筑夢長安十四載一片丹心獻科研

“水，對于我們?nèi)祟惡驼麄€自然界來說，都是必不可缺的，一個人不吃飯可以活20天以上，但是沒有水喝只能活7天。然而水在維持我們生命的同時，也可能給我們帶來災(zāi)害，這就是‘水能載舟亦能覆舟’?！边@是李培月獲得第17屆“陜西青年五四獎?wù)隆睍r的發(fā)言。

不忘初心，求索不輟。作為一名水科學(xué)研究者，李培月深感自己身上的責(zé)任所在。多年來，他孜孜不倦投身于水科學(xué)的研究工作中，用自己的行動踐行著對水科學(xué)研究的深情與壯志。

李培月，長安大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。多年來，他以西北干旱半干旱地區(qū)地下水文生態(tài)為著眼點，瞄準國家“一帶一路”和生態(tài)文明建設(shè)重大發(fā)展戰(zhàn)略和國家建設(shè)重大需求，長期從事環(huán)境水文地質(zhì)方面的研究工作。近5年，主持和作為骨干成員承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金、國家科技支撐項目等科研項目20余項。他重視理論研究與工程實踐的結(jié)合，取得了一系列創(chuàng)新性研究成果，多項成果已在寧夏、貴州、陜西等多個省區(qū)的研究和實際工程中得到廣泛應(yīng)用。合作出版教材和學(xué)術(shù)專著2部。以第一作者/通訊作者在國內(nèi)外期刊發(fā)表論文60余篇。發(fā)表在Nature雜志上的文章被評為2014年度Nature雜志十大亮點文章，得到美國華盛頓郵報、英國BBC等國內(nèi)外媒體采訪。先后入選陜西省青年科技新星（2015）和長安大學(xué)卓越青年人才支持計劃（2016），榮獲陜西省先進工作者（勞模）榮譽稱號（2017），并獲得陜西省優(yōu)秀博士學(xué)位論文（2017）、陜西省優(yōu)秀自然科學(xué)論文獎（2017）、寧夏科技進步獎（2013）、李四光地質(zhì)科技獎博士生獎（2014）、張伯聲地學(xué)科技獎一等獎（2016）、陜西省職工優(yōu)秀科技創(chuàng)新成果獎（2015和2017）等10項省部級以上獎勵。2018年，入選第三批國家“萬人計劃”青年拔尖人才、教育部青年長江學(xué)者，并獲得第17屆“陜西青年五四獎?wù)隆薄?/p>

2001年，地球科學(xué)家提出了地球關(guān)鍵帶科學(xué)。地球關(guān)鍵帶是由地球表層各部分和相互作用過程組成的一個綜合系統(tǒng)，具體而言，其是近地球表面、有滲透性、介于大氣圈和巖石圈之間的地帶，垂直方向的范圍從樹的冠層往下直到地下水深層。地球關(guān)鍵帶控制著土壤的發(fā)育、水的質(zhì)量和流動、化學(xué)與生物循環(huán)，其在調(diào)控自然生態(tài)環(huán)境的同時，還供應(yīng)著經(jīng)濟社會發(fā)展所需的資源，因此這一地帶對維持地表生命非常重要。

在水文地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)領(lǐng)域不懈前行的多年間，李培月身上對于水科學(xué)研究工作的無限熱情一直在延續(xù)著。從博士開始，他就一直將人類活動影響下的地下水環(huán)境演化作為自己的主要研究方向，并延續(xù)至今。地下水含水層正是地球關(guān)鍵帶的重要組成部分，因此，開展這一方向的研究工作對人類的生存發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。近十幾年來，也逐漸成為了國際研究的熱點，引起了科研工作者們的強烈關(guān)注。

無悔選擇，與水文地質(zhì)工程地質(zhì)結(jié)緣

人的一生將要面臨無數(shù)的選擇，對于李培月而言，從懵懂到進入科學(xué)殿堂，就是從一次選擇開始的。

高中畢業(yè)在填報志愿時，李培月對于學(xué)校以及專業(yè)并沒有固定的選擇，機緣巧合之下，他來到了長安大學(xué)水文與水資源工程（原水文地質(zhì)工程地質(zhì)）專業(yè)進行學(xué)習(xí)。

在李培月的介紹下，記者了解到：長安大學(xué)由始建于20世紀50年代初的原西安公路交通大學(xué)與原西安工程學(xué)院、原西北建筑工程學(xué)院三所部屬高校組建而成，而他所學(xué)習(xí)的水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè)，是長安大學(xué)歷史上第一個具有博士學(xué)位授予權(quán)的學(xué)科。

“干一行，愛一行”，這就是李培月將科研工作做得如此出色的奧秘所在。

“既然選擇了這一專業(yè)，就要認真學(xué)習(xí)下去?！睆男〕煽兙褪謨?yōu)異的李培月，到了大學(xué)時期仍然保持著自己勤奮好學(xué)的品質(zhì)，每年都會拿到學(xué)校發(fā)的獎學(xué)金，大學(xué)三年級時，他更是脫穎而出，獲得了教育部于2007年開始設(shè)立的大學(xué)生國家獎學(xué)金。在平時，李培月也會參與老師的一些科研項目，不僅鍛煉了學(xué)術(shù)能力，做科研所得到的補助也幫他解決了一些生活上的問題，從那時起他就再沒有向家里要過一分錢。

從大三開始，由于李培月時常會跟隨自己的老師到野外做一些調(diào)查，深入其中之后，他越發(fā)能感受到此類研究工作的魅力所在，并堅定了在這一領(lǐng)域繼續(xù)開拓的決心，進而決定在長安大學(xué)繼續(xù)進行碩博連讀。

深入到科學(xué)研究當(dāng)中，李培月一刻都沒有松懈。研究生二年級時，他所在的研究團隊與寧夏國土資源調(diào)查監(jiān)測院石嘴山分站合作，在賀蘭山東麓進行了長達8個月的野外工作，共同完成了石嘴山市第二水源地擴充勘探。項目的完成緩解了石嘴山市大武口區(qū)供水緊張的局面，解決了石嘴山市大武口區(qū)10萬人的吃水問題，保障了石嘴山市大武口區(qū)社會經(jīng)濟的發(fā)展，取得了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。回憶起當(dāng)初的那段時光，李培月感慨萬千?！澳莻€時候野外工作環(huán)境比較惡劣，我們在野外住的是帳篷。有一次，冬天夜里下大雪，雪太大了，加上又刮大風(fēng)，帳篷被壓塌了。不過，好在我們都還年輕，沒有被壓在帳篷底下?！彼f。

工程應(yīng)用研究之外，李培月在學(xué)術(shù)研究中也取得了許多突破。2014年6月5日，他在英國《自然》雜志的Opinion and Comment版塊上發(fā)表了題為“Accelerate research on land creation”的文章，這是長安大學(xué)建校以來該校師生以第一作者身份首次在《自然》雜志上發(fā)表文章。

這篇文章，是李培月在參加陜西省的科技創(chuàng)新統(tǒng)籌項目以及科技支撐項目時所得到的靈感。文章針對21世紀初我國在多個丘陵山區(qū)進行的削山造城工程，指出了削山造城可以為城市發(fā)展提供更多的可利用土地，有效解決山區(qū)城市發(fā)展空間嚴重不足的困難，但同時也存在一定的環(huán)境、技術(shù)和經(jīng)濟風(fēng)險。文章指出：如要實行這項工程，必須要加快、加強削山造城工程中的科學(xué)研究工作，盡快形成該類工程建設(shè)的相關(guān)規(guī)范，用以指導(dǎo)實際工程建設(shè)，以避免地質(zhì)環(huán)境及生態(tài)環(huán)境問題的發(fā)生，降低該類項目的環(huán)境、技術(shù)和經(jīng)濟風(fēng)險。這一成果引起了廣大學(xué)者和相關(guān)部門的強烈關(guān)注。

攻關(guān)突破，在科學(xué)研究中創(chuàng)新前行

2014年7月，李培月博士畢業(yè)后留校任職，擔(dān)任長安大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的講師，繼續(xù)在科學(xué)研究中開拓。在多年的科研工作中，他兢兢業(yè)業(yè)，樂此不疲，在研究領(lǐng)域內(nèi)取得了一系列突破性科研成果。

長久以來，人類活動影響下西北干旱區(qū)地下水循環(huán)演化一直吸引著李培月團隊的關(guān)注。針對這一問題，他和團隊成員利用同位素技術(shù)和水文地球化學(xué)理論，通過理論與模擬研究，對西北干旱區(qū)地下水循環(huán)演化進行了廣泛而深入的研究。

通過不懈地探索與研究，他們確立了湖泊水與地下水、河水與地下水以及不同地下水之間相互轉(zhuǎn)化的理論模式，提出了人類活動導(dǎo)致的含水層水力聯(lián)系變化是地下水之間相互轉(zhuǎn)化重要驅(qū)動力的解釋。提出在人類活動強烈的地區(qū)，地下水環(huán)境演化不僅與天然水巖作用有關(guān)，而且與農(nóng)業(yè)灌溉、人類活動導(dǎo)致的含水層水量交換、污染地表水滲漏和地下水混合作用密切相關(guān)。通過同位素和水化學(xué)，建立了地下水端元混合模型，定量確定了不同因素對地下水環(huán)境演化的貢獻。闡明了在小尺度上，人類活動在對地下水演化強度和影響速率方面均比天然的水巖作用大，充分體現(xiàn)了小時間尺度上人類活動的干擾性。

研究成果在渭河平原高氟水起源、寧南山區(qū)地下水高氟水演化、人體健康風(fēng)險評估、渭河平原地下水硝酸鹽污染來源與治理等研究方面發(fā)揮了重要作用，對于保障地下水供水安全和人體健康發(fā)揮著重要的作用。

除此之外，針對傳統(tǒng)野外彌散試驗中存在試驗時間長、成功率低、參數(shù)計算不一致和抽水時間難以定量確定等多個工程技術(shù)難題，李培月團隊也展開了一系列科研攻關(guān)。

在研究中，他們將徑向收斂流野外彌散試驗方法引入國內(nèi)，并對其進行優(yōu)化和創(chuàng)造性應(yīng)用，提出了三井徑向收斂流彌散試驗理論，使其不僅可以同時確定含水層水文地質(zhì)參數(shù)和彌散參數(shù)，而且大大減少了試驗所需時間，提高了試驗成功率，降低了含水層的人為污染。通過理論研究和公式推導(dǎo)，提出了適用于越流承壓含水層抽水試驗的全程曲線擬合法，不僅可以通過計算機快速自動獲取參數(shù)，而且保證了水文地質(zhì)參數(shù)的唯一性。

該研究成果豐富和發(fā)展了環(huán)境水文地質(zhì)試驗方法及參數(shù)求解理論，可為地下水污染評價和污染治理提供試驗基礎(chǔ)。研究成果已在寧夏、陜西、河南、貴州、上海等地成功應(yīng)用。部分成果獲得陜西省首屆研究生創(chuàng)新成果獎一等獎（2014）和陜西省職工優(yōu)秀科技創(chuàng)新成果銅獎（2015）。有關(guān)徑向收斂流彌散試驗的最新成果已編入到本科生教材《水文地球化學(xué)（第二版）》中，部分成果以專著《衛(wèi)寧平原地下水環(huán)境風(fēng)險預(yù)測評價研究》的形式發(fā)表，在Hydrological Processes、EnvironmentalEarth Sciences等國際SCI期刊上發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文7篇，并被國內(nèi)外學(xué)者廣泛引用。

至此，李培月仍然沒有停止前行。近年來，隨著人類活動的不斷加劇，地下水環(huán)境發(fā)生了前所未有的變化。地下水與環(huán)境變化、地下水污染評價與保護等成為當(dāng)前研究的熱點。在這一研究趨勢下，李培月全面研究了干旱半干旱地區(qū)典型盆地不同人類活動影響下地下水循環(huán)的水化學(xué)和水動力學(xué)特征，通過理論研究，拓展了地下水環(huán)境的內(nèi)涵，將地下水環(huán)境的內(nèi)涵拓展到整個與地下水相關(guān)的自然系統(tǒng)和人類社會系統(tǒng)，形成了以自然科學(xué)和社會科學(xué)相結(jié)合的地下水環(huán)境研究框架。并指出，在人類活動影響下，地下水環(huán)境是一個同時具有自然屬性和社會屬性的概念，一切與地下水直接和間接相關(guān)的自然作用和社會作用均應(yīng)歸到地下水環(huán)境的研究范疇之內(nèi)?；诖?，構(gòu)建了一套充分考慮人類活動影響下的地下水環(huán)境研究方法體系，該理論研究成果，對于人類活動影響下的地下水環(huán)境多尺度演變研究、地下水環(huán)境保護與管理具有重要的推動作用，在促進地下水科學(xué)的迅速發(fā)展方面也發(fā)揮著積極的作用。

孜孜不倦，在科研項目中打磨前行

作為一名科研人，李培月把大多數(shù)時間留給了自己鐘愛的科研工作。從事科研至今，他主持和作為骨干成員承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金國際合作研究項目、青年項目、面上項目、國家科技支撐項目等科研項目20余項，在項目研究中不斷打磨，得到了極大的成長。

寧夏擁有西北最大、集制漿造紙以及造紙林基地開發(fā)等為一體的多元化企業(yè)集團——美利紙業(yè)，其每年大約產(chǎn)生2800萬方左右的造紙廢水。因為國家對環(huán)境污染問題的管制加強，企業(yè)必須尋找新的污水排放途徑。為了克服這一問題，企業(yè)采取了在騰格里沙漠邊緣種樹的方法，所產(chǎn)生的造紙廢水在與黃河水進行配比后，對樹林進行澆灌，長成的樹木可以作為企業(yè)的造紙原材料，以形成一種良性循環(huán)。當(dāng)時在做這個項目時，李培月就在想，雖然廢水和黃河水進行了摻混，達到了灌溉林基地的標準，但是不是對地下水就沒有影響了呢？如果有影響，這個影響是怎么來的？影響程度有多大？帶著這些疑問，李培月在2015年，申請了國家自然科學(xué)基金項目“造紙廢水灌溉入滲的地球化學(xué)過程及其影響下的地下水環(huán)境演化機制”。在這一項目中，對這些問題展開了深度探索。

項目進行的兩年間，李培月團隊做了大量實驗，在暑期做了多次野外調(diào)查，并進行了初步的數(shù)值模擬研究，取得了一些新進展。通常有機物在降解時，它的耗氧量越大，說明里邊有機物的含量越高。通過研究，李培月團隊發(fā)現(xiàn)：造紙廢水中含有高濃度的COD（化學(xué)需氧量），即使與黃河水經(jīng)過配比之后用于林基地的灌溉，也依然會對地下水產(chǎn)生影響。之前沒有灌溉過的土地，經(jīng)過灌溉之后，地下水位會逐漸上升，從而向下游徑流量就會持續(xù)增大，而林基地的下游就是位于平原區(qū)的中衛(wèi)市，大量淺層地下水資源蒸發(fā)后，很容易導(dǎo)致土壤鹽漬化。除此之外，因為中衛(wèi)市的城市供水水源地就在其城市周邊，如果地下水中含有很高的污染物，那城市供水安全也會受到威脅。

針對這些問題，李培月團隊也給出了相應(yīng)的解決辦法，他們提議企業(yè)應(yīng)在騰格里沙漠與沖積平原的交界位置打幾口井，然后抽水，用抽出來的水作為企業(yè)的造紙用水，以此來形成一個局部循環(huán)。造紙產(chǎn)生的水流到林子的土地里面，林子里邊的水流到沙漠和沖積平原區(qū)的邊界位置，再以水井的形式抽出來回到造紙生產(chǎn)中，通過這樣的循環(huán)來減少對下游的影響，可謂是一舉兩得。

科學(xué)研究要與國際接軌。在承擔(dān)大量的國內(nèi)科研項目之外，李培月也十分注重與國際科研團隊進行研究合作，彼此之間，相互學(xué)習(xí)，在研究中收獲更大的成長。

2017年，李培月成功申請了2017年度國家自然科學(xué)基金委員會與南非國家研究基金會的國際合作研究項目“農(nóng)業(yè)灌溉影響下含水層滲透性及地下水質(zhì)演化機理”。

我國西北干旱地區(qū)有很多灌溉區(qū)，因為地表水資源不足而要從別的地方引用地表水或者在當(dāng)?shù)卮蚓畞慝@取灌溉所用的水資源，但是因為灌溉的水質(zhì)不同，而且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時還有化肥農(nóng)藥等的使用，其入滲時可能會產(chǎn)生一系列的變化。針對這一現(xiàn)狀，李培月團隊將自己的研究集中于“干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉用水在入滲過程中含水層性質(zhì)和地下水質(zhì)會產(chǎn)生哪些變化”，從水文地球化學(xué)、生物地球化學(xué)等方面，進一步關(guān)注地下水的水質(zhì)問題。

不忘初心，向著全新目標揚帆起航

走得再遠，但從未忘記自己為什么出發(fā)。自始至終，李培月始終堅守著研究初心，并從未忘記自己身為一名科研人、一名大學(xué)教師所肩負的職責(zé)。

“要勇于做發(fā)現(xiàn)大師的大師”教育部青年學(xué)者研修班上的這句話深深觸動著李培月，因為這與他一直堅守的志向不謀而合。“一個人在科研能力高深的同時，應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)一批為學(xué)科建設(shè)貢獻力量的人才”李培月說。隨著近年來國家對“創(chuàng)新型國家”和“生態(tài)文明建設(shè)”的大力推進，“生態(tài)水利”“數(shù)字水利”“智慧水利”等與水資源類專業(yè)密切相關(guān)的發(fā)展模式和行動規(guī)劃也已經(jīng)進入日程計劃，李培月積極參與了多項學(xué)校和陜西省教育教學(xué)改革項目。針對新形勢下水資源類人才培養(yǎng)存在的問題，他參與構(gòu)建了多元化、階梯式的實踐教學(xué)體系，確立了水資源類特色創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新路徑。通過創(chuàng)新卓越人才培養(yǎng)模式，提出了“重基礎(chǔ)、強實踐、能創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)理念，并進一步向傳統(tǒng)實習(xí)模式發(fā)起挑戰(zhàn)。在實踐教學(xué)管理方面，他制定了更加完善的基于“野外能力+內(nèi)業(yè)能力+實習(xí)答辯”的野外教學(xué)管理辦法，使其更適用于水資源類專業(yè)實踐教學(xué)。

未來，李培月還將本著服務(wù)于國家“一帶一路”的重大需求，積極推進學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)，發(fā)展和創(chuàng)新基于地球化學(xué)的旱區(qū)地下水循環(huán)演化研究方法和理論，提出地下水環(huán)境演化與污染防控技術(shù)體系。建立國際交流的長效機制，搭建環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)的國際交流平臺，進一步提升學(xué)術(shù)團隊的科研創(chuàng)新能力和水平?！跋Ｍ窈笥幸慌四軌蚝臀乙黄?，為了我們國家的富強和可持續(xù)發(fā)展，投身到水科學(xué)研究當(dāng)中來?！彼芍缘卣f。

科研征程道阻且長，全身心投入到科研之中，李培月從未懈怠。今后，他還會沿著這一方向繼續(xù)開拓！