本報訊（記者 李倚慰）日前，在第18屆全球有害藻華大會上，中科院海洋研究所研究員俞志明代表中方與美國伍茲霍爾海洋研究所資深研究員唐納德·安德森共同簽署了“改性粘土技術(shù)應(yīng)用于美國佛羅里達(dá)沿海赤潮治理”的合作協(xié)議。目前，首批赤潮治理材料已運(yùn)抵美國，進(jìn)一步確立了我國赤潮治理技術(shù)在國際上的引領(lǐng)地位。
改性粘土治理赤潮技術(shù)在智利沿海示范應(yīng)用
赤潮被稱為“近海肥胖癥”，與人類活動密切相關(guān)。由于赤潮像“火災(zāi)”一樣具有突發(fā)性，所以亟待行之有效的應(yīng)急處置方法。由中科院海洋研究所自主研發(fā)的改性粘土治理赤潮技術(shù)被業(yè)內(nèi)稱之為赤潮“滅火器”，是目前我國唯一得到大規(guī)模應(yīng)用的赤潮治理方法，在我國近海從南到北20多個水域得到成功應(yīng)用，列入許多沿海省市赤潮災(zāi)害的應(yīng)急預(yù)案中；也是目前我國為數(shù)不多、走出國門的環(huán)保技術(shù)，在智利近海養(yǎng)殖區(qū)成功示范應(yīng)用，并與美方簽署協(xié)議共同應(yīng)對佛羅里達(dá)沿海的赤潮災(zāi)害，充分展示了我國赤潮治理技術(shù)在國際上的引領(lǐng)地位，為“一帶一路”國家戰(zhàn)略做出了貢獻(xiàn)。
為多項(xiàng)重大活動提供水環(huán)境安全保障
“2005年第十屆全國運(yùn)動會期間，南京玄武湖爆發(fā)了藍(lán)藻水華，那是改性粘土技術(shù)第一次從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。”俞志明告訴記者，“最終我們研發(fā)的改性粘土技術(shù)成功消除了玄武湖藍(lán)藻水華，保障了十運(yùn)會水上項(xiàng)目的順利進(jìn)行。”
“2008年，青島近海,奧運(yùn)會帆船賽前夕發(fā)生了86平方公里的赤潮，位置就在奧帆賽賽場附近，當(dāng)時用了近40艘船，使用了320噸赤潮消除材料，連續(xù)工作了30多個小時，最終消除了發(fā)生在賽事鄰近水域的卡盾藻赤潮，保障了奧帆賽的順利進(jìn)行。”俞志明表示，自那以后，改性粘土技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。至今已成功應(yīng)用于我國沿海7個省、市、自治區(qū)的20多個水域，包括近海核電冷源取水區(qū)、近海重大活動水域、旅游景點(diǎn)等有害赤潮的應(yīng)急處置，保障了這些水域的水環(huán)境安全，成為目前赤潮應(yīng)急處置有效的“滅火器”。
被列為世界“三大水污染問題”之一
赤潮在國際上統(tǒng)稱為有害藻華，通常指由于水體中微型生物異常增殖或聚集而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)破壞、水質(zhì)惡化的異常生態(tài)現(xiàn)象，可發(fā)生在淡水和海水中。“海洋環(huán)境污染是近海赤潮頻繁發(fā)生的主要原因，某一種藻類在水中獨(dú)霸了，就成為災(zāi)害了。”俞志明告訴記者，“赤潮會對海洋生態(tài)平衡、海洋漁業(yè)和水產(chǎn)資源造成破壞，危害人類健康，影響旅游業(yè)的發(fā)展。近年來，有害藻華幾乎遍及世界所有國家沿海和內(nèi)陸湖泊，被稱之為目前世界‘三大水污染問題’之一。”
赤潮在我國從南到北近岸海域頻繁發(fā)生，根據(jù)國家海洋局發(fā)布的《中國海洋環(huán)境狀況公報》（2013-2017年）、《中國海洋災(zāi)害公報》（2013-2017年），近5年我國近海發(fā)生赤潮55次/年、年平均影響面積超過5000平方公里，影響范圍覆蓋我國近海大部分海域。從赤潮的暴發(fā)頻次來看，近年來赤潮發(fā)生呈現(xiàn)明顯的增多趨勢。
赤潮生物快速增殖或大量聚集，會改變生態(tài)系統(tǒng)的平衡關(guān)系，降低水體的生物多樣性、并隨食物鏈傳遞，對海域生態(tài)系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定性構(gòu)成威脅；除此之外，會大量消耗水體中的溶解氧，促使低氧現(xiàn)象加劇、從而對底棲生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅；赤潮發(fā)生期間，水色發(fā)生改變，有時會產(chǎn)生大量泡沫、并伴隨異味產(chǎn)生，對近海生態(tài)環(huán)境和旅游業(yè)造成不利影響；有些赤潮生物可產(chǎn)生和釋放毒素，發(fā)生在養(yǎng)殖區(qū)的赤潮會導(dǎo)致養(yǎng)殖生物的缺氧、中毒死亡，引發(fā)巨大的經(jīng)濟(jì)損失；人類若誤食了含有毒素的海產(chǎn)品，則會發(fā)生腹瀉、麻痹神經(jīng)等不良反應(yīng)，從而對人類健康構(gòu)成威脅；有些赤潮，如球形棕囊藻赤潮，會產(chǎn)生大量囊體，若是發(fā)生在核電冷源取水區(qū)，則可能堵塞核電冷源取水系統(tǒng)，從而威脅濱海核電冷源安全。
赤潮災(zāi)害如同火災(zāi)一樣具有突發(fā)性，需要應(yīng)急處置，所以長期以來人們在尋找一種像“滅火器”一樣的赤潮災(zāi)害控制方法。理論上講，有很多方法可以治理赤潮。考慮到治理方法的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、大規(guī)模使用的成本等問題，迄今為止，很多方法只停留在理論研究和實(shí)驗(yàn)階段，能夠現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用的方法很少，人們往往只能望“潮”興嘆。
破解國際難題大幅提高治理效率
“改性粘土治理赤潮技術(shù)能夠有效治理大規(guī)模有害赤潮，其原理主要基于粘土顆粒和赤潮生物細(xì)胞間的絮凝作用。”俞志明表示，“天然粘土對赤潮生物絮凝效率低、現(xiàn)場用量大、對環(huán)境存在潛在影響，從而制約了此類方法的現(xiàn)場大規(guī)模應(yīng)用。經(jīng)過表面改性的粘土材料對赤潮生物的絮凝效率大大提高，能夠快速、有效的降低水中赤潮生物濃度，現(xiàn)場應(yīng)用半小時后水色即可明顯改善。此外，改性粘土材料還可抑制水體中殘留赤潮生物的繼續(xù)萌發(fā)和生長，從而達(dá)到快速控制赤潮的作用。”
經(jīng)過20多年的理論研究、技術(shù)創(chuàng)新和現(xiàn)場應(yīng)用，該技術(shù)突破了天然粘土礦物治理赤潮效率低、用量大、淤積重、難以大規(guī)模應(yīng)用的國際難題。以赤潮生物細(xì)胞與粘土顆粒相互作用機(jī)理研究為基礎(chǔ)，在國際上首次提出了提高赤潮治理效率的粘土表面改性理論與方法，研制出治理效率提高幾十到幾百倍的改性粘土材料，并研發(fā)了與之配套的自動、高效、一體化的專用噴灑裝備，在我國近海建立了若干個改性粘土治理有害赤潮綜合應(yīng)用體系和示范工程。
據(jù)悉，該技術(shù)已獲得海洋工程科學(xué)技術(shù)獎（發(fā)明類）一等獎、山東省專利獎一等獎等，成為沿海省市赤潮災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案的重要處置方法，對國內(nèi)外海洋環(huán)境保護(hù)、有害赤潮治理技術(shù)進(jìn)步起到了顯著的推動作用。同時，該技術(shù)還列入“赤潮災(zāi)害處理技術(shù)指南”（GB/T 30743-2014），并在聯(lián)合國教科文組織-APEC聯(lián)合出版的“近岸有害赤潮監(jiān)測與管理對策”一書中得到推薦，成為國內(nèi)外有害赤潮治理的推薦和標(biāo)準(zhǔn)方法。
綠色環(huán)保可改善水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境
針對青島地區(qū)滸苔的發(fā)生，俞志明表示，“改性粘土技術(shù)是針對微藻形成的赤潮研發(fā)的治理技術(shù)，與滸苔是兩回事。滸苔屬于大藻，可以打撈，微藻撈不起來。然而我們做過室內(nèi)及現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，當(dāng)滸苔還處于微觀繁殖體階段時，其體長僅為十幾至幾十微米，與常規(guī)赤潮藻細(xì)胞相仿；這時如果使用改性粘土技術(shù)，可以對其微觀繁殖體做到有效消除，從理論上講能夠?qū)G苔起到早期防控的作用。”
“改性粘土是以天然粘土礦物為原料，根據(jù)粘土表面改性理論制備而成。其主要組分為硅、鋁等化合物，這也是大地土壤和海洋沉積物的主要成分。所以改性粘土具有成本低、綠色環(huán)保的特點(diǎn)。”據(jù)俞志明介紹，“使用量為每平方公里4—10噸，即每平方米4—10克。通過對十幾種不同生長期的典型養(yǎng)殖生物，如對中國對蝦、日本對蝦、太平洋牡蠣、蝦夷扇貝、仿刺參稚參、三文魚等影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改性粘土在有效消除赤潮的同時，不會對這些典型生物產(chǎn)生不良影響。用戶及第三方跟蹤監(jiān)測均未發(fā)現(xiàn)在改性粘土實(shí)施現(xiàn)場有其他養(yǎng)殖和水生生物死亡等現(xiàn)象。”
“同時，改性粘土還可降低水體中營養(yǎng)鹽含量，具有改善水質(zhì)、抑制有害赤潮再次暴發(fā)的功能。第三方評估結(jié)果表明，應(yīng)用改性粘土技術(shù)對南京玄武湖藍(lán)藻水華治理后，玄武湖長出了水草，浮游植物種類增加，透明度大幅提高，水質(zhì)和浮游植物群落得到改善。”俞志明告訴記者，“最好的生態(tài)系統(tǒng)就是草類湖，應(yīng)用改性粘土技術(shù)后，該水域水質(zhì)得到凈化，透明度增加，底部種子長了起來，再加上其它針對性的截污、環(huán)保措施，使得該水域的生態(tài)系統(tǒng)得到恢復(fù)、并實(shí)現(xiàn)了良性循環(huán)。”
首攜自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)走進(jìn)智利
改性粘土在國內(nèi)的大規(guī)模應(yīng)用，為其進(jìn)一步推廣奠定了基礎(chǔ)。針對國際熱點(diǎn)問題、破解赤潮治理難題，使得改性粘土技術(shù)成為國內(nèi)為數(shù)不多走向世界的新型環(huán)保技術(shù)。在國內(nèi)大范圍應(yīng)用后，俞志明團(tuán)隊(duì)將改性粘土治理赤潮技術(shù)帶出了國門。
2015年，智利暴發(fā)了大規(guī)模赤潮，對包括三文魚在內(nèi)的近海養(yǎng)殖業(yè)造成了數(shù)十億美元的損失，并引發(fā)社會動蕩。“當(dāng)時智利并沒有想到用中國技術(shù)去解決問題，而是想去韓國。結(jié)果赤潮研究領(lǐng)域的權(quán)威專家安德森告訴智利相關(guān)負(fù)責(zé)人，中國的技術(shù)比韓國更先進(jìn)，所以智利代表團(tuán)來到了中國。”俞志明告訴記者，“針對困擾智利近海養(yǎng)殖業(yè)的赤潮問題，2016年10月，智利政府組織了由政府部門、養(yǎng)殖企業(yè)和科研院所等人員組成的代表團(tuán)慕名來華參觀和學(xué)習(xí)了由我們團(tuán)隊(duì)研發(fā)的改性粘土治理赤潮技術(shù)，并與我們簽署了多份合作協(xié)議。”
2017年6月，國際化大型養(yǎng)殖健康集團(tuán)Virbac在智利的分公司代表智方與中科院海洋所簽署了改性粘土技術(shù)應(yīng)用于智利近岸赤潮治理的戰(zhàn)略合作協(xié)議及改性粘土技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品獨(dú)家代銷協(xié)議。根據(jù)該協(xié)議，中科院海洋所研發(fā)了針對智利近岸養(yǎng)殖區(qū)的赤潮治理材料——一種新型改性粘土，并通過了國際第三方美國伍茲霍爾海洋研究所檢測，2017年12月正式啟運(yùn)、出口智利。
2018年3月，中科院海洋研究所俞志明團(tuán)隊(duì)一行4人應(yīng)邀赴智利對改性粘土治理赤潮技術(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場服務(wù)與示范，在當(dāng)?shù)匾鹆藦?qiáng)烈反響，有報道稱，俞志明及其工作團(tuán)隊(duì)提供的治理赤潮方案是革新性的，是赤潮的“滅火器”。中國科學(xué)家首次攜自主知識產(chǎn)權(quán)的環(huán)保技術(shù)走進(jìn)智利，為兩國在環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域務(wù)實(shí)合作樹立起良好范例”。
“牽手”美國在國際上具有示范意義
自2017年11月以來，美國佛羅里達(dá)州沿岸暴發(fā)大規(guī)模赤潮，持續(xù)近1年，導(dǎo)致大量海生物死亡及近海旅游業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，并對人類健康構(gòu)成威脅。這一嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)害在全球范圍內(nèi)引起廣泛關(guān)注。
“能跟美國簽署合作協(xié)議很難，他們對外來技術(shù)要求嚴(yán)格，要進(jìn)行各種檢測、甚至包括核輻射檢測等，一個外國技術(shù)要應(yīng)用到他們的海域，難度可想而知。美國對我們研發(fā)的改性粘土技術(shù)的認(rèn)可，也代表了我們的技術(shù)在環(huán)保等各個性能方面的優(yōu)勢，這在國際上具有很強(qiáng)的示范意義。”俞志明表示，“首批運(yùn)抵美國的材料共300公斤，在7000——8000平方米水域進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，第二批材料和改性粘土專用噴發(fā)設(shè)備也已經(jīng)運(yùn)往美國。”
雙重效益顯現(xiàn)未來主攻養(yǎng)殖領(lǐng)域
改性粘土材料在有效消除有害赤潮的同時，還能吸附水體中的營養(yǎng)鹽、有機(jī)質(zhì)等，具有降低水體富營養(yǎng)化、凈化水質(zhì)、抑制赤潮再次暴發(fā)等作用。目前，針對不同用戶需求和赤潮生物特點(diǎn)，俞志明團(tuán)隊(duì)已研發(fā)出適合于不同水體，如養(yǎng)殖、核電冷卻、普通景觀、重大活動等的系列改性粘土材料。
“這么多年的應(yīng)用帶來更多的是社會效益和間接的經(jīng)濟(jì)效益。比如近海核電冷源取水區(qū)有害赤潮的應(yīng)急處置，核電停電一天一個機(jī)組損失就高達(dá)上千萬元，我們研發(fā)的技術(shù)就可以幫助他們減輕或避免損失，節(jié)省這筆費(fèi)用。”俞志明認(rèn)為，“對赤潮消除材料和設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)來說，這既是一種環(huán)保材料，附加值又高，也可以成為其新的利潤增長點(diǎn)。我們與企業(yè)是技術(shù)支持的合作模式，比如出現(xiàn)赤潮后使用何種材料、如何使用，我們提供技術(shù)指導(dǎo)。針對不同用戶的需求，我們不斷研發(fā)應(yīng)對不同赤潮藻的方法，‘對癥下藥’并且進(jìn)行推廣。”
“赤潮是全球性的問題，養(yǎng)殖領(lǐng)域?qū)⒊蔀槲覀兿乱徊降闹攸c(diǎn)發(fā)展方向。”俞志明表示，“福建養(yǎng)殖業(yè)有很多養(yǎng)殖品種，其中以鮑魚的經(jīng)濟(jì)價值較高，我們將針對鮑魚，對養(yǎng)殖水體赤潮治理開展進(jìn)一步研究。而東南亞、智利等地區(qū)的養(yǎng)殖業(yè)也較為發(fā)達(dá)，我們計劃對‘一帶一路’沿線國家和地區(qū)進(jìn)行改性粘土治理赤潮技術(shù)的推廣，讓這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到更多國家和地區(qū)，在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。”
圖片已上載：改性粘土治理赤潮技術(shù)在智利沿海示范應(yīng)用、改性粘土赤潮技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)場
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