“我們團隊認同‘到 2100 年，全球?qū)⒂卸噙_ 55 億人面臨水污染的威脅’這個觀點。”
8月15日是全國生態(tài)日，在上海海洋大學(xué)水生態(tài)環(huán)境治理與修復(fù)實驗室，深耕于水體生態(tài)環(huán)境治理與修復(fù)領(lǐng)域的上海海洋大學(xué)教授林建偉，為大家解讀水環(huán)境治理領(lǐng)域最新研究成果。
地球表面的71%被水覆蓋，水作為生命之源，與我們的生活息息相關(guān)。“最近十年來，全國地表水優(yōu)良水質(zhì)斷面比例提高23.8個百分點，2022年達87.9%，已接近發(fā)達國家水平。但同時也應(yīng)看到，我國生態(tài)環(huán)境保護任務(wù)依然艱巨，還需要付出長期艱苦努力。”林建偉說。
水體富營養(yǎng)化---全球內(nèi)陸湖泊水庫面臨的共性問題
今年7月，荷蘭烏得勒支大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項模擬研究發(fā)現(xiàn)，到2100年，地表水污染可能會影響到全球55億人。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《自然-水》。對此觀點，林建偉表示認同，并認為世界各地需要通力協(xié)作、共同應(yīng)對。
內(nèi)陸湖庫水體富營養(yǎng)化是當(dāng)今許多國家和政府最為關(guān)注的環(huán)境問題之一。這個問題已經(jīng)成為全球性的挑戰(zhàn)。
水體富營養(yǎng)化是指水體中氮和磷等營養(yǎng)鹽含量過多而引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。水體富營養(yǎng)化會導(dǎo)致藍藻爆發(fā)，嚴重破壞水體生態(tài)環(huán)境，降低水體功能，造成魚類等水生生物大量死亡。另外，藍藻水華產(chǎn)生的藻毒素和藻源性嗅味物質(zhì)還將直接影響飲用水安全，最終影響人類健康和生命安全。此外，藻類進入飲用水處理工藝，還會影響給水廠凈化工藝的正常運行，嚴重時會導(dǎo)致給水廠供水量大幅度減少。
同時，全球變暖是當(dāng)今世界面臨的最大挑戰(zhàn)之一。氣候變化造成的次生災(zāi)害增加會導(dǎo)致水土流失加劇，同時區(qū)域降雨變化，也會造成大量營養(yǎng)鹽被沖刷后隨地表徑流進入水體中，加速受納水體的富營養(yǎng)化，對全球飲用水安全造成嚴重威脅。
不可忽視的總磷污染
當(dāng)前，我國水生態(tài)環(huán)境形勢依然嚴峻，富營養(yǎng)化、飲用水源地污染、地下水與近海海域污染、新污染物、生態(tài)用水短缺等問題尚未得到根本解決，藍藻水華、水生態(tài)失衡問題依然存在。“我們團隊長期關(guān)注磷污染。磷是水體富營養(yǎng)化的重要因子。不夸張地說，總磷污染已經(jīng)成為現(xiàn)階段水治理環(huán)節(jié)中急需解決的重要問題。”
“大家對磷應(yīng)該不陌生，磷存在于人體所有細胞中，是構(gòu)成骨骼和牙齒的必要物質(zhì)，幾乎參與所有生理上的化學(xué)反應(yīng)。”林建偉解釋，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生命科學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，磷都發(fā)揮著重要作用。但是，磷也是造成水體富營養(yǎng)化的主要化學(xué)元素之一。隨著人類對環(huán)境資源開發(fā)利用活動的日益增加,大量含磷廢水排入江河湖泊中，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。
我國生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2022中國生態(tài)環(huán)境狀況公告》顯示，開展?fàn)I養(yǎng)狀況監(jiān)測的204個重要湖泊（水庫）中，輕度富營養(yǎng)化狀態(tài)湖泊（水庫）占24.0%，中度富營養(yǎng)化狀態(tài)湖泊（水庫）占5.9%，主要污染指標(biāo)為總磷、化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)。總磷已經(jīng)成為主要地表水體三大重污染指標(biāo)之一。
內(nèi)源磷污染如何“對癥治療”？
“湖泊、水庫、河流等地表水體中磷的來源分為兩大類。”林建偉介紹，其一是外源，包括生活污水、工業(yè)廢水、商業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水、地表徑流、大氣沉降等。其二是內(nèi)源，也就是位于水體底部底泥磷的釋放。相關(guān)研究表明，即使外源磷輸入得到了有效的控制，底泥磷釋放仍然會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。因此，控制底泥內(nèi)源磷也是治理地表水體磷污染的重要手段，是根治地表水體富營養(yǎng)化的重要措施。
“我們團隊的主要研究方向是水生態(tài)環(huán)境治理與修復(fù)、環(huán)境功能材料研發(fā)與應(yīng)用。”近年來，林建偉團隊圍繞水土界面磷遷移轉(zhuǎn)化過程與機制、內(nèi)源磷污染治理與修復(fù)技術(shù)、新型磷鈍化材料研發(fā)與吸附水中磷酸鹽特征及機制等方面進行了深入研究，并取得了一系列進展。
今年四月，林建偉課題組在《Water Research》上發(fā)表最新研究成果，揭示水鐵礦和磁鐵礦聯(lián)合添加和覆蓋對底泥磷釋放的控制效果及機制，對于聯(lián)合應(yīng)用水鐵礦和磁鐵礦控制底泥磷釋放至關(guān)重要。
研究中，林建偉團隊開發(fā)了一個基于水鐵礦和磁鐵礦回收便利的活性覆蓋系統(tǒng)，制備簡單、應(yīng)用方便，且可重復(fù)利用，能夠有效回收磷資源。
“我們在開發(fā)這個系統(tǒng)時，將目光放在了鐵元素上。”林建偉進一步解釋，鐵氧化物廣泛存在于自然界中，是底泥中重要的活性物質(zhì)組成之一，對底泥中磷遷移轉(zhuǎn)化起重要作用。水鐵礦和磁鐵礦是兩種常見的鐵基底泥磷鈍化材料。利用水鐵礦控制底泥磷釋放的優(yōu)勢包括：水鐵礦環(huán)境友好，且對水中磷酸鹽的吸附能力強。利用磁鐵礦控制底泥磷釋放的優(yōu)勢包括：磁鐵礦安全環(huán)保，對水中磷酸鹽的吸附能力較強，且可通過外加磁場作用對使用后的磁鐵礦進行回收利用，以避免資源浪費。
水鐵礦和磁鐵礦聯(lián)合添加和覆蓋
對底泥磷釋放的控制效果及機制
“既能回收磷資源，實現(xiàn)磷資源‘變廢為寶’，也對環(huán)境友好，這會是一種極具應(yīng)用前景的水體內(nèi)源磷釋放控制方法。我們團隊將會在這個方向上繼續(xù)努力。”同時，林建偉也呼吁大家一起行動起來，保護水資源。“一方面要節(jié)約用水，避免浪費水資源。另一方面，可選用無磷洗衣粉，減少水體的磷輸入量，為水體富營養(yǎng)化治理做出我們力所能及的貢獻。”
來源：上海海洋大學(xué)
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