APP下载

积科研跬步 铸地学之魂

2020-11-09李明丽

科学中国人·下旬刊 2020年8期
关键词:研究

李明丽

俗语有言:千年中国看西安。在这样一座有着悠久而辉煌历史的文化古都里,坐落着一所国家首批“双一流”世界一流学科建设高校,同时也是国家首批“211工程”“985工程优势学科创新平台”重点建设高校——长安大学。

与长安大学初遇,也许并不能在川流不息的人群中感受到它的惊艳,但时间久了,一定会被这所学校内浓厚的学术氛围所感染。这里保留着最真实的古迹,最浓郁的学风和最淳朴的人情。而对长安大学水利与环境学院教授李培月来说,长安大学的意义远不止如此,这里更是他与所热爱的水文地质领域,相知相守十余年的初始地。

苦难在先 乐趣在后

1300公里,对有些人来说,只是几个小时的飞机,或是十几个小时的火车就能跨越的距离,而对于李培月来说,那是从懵懂无知到科学殿堂之间的距离。2004年,从未离开过河北老家的李培月,在父亲的陪同下来到长安大学报到。回首当年刚刚步入大学校门时青涩的自己,李培月也许并不知道,未来他就是在这里开始了与科研十余年的羁绊。

“我爱这里的古朴和不失现代的繁华。”李培月说道。当年因为年纪小,李培月只是凭着性子随意选择了水文与水资源工程专业,但内心对专业的内涵却不知所以。可专业上的这一点困难并没有对李培月造成什么影响,一向为“勤奋刻苦”代言的李培月,直言在本科阶段“过得很充实”。认真上课,每次考试成绩名列前茅,这似乎就是李培月大学生活的主旋律。除此之外,在高中时期就酷爱英语的李培月,也将这个爱好延续到了大学,并在大学期间获得两次全国大学生英语竞赛一等奖。就连多年后导师钱会教授提起他,也总是说印象中“那个常年坐第一排,踏实认真的李培月”。

李培月一步步脚踏实地,只想着要努力完成学业,但这些似乎和研究乐趣沾不上边,这样的现状一直持续到了大三。2007年,李培月在一次暑假实践中发现了水文地质专业中不一样的风景,也就是从那时起,李培月眼中不再只有多得数不过来的专业知识,而是开始向学术研究转变。

2007年暑假,李培月跟随张益谦老师远赴内蒙古开展煤矿普查项目的野外调查工作,这也是他参加的第一个科研项目——“内蒙古东胜煤田1:5万水文地质环境地质调查”。那段时间,他每天都要在鄂尔多斯高原上徒步行走几十公里,从勘测地形,区分不同时代的地层界线,再到测量水位、取水样,几乎什么事都要做。但正是这次令人苦不堪言的经历让他彻底爱上了这个专业。水文与水资源工程,不再只是一个专业名称,而是变成了李培月渴求摄取的科研理论知识,更是研究的兴趣所在。

“这是我真正意义上科研生涯的开始,现在想起来,那时虽然苦,虽然累,但却很快乐,也极大地锻炼了我的意志。”李培月回忆道。自此,李培月踏上了以兴趣为前提的学术研究之路,更对他后来能够独立承担各项野外工作奠定了坚实的基础。

有了兴趣做支撑,李培月的科研之路一路开挂。临近毕业时,他义无反顾地选择继续科研之路,由于成绩优异,李培月分别于2008年和2010年获得保送攻读本校硕士及博士学位的资格。硕士及博士期间,李培月更加注重理论与实践的结合,在同级学生还在思考下一步的研究方向时,李培月早已在导师的指导下参与完成了20余项国家和省部级科研项目,并在Hydrological Processes等国际知名期刊上以第一作者/通讯作者发表了40余篇论文,其中SCI收录近30篇。2014年,他更是以第一作者的身份在国际顶级学术期刊Nature杂志上发表了题为Accelerate research on land creation的文章,成为长安大学建校以来以第一作者身份在Nature杂志上发表文章的第一人。

十年地学 坚定科研不动摇

令人艳羡的科研成就背后,必定隐藏着不为人知的辛苦与付出。用李培月的话来说,这些都是科研路上必须经历的,而这些经历自然也回馈了李培月无数鲜花与掌声。

随着接触科研项目的增多,李培月在地下水污染、地下水环境演化等研究中找到了相似之处,那就是都与人类活动有关,甚至这些人类活动还可能改变地下水含水层的结构。但活动种类的多样性无疑加大了研究难度,李培月并没有被困难吓倒,开始在环境水文地球化学、人类活动影响下旱区地下水环境演化以及地球化学过程与含水层渗透性演化三个方向展开研究,对所学的水文地质领域发展现状了解得十分透彻,并逐渐有了自己独到的见解。

他指出,这三个研究方向是相辅相成,难舍难分的。例如环境水文地球化学就是要不断发展新理论、新方法,为其他两个方向提供研究方法;而地下水环境及含水层等方面又与人类活动息息相关,与未来人类生存和发展也不可分割。“三个方向都是我的研究重点,我需要不断在理论和方法上创新,跟上科研的发展动态。”李培月说道。

事实证明,在十年科研生涯中,李培月对科研动态的追踪做得很到位。多年来,他取得了诸多科研成果。他深化了径向收敛流弥散的研究,将该理论创造性地应用于卫宁平原上不同含水层岩性、不同地貌单元的野外试验中,并进一步提出了适用于越流承压含水层参数识别的全程曲线拟合法,确定了最优抽水延续时间。他还系统辨识了地下水污染与农业灌溉、含水层越流、污染河流渗漏、地下水混合作用等的关系,从水动力和水化学两方面阐明了地下水污染的演化机理及其规律。至此,他还没有满足,又继续将地下水环境的定义和内涵进行拓展,将其延伸到整个与地下水相关的自然系统和人类社会系统中,最终形成了以自然科学和社会科学相结合的地下水环境研究框架。

2014年博士毕业后,李培月符合学校优秀博士生留校条件并顺利留校工作。虽然到目前为止刚刚工作短短6年,但他所做的研究可能三天三夜也说不完,其中,在腾格里沙漠的研究令李培月记忆犹新。项目中,他以腾格里沙漠边缘的美利纸业速生林基地为研究区,对造纸废水灌溉入渗的地球化学過程及其地下水质演化展开系统研究。

虽然美利纸业有着宁夏“造纸龙头企业”的辉煌过去,但今非昔比,在带来巨大经济效益和生态效益的同时,严重的地下水污染也随之而来。造纸废水中包含的高浓度的COD等污染物对地下水水质产生了恶劣影响,如若大量灌溉可能对水源地水质产生巨大的影响。

于是,依托国家自然科学基金,2016年李培月开始了深入研究,2018年年底项目顺利结题。这期间,他做了大量的试验和调查,采用野外调查、水土样品采集与测试、室内实验、同位素技术、数值模拟与综合研究等多方位手段,建立起多元地下水端元混合分析模型,定量评价造纸废水对地下水环境的影响。此外,只靠实地考察往往并不是万全之策,李培月还特别通过室内实验与模拟研究,观察造纸废水的入渗过程、入渗进入含水层后的各种地球化学过程,以此来确定地球化学参数,从而建立统一考虑生物地球化学与水文地球化学作用的反应性溶质运移模型。与此同时,他利用同位素、水文地球化学、数值模拟和多元统计等先进理论与方法,对造纸废水灌溉影响下的地下水环境演化机制及地下水污染防治进行了全面综合的研究,为地下水环境保护提供科学的理论支撑。

做了全面的研究,结果自然可喜。李培月通过研究发现,造纸废水中高浓度的COD,无论经过怎样配比,都无法完全消除对地下水产生的影响,且随着浇灌年份的增长,浓度还会不断升高。“我们的实验结果表明,造纸废水灌溉在入渗的过程中会发生一系列复杂的生物地球化学和水文地球化学过程,这些过程不仅会影响包气带土壤的性质,也会改变地下水的水化学性质。”科研奥秘远比想象得更复杂,面对同样复杂的链式变化过程,李培月并没有退缩,下一步,他表示还会继续在已有的研究成果基础上对过程之间的协同演化机理进行更深入的研究。

绝不愧对“教师”这个称谓

在地学行业里做出多项突破的李培月,不仅是行业里的佼佼者,更成为学生眼中的“地学偶像”。而偶像自然也有自己内心的科研偶像,著名水利专家李仪祉先生一直都是李培月心中树立的科研标杆。对他来说,不止学术,李仪祉先生对人才的培养,更令他暗暗下定决心:绝不愧对“教师”这个称谓。

虽然教学时间并不长,但李培月已经有了属于自己的一套教学感悟。博士期间,导师钱会的一句忠告令李培月记忆深刻:“教书是个良心活。”李培月也正是这样恪守与践行的。“一个人在科研能力高深的同时,应当培养一批为学科建设贡献力量的人才。”李培月也的确是这样做的。

在要求自己不放松科研的同时,他时刻关注学生在科研上的进展,也会时不时将自己的最新研究成果与学生分享,身体力行地践行着一名教师的职责。只要学生在科研上有需求,他都倾尽所有,毫无保留。他常常教导学生,科研工作在常人看来枯燥不易,因此,能够吃苦耐劳就要放在科研首位,其次就要注重平时的研究积累,多读文献,多思考,持之以恒坚守科研,终会有“守得云开见月明”的那一天。他指导的三项大学生创新创业训练计划项目中,团队成員已发表学术论文5篇,其中有4篇发表在国际SCI期刊上。指导的一项大学生挑战杯课外竞赛项目获得陕西省二等奖。“学生们都很有天赋,基本的科研意识与科研能力已经具备,也学会了如何撰写学术论文。”李培月欣慰地表示。

与此同时,随着近年来国家对“创新型国家”和“生态文明建设”的大力推进,“生态水利”“数字水利”“智慧水利”等与水资源类专业密切相关的发展模式和行动规划也已经进入日程计划,李培月积极参与了多项学校和陕西省教育教学改革项目。针对新形势下水资源类人才培养存在的问题,他参与构建了多元化、阶梯式的实践教学体系,确立了水资源类特色创新人才培养的新路径。研究成果获得了长安大学优秀教学成果奖一等奖、特等奖和陕西省教学成果奖二等奖,为自己在大学教育发展的贡献路上打响了“开头炮”。

趁热打铁,李培月通过创新卓越人才培养模式,提出了“重基础、强实践、能创新”的人才培养理念,并进一步向传统实习模式发起挑战:他将“老三样”实习模式进行改革,在原有基础上紧跟当前科技发展,增加了“数字填图”“3S技术”“Google Earth应用”等“现代元素”。在实践教学管理方面,他制定了更加完善的基于“野外能力+内业能力+实习答辩”的野外教学管理办法,使其更适用于水资源类专业实践教学,这样一来,学生普遍都在实践能力和野外技能上得到了提高。

无论是科研探索,还是学生培养,李培月都竭尽全力。接下来,他表示科研和教学道路绝不停歇,会以人类活动影响下旱区水土环境演化机制研究为主要研究内容继续科研之路。除此之外,建立一个属于自己的科研团队也在计划之中,相信有了团队的支持,在人类活动影响下,地下水环境发生了哪些巨大变化,科研人员又该如何去应对这些变化等问题,最终都会水落石出。

猜你喜欢

研究
谁说小孩不能做研究?
Applications of Deep Mixing to Earthquake Disaster Mitigation
A Thought:What have We Learned from Natural Disasters? Five Years after the Great East Japan Earthquake
对周期函数最小正周期判定法的研究与应用