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致力读懂黄土密码,黄土中寻找气候环境演化的

时间:2019-09-25 01:56来源:科学研究
周卫健:致力读懂黄土密码 来源:陕西日报黄土中寻找气候环境演化的“印记”——周卫健院士和她的地球科学研究本报记者张梅通讯员张行勇 8月的一个上午,在中科院地球环境研究

周卫健:致力读懂黄土密码

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来源:陕西日报黄土中寻找气候环境演化的“印记”——周卫健院士和她的地球科学研究本报记者张梅通讯员张行勇8月的一个上午,在中科院地球环境研究所,我们见到了刚刚从西藏出野外采集二氧化碳样本回来的周卫健院士。她介绍,在海拔5000多米的高原地区采集二氧化碳样本,是为了更好地研究气候环境变化的自然规律和人为影响,为环境治理与经济社会发展提供科学思路。这正是基础科学研究的重要价值。我们的话题就从周院士和她的地球科学研究开始。破解黄土中的演化密码在大约距今260万年的第四纪,生物界的面貌已接近现代,灵长目完成了从猿到人的进化。在几百万年的环境变迁中,地球上留下了各种记载变迁的“印记”。放射性元素铍10是其中重要的“印记”核素,在示踪古地磁场变化研究领域具有不可取代的重要地位。我国黄土成因复杂,黄土铍10浓度包含了粉尘、降水等复杂信息,不少地学工作者认为不可能对黄土中的铍10进行示踪古地磁场强度变化研究。周卫健团队瞄准了这一科学难题,创造性地提出将影响黄土铍10浓度的气候因素与地磁场因素分离的思想,解决了在距今80万年左右的“布容—松山地磁极性颠倒事件”中黄土和海洋记录不同步的重大科学难题,为建立中国黄土可靠年代和改善海陆古气候对比提供了可靠的年代标记,强化了中国黄土在全球变化研究中的地位和意义。大约在距今12500年左右,北半球发生快速降温事件,突然的降温使迁移到高纬度地区的动植物大批死亡,直至距今11500年左右,气温又突然回升。这就是古气候研究中著名的“新仙女木”(YoungerDryas)事件。在对这一事件的研究中,以我国黄土高原为代表的中纬度地区,有着和高纬度地区不同的变化特征。周卫健在黄土和泥炭地层中检测出东亚“新仙女木”事件的地质生物证据,并提出该事件在中低纬地区具有百年尺度干冷—湿冷—干冷的季风气候波动特征,纠正了国际研究中长期以来对东亚“新仙女木”事件以暖湿气候为特征的认识。这些突破性的研究成果在全球增温的背景下,为东亚乃至全球气候预测及其相应对策提供了科学依据及历史相似型,推动了气候变化成因的研究。为古“印记”定年碳14是地质和考古定年中重要的放射性同位素。上世纪80年代末,我国测年手段比较落后,“定年”成为相关科学研究中的难题。周卫健带领团队展开攻关,建立了微克级碳量的制样装置,并构成了一套测年方法序列,解决了地质、考古小样品的测年难题。这一研究方法的突破,不仅推动了地学研究,还成功为蓝田猿人、青铜器、兵马俑等定年,为中国文明史的研究提供了科学依据,推动了我国碳14年代学发展。也正是为了突破我国地球环境科学研究中可靠年代标尺的建立和环境过程的示踪瓶颈,2006年8月,由科技部、中国科学院和教育部共同支持的“西安加速器质谱中心”正式成立。在周卫健的严格要求和努力下,西安加速器质谱各项指标达世界先进水平,被誉为“世界同类设备的最高水平”。该中心可进行高精度年代学研究、宇宙成因核素的环境过程示踪等领域的分析测试,为我国科学家获得地学研究原创性学术成果提供技术保障。“正是这一系列研究技术和方法的创新,我们才能在基础研究中取得重大突破,才能作出国际研究中得到共识的科研成果。”摇椅上的“灵光一现”在铍10研究中,周卫健把气候因素与地磁场因素分离的创新思想,被称为“佛罗伦萨猜想”。它得益于周卫健在意大利学习加速器质谱分析技术与应用时,在摇椅上的“灵光一现”。当时,由于所在实验室装修,周卫健在住处的摇椅上冥思苦想如何对黄土中的铍10进行研究。突然一个灵感,“将磁化率视为分离黄土铍10浓度中受季风降水影响的代用指标”,她也顾不得实验室装修的气味,立刻召集学生模拟计算,果然得到了预想的结果。“当时就像中了大奖一样兴奋,立刻回国进行系统分析研究。”困扰这一领域的难题终于得以突破。成就这个“灵光一现”的,正是周卫健几十年的积累与钻研。当选为中国科学院院士后,她被问得最多的是“你学外语出身,为何能成为自然科学领域的科学家”?事实上,正是扎实的外语功底,帮她更好地积淀专业知识。早在周卫健担任中科院地球化学研究所科技翻译之时,她就完成了在贵州师范大学地理系的学习,并成为中科院在西安筹建“黄土与第四纪地质实验室”的首批研究人员。之后,在被派往澳大利亚学习碳14分析技术期间又以第一名的优异成绩完成了澳大利亚国立大学地理系硕士学业,并放弃直博机会,回国建立放射性碳测年实验室。在这一工作取得阶段性突破之后,周卫健考入西北大学地质系,攻读博士学位,师从著名地质古生物学家薛祥煦教授。地球科学专业知识的系统学习、研究所一线的科学研究就像厚重的黄土地,为她科学研究中的诸多“idea”提供了丰厚的土壤,并结出累累硕果。这些成果,不仅推动了整个学科领域的研究,还为西部大开发以及环境治理提供了科学决策的依据。随着应对气候环境变化成为全人类共同话题,周卫健也更加关注基础研究的现实意义,带领团队在生态建设、空气污染治理方面继续深耕。

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“在海拔5000多米的高原地区采集样本,是为了获得大气14C(碳十四)的自然本底数据,从而更好地研究气候环境变化的自然规律和人为影响,为环境治理与经济社会发展提供科学思路。”前不久,《中国科学报》记者在中国科学院地球环境研究所采访中国科学院院士周卫健时,正好赶上她刚刚从西藏采集二氧化碳样本回来。

周卫健院士

■通讯员 张梅 本报记者 张行勇

而这,正是基础科学研究的重要价值。

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“在海拔5000多米的高原地区采集样本,是为了获得大气14C的自然本底数据,从而更好地研究气候环境变化的自然规律和人为影响,为环境治理与经济社会发展提供科学思路。”前不久,《中国科学报》记者在中国科学院地球环境研究所采访中国科学院院士周卫健时,正好赶上她刚刚从西藏采集二氧化碳样本回来。

解译黄土中的地球环境变化历史

周卫健在实验室工作

而这,正是基础科学研究的重要价值。

在大约距今260万年开始的第四纪,生物界的面貌已接近现代,灵长目中的一支完成了从猿到人的进化。在几百万年的环境变迁中,地球上留下了各种记载变迁的印记。

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解译黄土中的地球环境变化历史

近百年来,世界上众多科学家们一直希望并致力借助现代科学技术手段,通过研究这些印记,探索地球环境演化的规律,为人类可持续健康发展提供科学依据。

周卫健在黄土10Be国际合作项目的宝鸡野外地质考察中,向美国亚利桑那大学Warren Beck教授介绍黄土地层。

在大约距今260万年开始的第四纪,生物界的面貌已接近现代,灵长目中的一支完成了从猿到人的进化。在几百万年的环境变迁中,地球上留下了各种记载变迁的印记。

分布在中国北方的广袤黄土堆积,不仅系统地记录了第四纪以来区域气候变化历史,也记录了地磁极性转换以及地磁漂移信息,是地球环境研究的理想对象,被誉为过去环境变化研究的三大支柱之一。

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近百年来,世界上众多科学家们一直希望并致力借助现代科学技术手段,通过研究这些印记,探索地球环境演化的规律,为人类可持续健康发展提供科学依据。

但基于磁性地层建立中国黄土—古土壤序列的年代框架时,却与海洋沉积的磁性转换界线存在差异,这使得黄土记录的古气候事件的全球对比研究有很大的不确定性。而应用宇宙成因核素10Be示踪地磁场演化具有较高的敏感性,能够捕获地磁场变化的微弱信号,通过分析与地球磁场强度相关的核素产率变化信息,可以重建古地磁场相对强度变化的历史,从而标定地磁极性倒转事件的确切层位,建立黄土地层可靠的年代序列。

金沙澳门官网4166,周卫健在联合国科教文组织会议厅作“放射性碳学术报告”

分布在中国北方的广袤黄土堆积,不仅系统地记录了第四纪以来区域气候变化历史,也记录了地磁极性转换以及地磁漂移信息,是地球环境研究的理想对象,被誉为过去环境变化研究的三大支柱之一。

然而,我国黄土成因复杂,黄土10Be浓度包含了粉尘、降水等复杂信息,不少地学工作者认为不可能对黄土中的10Be进行示踪古地磁场强度变化研究。前人的研究主要是利用黄土10Be进行古气候研究。利用中国黄土10Be研究地磁场强度变化一直是国际学术界的难题。

7月26日,中国科学院地球环境研究所所长周卫健院士当选美国地球物理学联合会会士。她是2016年度唯一一位入选的中国籍科学家,在目前我国当选的6名科学家中,她还是唯一一位女科学家。

但基于磁性地层建立中国黄土—古土壤序列的年代框架时,却与海洋沉积的磁性转换界线存在差异,这使得黄土记录的古气候事件的全球对比研究有很大的不确定性。而应用宇宙成因核素10Be示踪地磁场演化具有较高的敏感性,能够捕获地磁场变化的微弱信号,通过分析与地球磁场强度相关的核素产率变化信息,可以重建古地磁场相对强度变化的历史,从而标定地磁极性倒转事件的确切层位,建立黄土地层可靠的年代序列。

如果能攻克这一问题,就可以为研究更长尺度的环境变化开辟新的研究方向。

周卫健,挑战地球科学难题的女科学家

然而,我国黄土成因复杂,黄土10Be浓度包含了粉尘、降水等复杂信息,不少地学工作者认为不可能对黄土中的10Be进行示踪古地磁场强度变化研究。前人的研究主要是利用黄土10Be进行古气候研究。利用中国黄土10Be研究地磁场强度变化一直是国际学术界的难题。

周卫健团队瞄准了这一科学难题,创造性地提出将影响黄土10Be浓度的气候因素与地磁场因素分离的思想,解决了在距今78万年左右的“布容—松山(B/M)地磁极性倒转事件”在黄土和海洋记录中不同步的重大科学难题,为建立中国黄土可靠年代和改善海陆古气候对比提供了可靠的年代标记,强化了中国黄土在全球变化研究中的地位和意义。

本报记者周 励

如果能攻克这一问题,就可以为研究更长尺度的环境变化开辟新的研究方向。

大约在距今12500年,北半球发生快速降温事件,突然的降温使迁移到高纬度地区的动植物大批死亡,直至距今11500年左右,气温又开始回升。这就是古气候研究中著名的“新仙女木”事件。仙女木是在这一时期的沉积层中发现的一种植物花粉。

1953年3月出生于贵州省贵阳市、祖籍河南南乐县的周卫健院士,40多年前,还只是一个懵懵懂懂爱学英语的女生,也曾下乡当过知青,那时的她怎么也不会想到如今会从事地球科学这样高端的研究,并成为具有一定国际影响力的科学家。这是一条多么传奇的人生路啊!

周卫健团队瞄准了这一科学难题,创造性地提出将影响黄土10Be浓度的气候因素与地磁场因素分离的思想,解决了在距今78万年左右的“布容—松山地磁极性倒转事件”在黄土和海洋记录中不同步的重大科学难题,为建立中国黄土可靠年代和改善海陆古气候对比提供了可靠的年代标记,强化了中国黄土在全球变化研究中的地位和意义。

在对这一事件的研究中,以我国黄土高原为代表的中纬度地区,有着和高纬度地区不同的变化特征。周卫健在黄土和泥炭地层中检测出东亚“新仙女木”事件的地质生物证据,并提出该事件在中低纬地区具有百年尺度干冷—湿冷—干冷的季风气候波动特征,纠正了国际研究中长期以来对东亚“新仙女木”事件以冷干气候为特征的认识。

8月2日的西安烈日炎炎,记者怀着比当日最高温度38℃还高的火热心情,在中国科学院地球环境研究所,幸运地采访到了周卫健院士。这一天的访谈让记者深切感受到了周院士对地球科学事业的执着与拼搏精神,受益匪浅!

大约在距今12500年,北半球发生快速降温事件,突然的降温使迁移到高纬度地区的动植物大批死亡,直至距今11500年左右,气温又开始回升。这就是古气候研究中著名的“新仙女木”事件。仙女木是在这一时期的沉积层中发现的一种植物花粉。

这些突破性的研究成果在全球增温的背景下,为东亚乃至全球气候预测及其相应对策提供了科学依据及历史相似型,推动了气候变化成因的研究。

“真的没想到能当选AGU会士”

在对这一事件的研究中,以我国黄土高原为代表的中纬度地区,有着和高纬度地区不同的变化特征。周卫健在黄土和泥炭地层中检测出东亚“新仙女木”事件的地质生物证据,并提出该事件在中低纬地区具有百年尺度干冷—湿冷—干冷的季风气候波动特征,纠正了国际研究中长期以来对东亚“新仙女木”事件以冷干气候为特征的认识。

为古“印记”定年

身高足有一米七的周院士,衣着朴素,上身一件蓝白红小圈跳跃相间的衬衫,下身藏蓝色长裤,给人一种昂扬气质。谈话间神采奕奕,总是微笑着,和蔼可亲,尽管今年63岁了,但是面颊红润,眼角纹滚动的是坚毅和智慧。

这些突破性的研究成果在全球增温的背景下,为东亚乃至全球气候预测及其相应对策提供了科学依据及历史相似型,推动了气候变化成因的研究。

14C是地质和考古定年中重要的放射性同位素。上世纪80年代末,我国14C测年手段还相对比较落后,“定年”成为相关科学研究中的难题。

美国地球物理学联合会成立于1919年,是全球最具影响力的地球科学学术组织。为表彰在地球科学领域做出杰出贡献的科学家,AGU每年从现有会员中选出不超过注册会员总数千分之一的优秀科学家为AGU Fellow。

14C是地质和考古定年中重要的放射性同位素。上世纪80年代末,我国14C测年手段还相对比较落后,“定年”成为相关科学研究中的难题。

就在经费不足、设备落后的情况下,周卫健不畏困难,创造条件,在14C测年方面进行了大量探索研究。她将国外学习期间掌握的14C 制样技术应用于黄土室年代学实验室,在西安首先建立了100毫克碳量的小样品的14C测年的制样装置。悉尼大学测年中心主任Barbetti评价,“在西安建立的这项技术证明了它能提供高质量数据。作者对14C测年技术已作出重要和有价值的贡献”。后来又建立了1毫克碳量的制样装置,使其构成了一套完整的测年方法序列。

据了解,周院士入选AGU会士,并不是由我国科研单位报送材料,而是AGU公开发布会士遴选通知,接受地球与空间科学领域内国际知名科学家提名,经过国际同行评议、AGU会士评选委员会评审,确定最终当选名单,每年只选出大约60位会士。遴选的原则是:比较被提名科学家们在科学研究、仪器研发、方法研究方面所做出的创新和突破,以及在国际刊物发表的学术论文等条件,综合考量他们对地球与空间科学领域做出的贡献。

就在经费不足、设备落后的情况下,周卫健不畏困难,创造条件,在14C测年方面进行了大量探索研究。她将国外学习期间掌握的14C 制样技术应用于黄土室年代学实验室,在西安首先建立了100毫克碳量的小样品的14C测年的制样装置。悉尼大学测年中心主任Barbetti评价,“在西安建立的这项技术证明了它能提供高质量数据。作者对14C测年技术已作出重要和有价值的贡献”。后来又建立了1毫克碳量的制样装置,使其构成了一套完整的测年方法序列。

“高精度、高分辨率的可靠年代标尺的建立和环境过程的示踪是我国地球环境科学研究的瓶颈。我们要取得更多原创性研究的突破,必须突破这一瓶颈。”说起在地球环境所建立国家加速器质谱平台的初衷,周卫健如是说。经过十年努力,2006年8月,由科技部、中国科学院和教育部共同支持的“西安加速器质谱中心”正式成立。

周院士告诉记者:“我根本不知道,也真的没想到能当选AGU会士。”

“高精度、高分辨率的可靠年代标尺的建立和环境过程的示踪是我国地球环境科学研究的瓶颈。我们要取得更多原创性研究的突破,必须突破这一瓶颈。”说起在地球环境所建立国家加速器质谱平台的初衷,周卫健如是说。经过十年努力,2006年8月,由科技部、中国科学院和教育部共同支持的“西安加速器质谱中心”正式成立。

西安加速器质谱中心建成后,周卫健长期从事的14C年代学研究拓展到了中国黄土10Be的示踪研究。

小时候的理想是当工程师

西安加速器质谱中心建成后,周卫健长期从事的14C年代学研究拓展到了中国黄土10Be的示踪研究。

据了解,在周卫健的严格要求和努力下,加速器质谱设备的制造商荷兰HVEE公司与中方密切合作,对仪器进行了改进,优化了测量参数,西安加速器质谱各项指标达世界先进水平,10Be探测灵敏度达3.6×10-15,被誉为“世界同类设备的最好水平”。

周卫健出生于干部家庭,小时候,她的梦想是当一名工程师,尽管那时她并不确切工程师是怎样的概念。

据了解,在周卫健的严格要求和努力下,加速器质谱设备的制造商荷兰HVEE公司与中方密切合作,对仪器进行了改进,优化了测量参数,西安加速器质谱各项指标达世界先进水平,10Be探测灵敏度达3.6×10-15,被誉为“世界同类设备的最好水平”。

“正是这一系列研究技术和方法的创新,与基础理论上的创新思考有效地结合起来,我们才能在基础研究中取得重大突破,才能做出国际研究中得到共识的科研成果。”周卫健如此说。

1968年12月至1970年3月,她在贵州省罗甸县下乡当知青;1970年3月至1972年3月,在贵阳一中进行高中学习,1972年3月至1973年9月,留在贵阳市第一中学任教;1973年9月,以优异成绩考入贵州大学外语系学习。

“正是这一系列研究技术和方法的创新,与基础理论上的创新思考有效地结合起来,我们才能在基础研究中取得重大突破,才能做出国际研究中得到共识的科研成果。”周卫健如此说。

摇椅上的“灵光一现”

贵州大学创始于1902年,当年外语系有很多老师曾在国外留学。周卫健聪颖好学,勤奋刻苦,被任命为班长,成绩一直名列前茅。

在黄土10Be示踪研究中,周卫健提出的分离气候因素与地磁场因素的创新思想,被称为“佛罗伦萨猜想”,是周卫健在意大利学习加速器质谱分析技术与应用时,在摇椅上的“灵光一现”。

在黄土10Be示踪研究中,周卫健提出的分离气候因素与地磁场因素的创新思想,被称为“佛罗伦萨猜想”,是周卫健在意大利学习加速器质谱分析技术与应用时,在摇椅上的“灵光一现”。

1976年7月毕业时,正好遇到贵州从美国凯洛格公司引进一套天然气化肥生产项目。这个项目曾受到周恩来总理的关注,当时急需翻译人才,贵州省外办就在贵州大学选拔了8名品学兼优的学生担任翻译,她便是其中一员。

当时,由于所在实验室装修,周卫健在住处的摇椅上冥思苦想中国黄土10Be无法开展地磁场变化示踪的原因。“究竟如何分离黄土10Be浓度中受地磁场和气候变化影响的不同组分?”突然一个灵感,“将磁化率视为分离黄土10Be浓度中受气候因素影响的代用指标”,她也顾不得实验室装修的气味,立刻召集学生模拟计算,果然得到了预想的结果,终于突破了困扰这一领域的难题。“当时就像中了大奖一样兴奋,立刻回国进行系统分析研究。”今天讲起当时的情景,周卫健依然是兴奋不已。

当时,由于所在实验室装修,周卫健在住处的摇椅上冥思苦想中国黄土10Be无法开展地磁场变化示踪的原因。“究竟如何分离黄土10Be浓度中受地磁场和气候变化影响的不同组分?”突然一个灵感,“将磁化率视为分离黄土10Be浓度中受气候因素影响的代用指标”,她也顾不得实验室装修的气味,立刻召集学生模拟计算,果然得到了预想的结果,终于突破了困扰这一领域的难题。“当时就像中了大奖一样兴奋,立刻回国进行系统分析研究。”今天讲起当时的情景,周卫健依然是兴奋不已。

就当时的国内产业发展水平而言,这个项目堪称庞大,涉及技术、生产等不同专业,进行科技翻译的难度很大,她迎难而上,下苦功钻研科技英语。通过提前认真查阅相关英文技术文档、和国外技术专家面对面交流等方式做好功课,参与技术安装、试车运行以及各种谈判等工作翻译。这一系列艰涩的工作,对她来说是一个莫大的历练。两年后,工厂建成,她的出色表现,获得了各方面的好评。

人生的道路上没有随随便便的成果。成就这个“灵光一现”的,正是周卫健几十年的积累与钻研。如同2009年当选为中国科学院院士后,她被问得最多的是“你学外语出身,为何能成为自然科学领域的科学家?”

人生的道路上没有随随便便的成果。成就这个“灵光一现”的,正是周卫健几十年的积累与钻研。如同2009年当选为中国科学院院士后,她被问得最多的是“你学外语出身,为何能成为自然科学领域的科学家?”

从翻译家到地质学家

事实上,正是扎实的外语功底,为她更好地积淀专业知识提供了有力的工具,有利于领会、跟踪、准确把握国际前沿动态,有利于与国际一流的科学家和研究机构开展合作。

事实上,正是扎实的外语功底,为她更好地积淀专业知识提供了有力的工具,有利于领会、跟踪、准确把握国际前沿动态,有利于与国际一流的科学家和研究机构开展合作。

有才华、敬业、勤奋的人往往能抓住机遇。在上面文中所提项目的建设时期,中科院地球化学所恰好正物色国际学术交流管理人才,就这样机缘巧合,周卫健被地化所选中。

“大学毕业到中科院地球化学所工作时,我体会到,要做好地球化学学科的翻译工作,就必须掌握并储备足够丰富的专业知识。”

“大学毕业到中科院地球化学所工作时,我体会到,要做好地球化学学科的翻译工作,就必须掌握并储备足够丰富的专业知识。”

之后她在国际学术交流工作中,不仅翻译水平经常赢得赞誉,而且在科研方面的天资也逐渐显露。中科院地化所一位领导,希望她一边做科技翻译、一边给科研人员教授英文:“你若从文科转到理科,进行专业‘交叉’研究就会有新突破”。

于是,周卫健对自己定下了很严格的学习目标,她一边工作,一边到贵州师范大学地理系学习。她的勤奋努力受到了地化所领导的重视,领导鼓励她把外语作为工具,走学科交叉的道路。

于是,周卫健对自己定下了很严格的学习目标,她一边工作,一边到贵州师范大学地理系学习。她的勤奋努力受到了地化所领导的重视,领导鼓励她把外语作为工具,走学科交叉的道路。

当时与地化所合作的一位美国加州大学著名教授提出推荐她赴美留学,并提供奖学金。由于20世纪80年代初,我国刚刚对外开放,外语人才匮乏,单位需要她。她就放弃了这次出国深造的机会,留在云贵高原。

在地化所浓厚的学术氛围的熏陶下,她对地球科学的兴趣潜移默化中越来越浓厚。“你的英语学得这么好,又这么年轻,现在转行还来得及。”著名古生物学家、第四纪地质学家、中国科学院院士周明镇的一番话更是坚定了她钻研地球科学的信念。从此,她在探秘地球环境变化的道路上不断前行、探索,义无反顾地踏上了地球科学的研究之路。

在地化所浓厚的学术氛围的熏陶下,她对地球科学的兴趣潜移默化中越来越浓厚。“你的英语学得这么好,又这么年轻,现在转行还来得及。”著名古生物学家、第四纪地质学家、中国科学院院士周明镇的一番话更是坚定了她钻研地球科学的信念。从此,她在探秘地球环境变化的道路上不断前行、探索,义无反顾地踏上了地球科学的研究之路。

“你英语学得这么好,又这么年轻,现在转行还来得及。”中科院院士、古生物学家周明镇也向她建议。

上世纪80年代中期,周卫健成为中科院在西安筹建“黄土与第四纪地质研究室”的首批研究人员,来到西部黄土高原。之后,在被派往澳大利亚学习14C分析技术期间,她又以优异成绩完成了澳大利亚国立大学地理系硕士课程,澳方导师建议她硕博连读,但是当时单位正处于发展的关键时期,函告她马上回国,参加实验室的建设及评审工作,考虑到研究室迫切需要人手来开展工作,她以单位事业为重,放弃直接攻读博士学位的机会,回国建立放射性碳测年实验室。为了进一步扩充专业知识,提高自己的科研能力,周卫健1992年考入西北大学地质系,攻读博士学位,师从著名地质古生物学家薛祥煦教授。

上世纪80年代中期,周卫健成为中科院在西安筹建“黄土与第四纪地质研究室”的首批研究人员,来到西部黄土高原。之后,在被派往澳大利亚学习14C分析技术期间,她又以优异成绩完成了澳大利亚国立大学地理系硕士课程,澳方导师建议她硕博连读,但是当时单位正处于发展的关键时期,函告她马上回国,参加实验室的建设及评审工作,考虑到研究室迫切需要人手来开展工作,她以单位事业为重,放弃直接攻读博士学位的机会,回国建立放射性碳测年实验室。为了进一步扩充专业知识,提高自己的科研能力,周卫健1992年考入西北大学地质系,攻读博士学位,师从著名地质古生物学家薛祥煦教授。

伯乐的赏识让周卫健“受宠若惊”,增强了从事科学研究的信心。在地化所浓厚的科研氛围熏陶中,她越来越喜欢地球科学,对地球化学中的奥秘产生了浓厚兴趣,于是一边兢兢业业工作,一边抓住一切业余时间,在贵州师范大学地理系学习地球科学专业知识。

三年勤奋努力,她完成了大量的野外采样和实验分析,相关成果多篇论文在国际期刊发表,并产生了较大的影响。1995年,她的博士论文通过答辩,并于1999年入选首届“全国百篇优秀博士学位论文”。

三年勤奋努力,她完成了大量的野外采样和实验分析,相关成果多篇论文在国际期刊发表,并产生了较大的影响。1995年,她的博士论文通过答辩,并于1999年入选首届“全国百篇优秀博士学位论文”。

从人文学科跳跃到自然学科,可想难度之大,通过不懈努力,她实现了由翻译家到科学家的精彩转身。

对地球科学专业知识的系统学习,在研究所一线的科学研究就像厚重的黄土地,为她科学研究中的诸多“idea”提供了丰厚的土壤,并结出累累硕果。

对地球科学专业知识的系统学习,在研究所一线的科学研究就像厚重的黄土地,为她科学研究中的诸多“idea”提供了丰厚的土壤,并结出累累硕果。

中国黄土和第四纪地质学研究的佼佼者

这些成果,不仅推动了整个学科领域的研究,还为西部大开发以及环境治理提供了科学决策的依据。2007年7月以后,周卫健被选任九三学社陕西省委员会主委,2008年当选陕西省政协副主席,她还是九届、十届、十一届、十二届全国人大代表。她利用参政议政机会,为陕西省乃至国家西部大开发、山川秀美建设等经济社会发展所面临的急迫问题,积极建言献策,为政府提供科学决策支持。

这些成果,不仅推动了整个学科领域的研究,还为西部大开发以及环境治理提供了科学决策的依据。2007年7月以后,周卫健被选任九三学社陕西省委员会主委,2008年当选陕西省政协副主席,她还是九届、十届、十一届、十二届全国人大代表。她利用参政议政机会,为陕西省乃至国家西部大开发、山川秀美建设等经济社会发展所面临的急迫问题,积极建言献策,为政府提供科学决策支持。

研究第四纪地质的意义是什么?周院士介绍,6500万年前生物大灭绝后,地球进入了新生代,这是地球历史的最新阶段。而第四纪是新生代最后一个纪,距今约260万年。从第四纪开始,全球气候出现了明显的冰期和间冰期交替的模式,生物界的面貌已很接近于现代,灵长目中完成了从猿到人的进化。人类从一开始,就和第四纪地质结下了不解之缘。世界各国科学家争相借助现代科学技术手段,利用地质载体中的各种环境指标记录,恢复过去几个百万年或更长时间尺度地球环境演化的历史,探求造成这些变化的原因,搞清地球环境自然演化规律与人类活动的影响,预测今后环境演化的可能趋势。

“今后希望将更多的时间和精力集中到研究所的发展和人才培养上。”作为中科院地球环境研究所所长的周卫健对记者说。

“今后希望将更多的时间和精力集中到研究所的发展和人才培养上。”作为中科院地球环境研究所所长的周卫健对记者说。

遥想1985年,中科院决定在西北黄土高原建立黄土与第四纪地质研究室时,当时大西北条件艰苦,一切都要从头开始建设,但她的思考是:中国的黄土里记录着大量古气候与环境变化的信息,西北是从事黄土研究的最理想之地,那里有机遇,也有自己向往的科研乐趣。

《中国科学报》 (2016-09-09 第2版 人物)

《中国科学报》 (2016-09-09 第2版 人物)

于是在中科院院士安芷生的带领下,周卫健来到西安参与黄土与第四纪地质实验室的建设。此后,她与这个实验室一起成长。30多年来,黄土室人发扬艰苦创业的精神,已在国际地球系统科学前沿研究领域占有一席之地。1998年黄土室升格为地球环境研究所。如今,周卫健是中科院地球环境研究所所长,黄土与第四纪地质国家重点实验室学术委员会主任。

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14C定年是考古学与地质学研究中十分重要的测年手段,获得样品准确的14C测年数据,建立可靠的年代标尺,对于全球气候和环境变化研究,特别对短期突发事件时空分布与变化历史的讨论十分关键。周卫健对此产生了极大兴趣。

1987年,她被派往澳大利亚合作研究中国黄土高原的14C年代学。在此期间,她整天“泡”在实验室做实验,除了学习和掌握14C测年的实验方法与技术外,还在澳大利亚国立大学地理系完成了硕士课程的学习,成绩排名班上第一。导师建议她硕博连读,可单位函告她马上回国,参加实验室的建设及评审工作,“尽管我在国外边研究边学习,可心里总惦记着国内单位的研究项目,所以单位一召唤,马上就回去了”,她对记者笑言。

1988年8月,周卫健毅然归国。在经费不足、设备落后的情况下,想方设法积极争取,没有条件就创造条件,将国外学习到的14C制样技术应用于黄土室年代学实验室,在西安建立起了一套具有国际水准的14C制样系统,并开展了不同类型样品的制样方法研究,在建立14C测年手段和提高测年可靠性方面取得了系统性成果。

对地球科学知识的储备,始终不满足的周卫健,于 1992年考取了西北大学地质系古生物学及地层学博士研究生,围绕我国环境敏感带的季风气候变迁及14C年代学开展深入研究。她首先在黄土和泥炭中检出了“新仙女木”气候突变事件的可靠地质证据。她指出,该事件具有百年尺度干冷-湿冷-干冷的季风气候波动特征和半球的寒冷性质,纠正了东亚YD事件以暖湿气候为特征的认识。在全球气候变暖的背景下,这些研究成果为我国乃至东亚气候预测,提供了科学依据及历史相似型,在国内外引起强烈反响。1995年,她的博士论文以高质量通过答辩,并于1999年被评为“首届全国百篇优秀博士学位论文奖”。

率先建成国内首个多核素分析加速器质谱中心

高精度、高分辨率的可靠年代标尺的建立和环境过程的示踪,是我国全球变化研究中相对薄弱的一面。加速器质谱是解决这一问题的最为有利的先进仪器,但是直到本世纪初,我国的AMS设备还远不能满足地球环境科学研究和参与激烈国际竞争的需要。

历经十年艰苦努力,周卫健率先提出并于2006年主持建成了由科技部、教育部和中科院共同支持的多核素分析“西安加速器质谱中心”。AMS性能指标均达国际先进水平,成为国家十大科学仪器中心之一,她也成为世界上少有的加速器质谱实验室女负责人。

近年来,西安加速器质谱中心开展了14C、10Be、26Al和129I等核素年代学和环境示踪新技术和新方法研究,多次参加国际放射性核素测试比对并取得优秀成绩,建立了14C样品前处理新方法,提高了测年的可靠性;成功开展了微克级14C测年,提出研究碳库效应的“平均值概念法”,在湖泊沉积物定年和环境考古中取得重要成果;建立了10Be/26Al暴露/埋藏年代学测试方法,可作为百年-数百万年区间一种重要定年手段,可靠的测年技术为地球环境过程示踪、可靠年代标尺的建立及环境考古研究等提供了保障。运用宇宙成因核素示踪现代环境过程,服务于国家需求,周卫健带领团队拓展了大气化石源CO2排放的14C示踪和核环境安全的129I示踪等新领域,推动了我国加速器质谱应用研究学科的发展。

攻克黄土10Be研究地磁场强度变化的世界难题

揭开地球科学的未知奥秘,这是周卫健的永恒追求。在14C测年技术研究的道路上跋涉了20多年后,她又将目光瞄准了宇宙成因核素10Be的环境示踪研究,再一次取得了系统创新的辉煌成果。

中国黄土不仅系统地记录了第四纪以来东亚连续的气候变化历史,也记录了地磁极性转换以及地磁漂移信息,是地球环境研究的理想对象。基于古地磁手段的黄土磁性地层学研究发现,最近一次地磁极性倒转事件的记录与全球不同步,由于中国黄土-古土壤序列的年代框架主要是基于磁性地层所建立的,这使得黄土记录的古气候事件的全球对比研究具有很大的不确定性。而应用宇宙成因核素10Be示踪地磁场演化具有较高的敏感性,能够捕获地磁场变化的微弱信号,通过分析与地球磁场强度相关的核素产率变化信息,可以示踪古地磁场强度变化的历史。然而前人的研究主要是利用黄土10Be进行古气候研究,因黄土10Be中的地磁场信号受不均匀季风降水及粉尘通量变化影响,无法直接显示地磁场的变化,因此利用黄土10Be研究地磁场强度变化一直是国际学术界的难题。

如果能攻克这一难题,就可以为研究更长尺度的环境变化开辟新的研究方向。周卫健的兴趣来了,就一发不可收拾。还在西安加速器质谱的建设期间,她就与国际高水平加速器实验室开展了黄土10Be样品分析与方法探索的合作,创新性地提出了多变量地学系统的线性回归分析中的“平均值概念”,将黄土10Be浓度中受地磁场和气候变化影响的不同组分相分离的创新思路。

随着西安加速器质谱中心的建立,由于拥有优越的设备条件以及前期方法摸索的基础,黄土10Be地球环境示踪研究得到了跨越式发展,相继建立了高水平的10Be分析实验室,成功开展了黄土10Be记录的地磁场强度和古季风降水变化历史的研究,通过10Be示踪明确了B/M界限位于S7,证明了B/M地磁极性倒转界线在黄土和海洋记录中是同步的,解决了黄土磁性地层学长期以来的科学难题,为建立中国黄土可靠年代标尺和古气候记录的全球对比研究做出了贡献,开拓了黄土10Be示踪地磁场变化和重建古降水的新方向。

积极为陕西经济社会发展建言献策

2007年7月以后,周卫健被选任九三学社陕西省委员会主委,2008年当选陕西省政协副主席,还是九届、十届、十一届、十二届全国人大代表。她利用参政议政机会,为陕西省经济社会发展所面临的急迫问题,积极建言献策,为政府提供科学决策支持。

围绕低碳经济与环境、资源、能源、气候变化,她组织研究所的专家、九三学社会员,开展低碳经济专题调研,结合地方经济社会发展特征,有针对性地提出对策与建议。针对西安大气环境污染严重,大气环境质量指标PM2.5浓度偏高这一问题,她以研究所在大气颗粒物污染监测分析与应对措施等方面的研究成果为基础,积极利用各种机会向省委省政府汇报研究所粉尘与环境研究室在大气颗粒物污染方面的研究成果,多次应邀在陕西省委中心组、陕西省政府、陕西省发改委等政府部门,围绕西安大气环境污染物治理及对策建议作专题报告。2011年4月,与安芷生院士等6名陕西省决咨委的专家提出了“开展关中大气环境治理专项的建议”,受到了省政府的高度重视;2011年5月,省政府召开了关中大气环境治理专题会议,时任副省长江泽林对报告高度评价;2014年陕西省投资10亿元用于大气污染专项治理,随后出台的有关政策措施采纳了所提出的建议。

在今年的全国人大代表讨论会上,她建议,陕西要以设立自贸区为核心举措,仍要继续推动西部大开发,加强与丝路沿线国家的开放合作,支撑“一带一路”战略实施。

2007年她被聘为西安交大双聘教授,以此促进双方实质性的合作共建,重点发展环境科学学科,由科研深入到学科建设和人才培养。她希望青年人摒弃浮躁、急于求成的学术风气,安安静静地做学问、搞科研。

她的学生告诉记者:单位开始放新年假了,周院士却还在实验室工作,别人忙着采购年货,她却不知道要过年了,她女儿经常抱怨“咱们家还是搬到实验室吧”!而对于记者的问题“您人生最大的快乐是什么?”,周院士的回答轻松简单:“工作就是我最大的快乐!”

编辑:科学研究 本文来源:致力读懂黄土密码,黄土中寻找气候环境演化的

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