撲滅赤潮災害的“滅火器”(創新故事)
赤潮多因藻類密度過高而起,原本是海洋生態系統自我調節的自然現象,但由于人類活動影響和近海富營養化的加劇,赤潮成為一種國際上密切關注的海洋生態災害。
中科院海洋研究所研究員俞志明告訴記者:“赤潮破壞海洋生態系統,很多甲藻還能分泌藻毒素,造成魚蝦、貝類等養殖生物死亡,并通過食物鏈傳遞威脅人類健康。”
據介紹,上世紀50年代,美國曾用硫酸銅治理,但這種方法會造成二次污染。70年代,日本提出了撒播天然粘土、利用粘土顆粒對赤潮生物的絮凝作用進行治理的方法。然而,由于天然粘土的絮凝效率低,耗時費力且成本高,這一方法難以大規模推廣。
如何找到無二次污染、成本低、見效快的方法治理赤潮,成為困擾國際科技界的難題。
俞志明團隊從90年代開始研究粘土方法,他們發現,粘土表面帶有負電,而赤潮生物也帶有負電,負負相斥,粘土顆粒與赤潮生物能夠發生有效碰撞,導致“抱團”沉降的概率很低。
是否可以用技術手段改變粘土的表面性質?俞志明團隊運用膠體化學原理,提出了提高絮凝效率的粘土表面改性理論與方法:對粘土表面進行改造和修飾,將粘土顆粒表面電性由負電變為正電,并增加其對赤潮生物的網捕和溶藻作用。經過反復試驗,該團隊研發出對赤潮生物具有很強絮凝作用的“改性粘土”,絮凝效率較普通粘土提高近百倍,每平方公里水域只需4至10噸粘土。
“赤潮往往是突發性的,改性粘土技術就像是專門撲滅赤潮災害的‘滅火器’。”俞志明說。
“粘土材料很常見,成本低且不會對海洋環境造成二次污染。”俞志明介紹,針對不同類型的赤潮,團隊研發出了10多種改性粘土。
目前,該技術被列入我國赤潮治理國家標準,納入沿海多地赤潮應急預案,成功應用到20多個水域,為全球赤潮治理做出了貢獻。
赤潮對智利的三文魚養殖業沖擊很大,當地比較了全球多個方案,最終與俞志明團隊簽訂了利用改性粘土技術合作治理當地赤潮的協議。2018年美國佛羅里達州近海暴發赤潮,給當地生態環境帶來巨大影響,美國伍茲霍爾海洋所邀請俞志明團隊合作應對佛州近海赤潮。經過現場示范和科學評估,俞志明團隊的方案得到高度認可。
“不只是治理赤潮,改性粘土在水污染防治上也有很大的應用空間。”俞志明表示,未來將拓展該技術在改善水質、調節生態環境等方面的作用,為全球近海生態環境保護提供更多中國方案。
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