(jiǎng)全稱沙特蘇丹阿卜杜勒王子國(guó)際水獎(jiǎng)（The Prince Sultan Bin Abdulaziz International Prize for Water），旨在表彰在水研究領(lǐng)域作出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家和研究機(jī)構(gòu)。PSIPW獎(jiǎng)包括創(chuàng)新獎(jiǎng)和四項(xiàng)專業(yè)單項(xiàng)獎(jiǎng)，涵蓋整個(gè)水研究領(lǐng)域。
鄭春苗現(xiàn)任寧波東方理工大學(xué)（暫名）副校長(zhǎng)，是國(guó)際地下水領(lǐng)域著名學(xué)者，榮獲多項(xiàng)國(guó)際殊榮，包括國(guó)際水文地質(zhì)界最高榮譽(yù)——邁因策爾獎(jiǎng)，美國(guó)地下水協(xié)會(huì)最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)——哈博獎(jiǎng)，以及全球地球與空間科學(xué)的崇高榮譽(yù)——入選美國(guó)地球物理聯(lián)合會(huì)（AGU）會(huì)士。
2013年，鄭春苗（左）接受美國(guó)地下水協(xié)會(huì)最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)——哈博獎(jiǎng)。
鄭春苗曾擔(dān)任國(guó)際水文科學(xué)協(xié)會(huì) (IAHS) 國(guó)際地下水委員會(huì)主席，目前是生態(tài)環(huán)境部流域地表水－地下水污染綜合防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。他的研究涉及地下水污染機(jī)理與修復(fù)技術(shù)、流域生態(tài)－水文－環(huán)境過程以及新污染物生態(tài)毒理與環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。他研發(fā)的地下水污染模擬標(biāo)準(zhǔn)軟件MT3D和MT3DMS，支撐了100多個(gè)國(guó)家的地下水污染修復(fù)工程，被美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)譽(yù)為“20世紀(jì)水文地質(zhì)界的里程碑之一”。今年3月，他的研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）上發(fā)表綜述論文，闡述地下水在全球水循環(huán)過程中的關(guān)鍵作用和變化趨勢(shì)。
在全面推進(jìn)美麗中國(guó)建設(shè)的背景下，如何讓看不見的地下水被看見、被重視、被珍惜，瞭望智庫(kù)日前專訪了鄭春苗教授。
文 | 楊越 劉苗苗
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人類活動(dòng)正以前所未有的速度改變?nèi)蛩h(huán)
瞭望智庫(kù)：地下水與人類活動(dòng)發(fā)生著怎樣的深度互動(dòng)？
鄭春苗：地下水是指賦存于地面以下土壤和巖石空隙中的水。地下水為全球數(shù)十億人提供飲用水，是主要淡水來源。當(dāng)前全球農(nóng)業(yè)灌溉用水，40%直接來自地下水，還有30%來自進(jìn)入地表水體的地下水。我國(guó)超過一半以上的人口把地下水作為飲用水源，北方比例更高。
需要關(guān)注的是，人類活動(dòng)正以前所未有的速度改變著全球水循環(huán)，使地下水在全球水循環(huán)中的作用更加多變和復(fù)雜。特別是地下水開采、非常規(guī)油氣開采、地?zé)崮荛_發(fā)利用、地下水回補(bǔ)、人工造林、填海造地和城市化以及國(guó)際食品貿(mào)易等活動(dòng)，正在改變地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄、儲(chǔ)存和分布情況。
比如，農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活用水增加，導(dǎo)致地下水大量開采，地下水水位下降，誘發(fā)河流干涸、地面沉降、海水入侵等生態(tài)環(huán)境問題；森林砍伐、植樹造林、耕地?cái)U(kuò)張等土地利用活動(dòng)，改變了地表反照率和水分蒸發(fā)速率，影響降水量及其分布，進(jìn)而影響地下水補(bǔ)給；城市化進(jìn)程中，混凝土和瀝青覆蓋減少了地表水下滲，降低了地下水自然補(bǔ)給速率；過量施用化肥農(nóng)藥、抗生素、全氟化合物等環(huán)境污染物，增加了地下水污染風(fēng)險(xiǎn)。
越來越多的國(guó)家將可持續(xù)發(fā)展理念納入地下水法律、條例和政策的制定，并采取森林和濕地保護(hù)、海水淡化、廢水循環(huán)利用、地下水回補(bǔ)、引水工程和綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等措施，提升地下水恢復(fù)能力和回補(bǔ)水平，以應(yīng)對(duì)地下水儲(chǔ)量減少問題。
鄭春苗（右）在巴丹吉林沙漠研究干旱生態(tài)系統(tǒng)對(duì)地下水的依賴關(guān)系。
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地下水枯竭警鐘仍需持續(xù)敲響
瞭望智庫(kù)：據(jù)水利部消息，我國(guó)地下水水位逐年下降趨勢(shì)已根本扭轉(zhuǎn)。對(duì)地下水枯竭的警鐘還要持續(xù)敲響嗎？
鄭春苗：近年來，我國(guó)采取一系列舉措治理地下水，特別是在華北平原實(shí)施的“節(jié)、引、調(diào)、補(bǔ)、蓄、管”綜合治理措施，使地下水水位由下降幅度趨緩轉(zhuǎn)為局部回升，再變?yōu)榭傮w回升，治理取得顯著成效。然而，地下水枯竭的警鐘仍需持續(xù)敲響。
地下水雖然是可再生資源，但補(bǔ)給速度慢，恢復(fù)時(shí)間主要取決于地質(zhì)條件、地下水補(bǔ)給情況及人類活動(dòng)影響程度等，需要數(shù)年到幾十年不等，甚至更長(zhǎng)時(shí)間。比如，華北平原深部地下水年齡能達(dá)到幾萬(wàn)年，開采后需要漫長(zhǎng)的時(shí)間恢復(fù)。
恢復(fù)和治理地下水資源也是一個(gè)長(zhǎng)期過程，需要持續(xù)努力和長(zhǎng)期政策支持。近幾年華北地下水超采治理區(qū)降水總體偏豐，“引江”“引黃”等生態(tài)補(bǔ)水較為充裕，對(duì)壓減地下水開采量、促進(jìn)地下水水位回升起到重要作用。然而，未來一旦遇降水偏枯或外調(diào)水不足，地下水超采綜合治理仍將面臨巨大壓力。同時(shí)，地下水過度開采和污染等問題仍然存在，需進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和管理。
瞭望智庫(kù)：如何看待地下水治理的復(fù)雜性和嚴(yán)峻性？
鄭春苗：地下水與地表水、土壤、巖石等地質(zhì)要素存在復(fù)雜和頻繁的相互作用。受地下含水層巖性特性影響，地下水治理具有長(zhǎng)期性、復(fù)雜性、隱蔽性和難恢復(fù)性。
與地表水污染相比，地下水污染治理和修復(fù)難度大、成本高、周期長(zhǎng)。一旦受到污染，很難治理恢復(fù)，所造成的環(huán)境與生態(tài)破壞，往往不可逆。我國(guó)地下水污染總體情況嚴(yán)重，污染源種類多樣、污染物成分復(fù)雜，區(qū)域差異顯著，呈現(xiàn)由點(diǎn)到面、由淺到深、由城市到農(nóng)村的擴(kuò)展趨勢(shì)，這些都為地下水污染治理和可持續(xù)管理帶來巨大挑戰(zhàn)。
地下水作為人類生產(chǎn)生活的重要水源，空間分布不均勻。我國(guó)北方占全國(guó)地下水開采量的80%以上，然而北方地區(qū)地下水資源匱乏，常面臨水資源短缺問題。同時(shí)，這些地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展造成地下水嚴(yán)重污染，形成水質(zhì)性缺水，使地下水治理形勢(shì)更加嚴(yán)峻。
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防治地下水污染任重道遠(yuǎn)
瞭望智庫(kù)：我國(guó)地下水污染情況怎么樣？
鄭春苗：不容樂觀。自然資源部2023年1月發(fā)布的《國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程年度報(bào)告2021》顯示，國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程有效數(shù)據(jù)覆蓋的318個(gè)地級(jí)行政區(qū)中，127個(gè)城市地下水水質(zhì)以極差的Ⅴ類水居多。生態(tài)環(huán)境部2023年5月發(fā)布的《2022中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，全國(guó)監(jiān)測(cè)的1890個(gè)國(guó)家地下水環(huán)境質(zhì)量考核點(diǎn)位中，超過22%水質(zhì)為極差（V類水）。而2015年發(fā)布的《中國(guó)國(guó)土資源報(bào)告》，列出61%觀測(cè)點(diǎn)位水質(zhì)為較差（Ⅳ類水）或極差（V類水）。
內(nèi)蒙古額濟(jì)納地區(qū)因?yàn)槿彼煽莸暮鷹盍郑坏叵滤蔷S護(hù)干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康的關(guān)鍵因子。
瞭望智庫(kù)：污染地下水的最大殺手是什么？
鄭春苗：砷污染多年來被認(rèn)為是地下水污染的最大風(fēng)險(xiǎn)之一。
人體攝入較高濃度砷會(huì)引起各種疾病，包括神經(jīng)系統(tǒng)疾病、皮膚疾病、免疫系統(tǒng)疾病，嚴(yán)重者還會(huì)導(dǎo)致癌癥和死亡。有科學(xué)家基于全球范圍80多個(gè)地下水砷含量相關(guān)的研究， 2020年在《科學(xué)》（Science）期刊發(fā)文指出全球有9400萬(wàn)至2.2億人口面臨高砷地下水的暴露風(fēng)險(xiǎn)，表明地下水砷污染是世界性環(huán)境健康問題。而對(duì)我國(guó)遭受該潛在污染風(fēng)險(xiǎn)人數(shù)的估計(jì)也有幾百萬(wàn)至一千多萬(wàn)。
除砷之外，其他諸如汞、鉛、鎘等重金屬、硝酸鹽、亞硝酸鹽等無(wú)機(jī)污染物和鹵代烴、抗生素、全氟化合物等有機(jī)污染物，也由于人類活動(dòng)直接或間接污染了地下水。越來越多觸目驚心的案例提示我們，應(yīng)該把更多環(huán)境污染物列入地下水污染監(jiān)測(cè)范圍。
瞭望智庫(kù)：如何發(fā)力地下水污染防治和修復(fù)？
鄭春苗：國(guó)際經(jīng)驗(yàn)表明，維護(hù)水資源和水環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，需“以防為主、以治為輔”，重點(diǎn)放在地下水水源地保護(hù)和地下水污染重點(diǎn)源頭防治兩方面。
具體而言，要進(jìn)一步完善相關(guān)地下水法律、法規(guī)的體系建設(shè)；加強(qiáng)監(jiān)管與執(zhí)法，提升地下水污染危害和防治的宣傳教育力度，形成政府和公眾協(xié)同監(jiān)管局面，嚴(yán)格落實(shí)地下水污染違法懲罰措施；不斷提升地下水污染防治科技創(chuàng)新與技術(shù)研發(fā)水平，研發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的地下水污染監(jiān)測(cè)、預(yù)警、溯源和應(yīng)急管理等技術(shù)，形成地下水污染源-流-匯的智慧監(jiān)管體系；積極發(fā)展綠色可持續(xù)修復(fù)技術(shù)，兼顧修復(fù)效率和綠色低碳理念，推動(dòng)地下水污染綠色可持續(xù)修復(fù)。
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科技進(jìn)步助力地下水治理實(shí)現(xiàn)新突破
瞭望智庫(kù)：近年來地下水研究有哪些突破性進(jìn)步？對(duì)治理地下水發(fā)揮了什么作用？
鄭春苗：地下水研究的突破與技術(shù)進(jìn)步息息相關(guān)。近年來，隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，基于高分辨率數(shù)值模型和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的數(shù)字地球概念得到學(xué)界的廣泛關(guān)注，加上多學(xué)科融合交叉，有效推動(dòng)了地下水研究突破，增強(qiáng)了地下水治理效能，提升了地下水資源可持續(xù)利用和環(huán)境保護(hù)水平。
比如，將遙感技術(shù)與考慮植被－土壤－地下水等多物理過程的模型相融合，能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地下水分布和儲(chǔ)量。通過大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，可實(shí)現(xiàn)從場(chǎng)地尺度到流域乃至區(qū)域尺度的地下水模擬預(yù)測(cè)。運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)、電磁法、聲波、光纖探測(cè)等高空間分辨率的物探技術(shù)，以及高時(shí)間分辨率的新型傳感器技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)大范圍實(shí)時(shí)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)，確保人類活動(dòng)對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境影響最小化。
這些突破都為地下水管理提供了過去很難實(shí)現(xiàn)的決策支持。
瞭望智庫(kù)：我國(guó)地下水管理近年來有哪些亮點(diǎn)值得圈點(diǎn)？對(duì)保護(hù)地下水安全有哪些作用？
鄭春苗：首先是加強(qiáng)科技支撐力。隨著遙感、計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)發(fā)展，我們對(duì)區(qū)域和全國(guó)地下水資源的勘察、監(jiān)測(cè)和管理技術(shù)不斷提升，逐步通過地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、地下水模型構(gòu)建、遙感技術(shù)應(yīng)用等手段，為地下水資源管理提供了更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，有效提升了地下水污染的預(yù)測(cè)能力。
其次是完善法律法規(guī)體系。目前許多地區(qū)逐步建立不斷完善的地下水管理法律法規(guī)框架，包括地下水開采許可制度、水資源生態(tài)補(bǔ)償和稅收政策等，從法律上確保了地下水資源的可持續(xù)利用和保護(hù)。值得一提的是，國(guó)務(wù)院2021年12月1日起實(shí)施的《地下水管理?xiàng)l例》，把水量、水質(zhì)和生態(tài)等方面綜合考慮，對(duì)我國(guó)地下水可持續(xù)管理利用意義深遠(yuǎn)。
最后是提高社會(huì)參與度。隨著公眾教育程度和社會(huì)參與意識(shí)的提高，越來越多民眾認(rèn)識(shí)到了地下水的重要性，這對(duì)推動(dòng)地下水資源可持續(xù)利用和高效管理也是不可或缺的寶貴力量。讓我們共同努力，讓不可見的地下水變得可見！
