科技治污讓“醬油湖”變身“生態湖”
8月5日,山東師范大學地理與環境學院(以下簡稱“山師地環學院”)孔強教授在暑假期間趕到了250公里之外的南四湖,對其水體物理、化學、生物指標進行監測。
孔強是山東師范大學校長張建教授團隊的一員。橫臥于山東省西南部的南四湖是我國北方最大的淡水湖,但污染讓它變成了“醬油湖”,甚至曾被專家們稱為流域治污“世界第一難”。當南水北調工程啟動之后,作為長江水北上必經之地的南四湖治理變得迫在眉睫。
“20年來,我們專心致志干一件事。”張建眼中的這件事便是對南水北調工程沿線流域的水質保護。其中,南四湖治理成為重中之重。
當一項項源于南四湖、用于南四湖的“獨家技術”發揮效力后,曾經的“醬油湖”變清了——“水中大熊貓”桃花水母、“鳥中大熊貓”震旦鴉雀、全球極危物種中華秋沙鴨把南四湖當成了它們的樂園。
治理“醬油湖”,需要借助科技力量。
在該團隊接受任務時,挑戰不小。工業廢水、生活廢水、農業廢水……隨著53條支流攜污染物不斷匯入,當時的南四湖變成了魚蝦絕跡的“集中納污區”。
隨著山東省“治用保”流域治污策略的實施,南四湖流域水質逐漸提高,但與南水北調東線水質要求相比,仍然要跨越三個以上的地表水環境質量類別,難度極大。綠色高效的人工濕地技術成為優先選擇之一。
人工濕地是人為構建、模擬和控制的類似沼澤的地面。人工濕地中的基質又稱填料,主要用來吸附、過濾污染物,也為植物和微生物生長提供載體并為物理、化學和生物過程提供反應界面。
張建團隊成員之一、山師地環學院師資博士后紀明德向記者展示了一幅圖:當污水進入河流后,污染物在基質、植物與微生物的協同作用下被去除。但他提到三大痛點,即傳統人工濕地基質水質凈化效率低、冬季低溫植物“失靈”、工程結構與運行配置不合理。
以冬季低溫植物“失靈”問題為例,紀明德進行了說明。濕地植物可吸附污染物質并將其固定在根系上,并通過自身代謝將有機物質降解為無毒無害物質以實現水體凈化。但問題在于,植物到了冬天便枯萎“失靈”。該團隊創造性地將植物秸稈轉化為生物炭,大幅提升對污染物的吸附性能,并將生物炭作為填料回填到人工濕地彌補碳源不足問題。
針對三大痛點而生的一系列技術不但優化了南四湖的水質,更在南水北調東線工程沿線實現了廣泛應用,相關成果登上《自然綜述:地球與環境》雜志。
“我們用300畝試驗工程摸索技術參數,用1500畝示范工程積累工程應用經驗,最終用了近十年在國內實現了‘遍地開花’的局面。”張建表示,上述數據、經驗及成果支撐了3個國家濕地公園、山東省26萬畝人工濕地工程的建設和運行。
“水清不代表無污染。”如今,這句話飽含著張建團隊的新目標。近期,他們瞄準了隱形污染物。在今年的政府工作報告中,它們被稱為“新污染物”。
新污染物之所以“新”,一方面是相對于常規污染物而言,它們是持久性有機污染物、內分泌干擾物、抗生素等新型環境污染物;另一方面,新污染物種類繁多,可被識別出的新污染物還在快速增加。
“如果說之前的污染物是‘厘米級’,那么現在到了‘納米級’。”張建表示,他們正在做的就是找到新污染物的“克星”。
多環芳烴具有誘變、致癌等毒性,傳統人工濕地對多環芳烴的去除效果極差。通過多年研究,張建團隊發現微生物降解是人工濕地降解多環芳烴的主要機制,他們設計了一種新型自動潮汐流人工濕地系統,通過優化系統氧化還原環境,實現有機污染物多環芳烴和營養元素氮的高效去除。這一研究成果刊發在國際學術刊物《水研究》上,并且已經落地。
治理流域污染,隱形污染物不可忽視,這支團隊已找到破解之道,并持續推而廣之,為保護生態環境貢獻力量。