提起郭尚平院士,人們首先想到的是滲流力學(xué),因為他一生致力于油氣田開發(fā)和滲流力學(xué)研究工作,是最早提出微觀滲流概念和理論的學(xué)者,是我國石油工業(yè)發(fā)展的親歷者、建設(shè)者和貢獻(xiàn)者。 然而,你可能不知道,郭尚平院士在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上的研究水平不亞于地下滲流,還獲得了國際知名學(xué)者的高度評價,因他在醫(yī)學(xué)研究上的貢獻(xiàn),中華醫(yī)學(xué)會吸納郭尚平院士為會員。這是咋回事兒呢,且聽筆者慢慢道來。 在重慶大學(xué)礦業(yè)系畢業(yè)兩年后,1953年,郭尚平被選拔到蘇聯(lián)留學(xué)。攻讀研究生,學(xué)的專業(yè)是油田開發(fā)、滲流力學(xué),由莫斯科石油學(xué)院和全蘇油田開發(fā)研究所共同培養(yǎng),自此與滲流力學(xué)結(jié)緣。 郭尚平學(xué)成歸國后,正值祖國石油工業(yè)建設(shè)人才緊缺,他如魚得水,很快投入到石油科研事業(yè)中。1958-1960年,郭尚平作為克拉瑪依油田初步開發(fā)設(shè)計方案主要設(shè)計人,采用地質(zhì)研究分析—滲流研究計算—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析三者緊密結(jié)合優(yōu)化方案的技術(shù)路線,設(shè)計方案成為合理開發(fā)克拉瑪依油田的基本依據(jù)。 微觀滲流成像 60年代初,郭尚平開發(fā)成功人工模型新技術(shù),在大慶、勝利、新疆和玉門等油田及滲流室持久地推廣應(yīng)用,對滲流力學(xué)和資源開采研究起到了很好的作用。 1966年至1976年間,郭尚平主要從事天然氣滲流及其在四川氣田動態(tài)分析和儲量計算中的應(yīng)用和陜甘寧油田開發(fā)(含石油滲流)研究等工作。 郭尚平最早提出微觀滲流概念。1978年開始,他動手開展微觀滲流研究,提出要開展?jié)B流微觀研究孔隙水平,并把這種滲流研究暫時稱為微觀滲流,沿用至今,已成了習(xí)慣用術(shù)語。1991年3月5日,郭尚平等數(shù)十人集體完成的科研成果專著《物理化學(xué)滲流微觀機(jī)理》通過專家鑒定。專家認(rèn)為,這是國內(nèi)外第一部微觀滲流專著,達(dá)到國際領(lǐng)先水平。 郭尚平等著 《物理化學(xué)滲流 : 微觀機(jī)理》 原中國石油天然氣總公司副總工程師譚文彬開具的證明信。 微觀滲流與醫(yī)學(xué)結(jié)合 開展生物滲流研究工作 地下微觀滲流研究的是油氣水在微觀孔隙中的流動,那么,水在植物中的流動、血液在毛細(xì)血管中的流動,是不是也屬于微觀滲流。 郭尚平的父親是著名中醫(yī),也許是受父親影響,郭尚平對醫(yī)學(xué)饒有興趣。 1962年,郭尚平閱讀一篇科普文章時,一段話引起了他的聯(lián)想。文章說,毛細(xì)血管內(nèi)流動的血液給細(xì)胞帶來氧氣和營養(yǎng),人體每個細(xì)胞附近約20微米內(nèi)必須有毛細(xì)血管,否則這個細(xì)胞會因無氧氣和營養(yǎng)而死亡。 這段文字給郭尚平很大啟發(fā)。他想,既然毛細(xì)血管在人體內(nèi)的分布這么多這么密集,則眾多的微細(xì)的毛細(xì)血管密集成群的集合體就可能是某種類型的多孔介質(zhì),其中血液的流動就屬于滲流,就可以作為滲流來研究。 那么,為什么我們不能開展一種新型的滲流研究即血液滲流研究,而把滲流研究僅僅局限于巖層和土壤內(nèi)的流動呢。地下滲流研究對地下能源資源開發(fā)和水力水利等有用,血液滲流研究也一定會對人的健康和疾病防治有幫助。 郭尚平與于大森(滲流所)、劉澤陽(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液研究所)、劉慶杰(現(xiàn)中國石油勘探開發(fā)研究院采收率所)等(下稱“郭尚平團(tuán)隊”)研究進(jìn)行的血液滲流研究就是在這一思路啟發(fā)下開始的。 在血液滲流研究真正開展起來后,他們發(fā)現(xiàn)不止血液系統(tǒng),還有淋巴系統(tǒng)、肺泡系統(tǒng)、腎小管-腎小球系統(tǒng)、肝膽小管系統(tǒng)、肝血竇系統(tǒng)、竇周間隙系統(tǒng)等都屬于多孔介質(zhì),其中的流動都屬于滲流,可作為滲流進(jìn)行研究。 他們初步分析認(rèn)為,植物的根莖枝葉也由特殊的多孔介質(zhì)組成,其中的流動是營養(yǎng)液和光合作用生成的糖液等流體的復(fù)雜的特殊類型的雙向滲流。由于人體、動物體和植物體內(nèi)普遍存在多孔介質(zhì)和滲流,他們就把這種新型滲流稱為生物滲流,在世界上首次提出這個概念。 從20世紀(jì)70年代后期開始,郭尚平將多年來對滲流力學(xué)與生命科學(xué)交叉滲透的想法付諸實施,開拓了新的研究方向:生物滲流。他對動物體和植物體內(nèi)的滲流都做了一些考慮,首先開展了人體和動物體內(nèi)的滲流研究。 兔血滲流實驗結(jié)果,這是郭院士團(tuán)隊研究成果。 生物體內(nèi)有關(guān)組織和臟器是否存在多孔介質(zhì)是生物滲流力學(xué)的基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代初,郭尚平與于大森、劉澤陽、劉慶杰等合作,艱苦工作,潛心鉆研,奠定了生物滲流的初步基礎(chǔ),發(fā)表了眾多關(guān)于生物滲流研究成果的文章。 由于多孔介質(zhì)中的流動才是滲流,所以必須首先論證生物體內(nèi)多孔介質(zhì)的存在及具體細(xì)節(jié)。他們費(fèi)了很大的精力,經(jīng)研究得出重要結(jié)論:腎、肺、肝、心的微細(xì)血管體系,腎的泌尿管道體系,肺的肺泡-支氣管體系和肝的膽管體系等四類臟器的七種管道體系具備孔隙微小、比面很大的多孔介質(zhì)的必要特征,確屬多孔介質(zhì)。因此,其中的流動確屬滲流,其流動力學(xué)可作為滲流力學(xué)進(jìn)行研究。 在驗證了生物體內(nèi)有關(guān)組織和臟器存在多孔介質(zhì)的基礎(chǔ)上,郭尚平帶領(lǐng)研究團(tuán)隊用模擬的生物管道多孔介質(zhì)和人血、代血漿、馬血、羊血和肝膽汁等真實生物流體做實驗,發(fā)現(xiàn)這些生物流體的滲流基本規(guī)律不遵循著名的達(dá)西滲流定律,而遵循一種非達(dá)西律。 電子顯微鏡下的兔肺泡系統(tǒng),這是郭院士團(tuán)隊研究成果。 以后,他們又用家兔進(jìn)行在體和離體實驗,仍然表明血液等生物流體的滲流不遵循達(dá)西律,而遵循一種非達(dá)西律。他們還建立了血管體系多孔介質(zhì)的孔隙度和滲透率等重要特征的測定和分析方法,在測定的基礎(chǔ)上又得到一些重要結(jié)論。在上述研究的基礎(chǔ)上,他們初步地建立起幾種典型的生物滲流多重介質(zhì)數(shù)學(xué)模型。 之后,他們與生理病理結(jié)合,通過生物滲流計算,得到一些有益的認(rèn)識。基于上述研究成果,郭尚平等為生物滲流的建立打下了初步基礎(chǔ)?!吧锪W(xué)之父”美國全國科學(xué)院和美國工程科學(xué)院院士馮元楨教授1993年9月給中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院劉澤揚(yáng)的信中對上述生物滲流理論的評價說:“郭先生的理論在世界上是突出的。” 1990年后,郭尚平專注于石油產(chǎn)業(yè)有關(guān)的研發(fā)工作,生物滲流研究工作自此終止。 郭尚平院士一生致力于油田開發(fā)及滲流力學(xué)研究工作,現(xiàn)已90歲高齡依然在滲流力學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行鉆研,撰寫學(xué)術(shù)論文并經(jīng)常被邀請做學(xué)術(shù)報告,參加學(xué)術(shù)會議與同行交流。 2020年,新冠肺炎疫情發(fā)生以來,郭尚平院士夫婦關(guān)心防疫情況,夫婦二人商議后,捐款兩萬元,希望能為全國打勝抗疫之戰(zhàn)貢獻(xiàn)一份力量。 郭尚平羅廣芳夫婦 作者單位:中國石油勘探開發(fā)研究院總工辦 |
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