【青岛日报】改性粘土击退“红色幽灵”

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时间:2018-11-12  来源:青岛日报文本大小:【 |  | 】  【打印

  一艘小船游荡在海上,船上两侧分别伸出长管,像高压水龙一样,持续不断地向海面喷射含有“改性粘土”的悬浮液。十几分钟后,原本已经被赤潮“染红”的海水以肉眼可见的速度开始“褪色”,大约半小时到 1个小时后,海面上漂着的浮游植物被改性粘土吸附着下沉到了海底,失去了光合作用的能力,逐渐死亡。

  这样的场景,自2005年以来,先后在南京玄武湖、广州亚运会水上项目举办区域、北戴河、广西防城港核电厂冷源取水海域等地上演,一次又一次击退了蓝藻水华、赤潮等有害藻华的侵害。这项由中科院海洋研究所研发的改性粘土治理赤潮技术,已于2014年成为我国赤潮治理的标准方法。今年3月,27吨改性粘土被运到智利,海洋所技术团队在海水养殖区现场进行了技术指导和示范应用,这是我国赤潮治理技术第一次走出国门。前不久,美国伍兹霍尔海洋研究所与中科院海洋所签署合作协议,利用我国的改性粘土技术共同应对美国佛罗里达州沿岸爆发近一年的赤潮灾害。

  改性粘土到底是一种什么土?海洋所海洋生态与环境科学重点实验室主任俞志明研究员与美国研究所签约归来,为记者解读这种神奇的技术说:“它就像是专门扑灭赤潮灾害的‘灭火器’。”

  为粘土“改性”,提高粘土的絮凝效率

  赤潮,在国际上被称为“红色幽灵”,它是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。“赤潮发生后,不仅会造成生态环境破坏,还会使养殖区的鱼虾、贝类等含有藻毒素,导致生物死亡,并通过食物链传递威胁人类健康。”俞志明说,近年来随着海水富营养化,赤潮灾害频发,已经越来越引起国际社会的重视。

  美国曾在上世纪50年代用硫酸铜治理赤潮,但这种方法会对生态环境造成二次污染,不环保。上世纪70年代,日本海水养殖业遭到赤潮打击后,提出了撒播天然粘土,利用粘土颗粒对赤潮生物的絮凝作用来治理赤潮的方法。但是,天然粘土的絮凝效率低,每平方公里要用土大约200-400吨,耗时费力。

  俞志明团队从1993年开始研究赤潮治理技术,他们发现,天然粘土之所以絮凝效率低,是因为粘土表面带有负电,而赤潮生物也带有负电,“同性相斥”,粘土与赤潮生物能够发生碰撞然后“抱团”的几率很低。“那就给它改性吧。”俞志明团队运用物理化学原理,通过表面改性的方法,将粘土颗粒表面的负电变为正电,极大提高了粘土的絮凝效率。

  如今,运用海洋所的改性粘土治理赤潮,每平方公里只需4-10吨粘土,“就如同你在自己周围的地面上撒了包咖啡粉,这种用量对海洋来说不会造成任何影响。”俞志明的学生袁涌铨博士给记者做了一个形象的比喻。

  俞志明团队用来改性的粘土,在自然界随处可寻。“不需要很特殊的土质,做陶瓷、盖房子的粘土都可以。”俞志明说,之前他们曾选用蒙脱土,这种土可以入药治疗小孩腹泻,因此非常安全环保。后来,他们更多的选用高岭土,这种土比较纯净,所含的负电荷相对较少,改性效果也更好一些。

  经过改性的粘土,不仅很容易与身边的赤潮生物发生碰撞、吸附,而且能够发挥“长半径”作用,像是突然拥有了加长的手臂,可以把远处的浮游藻类也“抓”过来,絮凝效率比天然粘土提高几十到几百倍。

  除了将粘土改性,俞志明团队还研发出了自动、高效、一体化的专用喷撒装备,并将改性粘土技术由实验室制备成功转变成工程化生产工艺,建立了一整套高质量、标准化的生产流水线,日产30吨以上。

  30个小时“干掉”86平方公里赤潮,应用受国际青睐

  据了解,2005年之前,海洋所的改性粘土技术虽然在国内外引起关注,但只限于理论研究和实验室阶段。2005年南京举办第十届全运会前夕,玄武湖上突然爆发大规模蓝藻水华,俞志明团队才第一次有了现场操作的机会。当时,国内也有别的企业与之竞标,南京市政府将湖泊分为两块区域,让竞争者“打擂”。10天之后,改性粘土技术的有效性得到了充分验证。

  实际上,运用改性粘土治理赤潮,在核电安全领域尤为重要。广西防城港核电厂建成之后,发现海面上出现大量的棕囊藻(一种赤潮生物),极易堵塞核电冷源系统。而改性粘土技术恰好是最有效的赤潮应急办法。俞志明团队出动,确保该核电站在商业并网之前168小时的运行安全,以及后续的正常发电与运营。2016年智利政府组织的代表团实地考察了改性粘土治理赤潮项目在广西的应用,当即决定与海洋所签约合作。

  “美国人对于环保技术的引进格外谨慎,以前轻易不会与其他国家合作。”俞志明告诉记者,佛罗里达州沿岸暴发一年多的赤潮灾害导致大量海洋生物死亡及近海旅游业的损失,当地民众反映强烈。美国伍兹霍尔海洋所的资深研究员唐纳德·安德森博士以前就曾在论文中引用海洋所的改性粘土技术成果,这次力邀他们密切合作,共同应对美国近海赤潮,再次证明了我国赤潮治理技术的国际领先性。

 

  《青岛日报》2018年11月12日第3版  记者 王 娉

   

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