科技治污讓“醬油湖”變身“生態(tài)湖”

8月5日，山東師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“山師地環(huán)學(xué)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(xué)、生物指標進(jìn)行監測。

孔強是山東師范大學(xué)校長(cháng)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(zhuān)家們稱(chēng)為流域治污“世界第一難”。當南水北調工程啟動(dòng)之后，作為長(cháng)江水北上必經(jīng)之地的南四湖治理變得迫在眉睫。

“20年來(lái)，我們專(zhuān)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(xiàn)流域的水質(zhì)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(shù)”發(fā)揮效力后，曾經(jīng)的“醬油湖”變清了——“水中大熊貓”桃花水母、“鳥(niǎo)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(lè )園。

治理“醬油湖”，需要借助科技力量。

在該團隊接受任務(wù)時(shí)，挑戰不小。工業(yè)廢水、生活廢水、農業(yè)廢水……隨著(zhù)53條支流攜污染物不斷匯入，當時(shí)的南四湖變成了魚(yú)蝦絕跡的“集中納污區”。

隨著(zhù)山東省“治用保”流域治污策略的實(shí)施，南四湖流域水質(zhì)逐漸提高，但與南水北調東線(xiàn)水質(zhì)要求相比，仍然要跨越三個(gè)以上的地表水環(huán)境質(zhì)量類(lèi)別，難度極大。綠色高效的人工濕地技術(shù)成為優(yōu)先選擇之一。

人工濕地是人為構建、模擬和控制的類(lèi)似沼澤的地面。人工濕地中的基質(zhì)又稱(chēng)填料，主要用來(lái)吸附、過(guò)濾污染物，也為植物和微生物生長(cháng)提供載體并為物理、化學(xué)和生物過(guò)程提供反應界面。

張建團隊成員之一、山師地環(huán)學(xué)院師資博士后紀明德向記者展示了一幅圖：當污水進(jìn)入河流后，污染物在基質(zhì)、植物與微生物的協(xié)同作用下被去除。但他提到三大痛點(diǎn)，即傳統人工濕地基質(zhì)水質(zhì)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(wèn)題為例，紀明德進(jìn)行了說(shuō)明。濕地植物可吸附污染物質(zhì)并將其固定在根系上，并通過(guò)自身代謝將有機物質(zhì)降解為無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)以實(shí)現水體凈化。但問(wèn)題在于，植物到了冬天便枯萎“失靈”。該團隊創(chuàng )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(wèn)題。

針對三大痛點(diǎn)而生的一系列技術(shù)不但優(yōu)化了南四湖的水質(zhì)，更在南水北調東線(xiàn)工程沿線(xiàn)實(shí)現了廣泛應用，相關(guān)成果登上《自然綜述：地球與環(huán)境》雜志。

“我們用300畝試驗工程摸索技術(shù)參數，用1500畝示范工程積累工程應用經(jīng)驗，最終用了近十年在國內實(shí)現了‘遍地開(kāi)花’的局面。”張建表示，上述數據、經(jīng)驗及成果支撐了3個(gè)國家濕地公園、山東省26萬(wàn)畝人工濕地工程的建設和運行。

“水清不代表無(wú)污染。”如今，這句話(huà)飽含著(zhù)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(chēng)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(huán)境污染物;另一方面，新污染物種類(lèi)繁多，可被識別出的新污染物還在快速增加。

“如果說(shuō)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(huán)芳烴具有誘變、致癌等毒性，傳統人工濕地對多環(huán)芳烴的去除效果極差。通過(guò)多年研究，張建團隊發(fā)現微生物降解是人工濕地降解多環(huán)芳烴的主要機制，他們設計了一種新型自動(dòng)潮汐流人工濕地系統，通過(guò)優(yōu)化系統氧化還原環(huán)境，實(shí)現有機污染物多環(huán)芳烴和營(yíng)養元素氮的高效去除。這一研究成果刊發(fā)在國際學(xué)術(shù)刊物《水研究》上，并且已經(jīng)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(tài)環(huán)境貢獻力量。