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俞志明:愿做一辈子的赤潮消防员

2021-09-29 中国科学报 廖洋 夏雪
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俞志明(右一)指导改性黏土治理赤潮技术开发。中科院海洋研究所供图

  中科院海洋研究所研究员、博士生导师,长期从事近海富营养化与赤潮防控研究。先后主持国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金委创新研究群体项目等众多项目,曾获国家技术发明奖二等奖、中国海洋工程科学技术发明奖一等奖等奖项。

  它就像是红色的幽灵,终日搅扰着海域的生态文明,治理后又常常再度出现,困扰着无数的养殖户和科学家。

  它就是赤潮。

  这是一类看起来很不起眼的海洋微藻,受人类活动对海洋利用广度和深度不断增加的影响形成赤潮。赤潮每年给我国造成的经济损失达300亿元,甚至威胁滨海核电的冷源安全,在国际上被列为三大近海环境问题之一。

  赤潮难题困扰着世界各国的科学家,也一度困扰着长期致力于近海富营养化研究的中科院海洋研究所研究员俞志明。

  创新性提出新方案 

  上个世纪70年代,日本科学家提出,利用黏土中的天然矿物与赤潮藻细胞结合,通过絮凝沉降作用将赤潮藻类沉降到水底,从而消除赤潮。方法虽好,但每平方公里就要用100~400吨黏土,面对动辄几十、上百平方公里的赤潮,根本不可能实现大规模应用。

  “如何提高天然黏土的治理效能呢?”俞志明思考之余,带领团队进一步研究发现,天然黏土在海水中表面携带负电荷,赤潮生物也携带负电荷,负负相斥使得天然黏土絮凝效率低,这导致了黏土很难大规模应用。

  在此基础上,俞志明找准了下一步研究的方向,即人为改变黏土表面性质,把黏土表面从负电变成正电,从而提高治理效能,解决“红色幽灵”。

  让赤潮害怕“吃土” 

  俞志明及团队经过多次试验,将目光进一步聚焦到了改变黏土颗粒表面性质上,致力于提高表面正电性、增加与赤潮生物的桥联作用。

  他带着团队在国际上首次提出了黏土表面改性理论,用人工手段改变天然黏土的表面性质,研发出更高效的赤潮治理材料——改性黏土,突破了天然矿物治理有害赤潮效率低、用量大、淤积重、难以大规模应用的国际难题。

  试验证明,天然黏土经表面改性后,絮凝能力增强,可使赤潮生物大量沉降、死亡。同时,改性黏土还能抑制残留赤潮藻细胞的繁殖和生长,避免赤潮再次暴发。而且,治理效率大大提高,现场用量从原来每平方公里100~400吨,降低至4~10吨。同时,他还带领团队自主研发了配套的喷洒装备,实现了赤潮治理作业的自动化。

  近年来,俞志明将该技术应用于我国沿海从南至北20多个水域,使其成为目前赤潮应急处置的有效“灭火器”。俞志明也因此被大家称作“赤潮消防员”。

  在俞志明看来,“赤潮原本是海洋生态系统自我调节的一种自然现象,但是在人类活动干扰下,作为近海生态系统不断退化的信号,成了一种生态灾害。像火灾一样,一旦发生,应迅速处置,减少损失”。

  十年研究,他终于用改性黏土这个“灭火器”,让赤潮从此害怕“吃土”。

  将黏土带出国门 

  在俞志明看来,作为一项应用型的研究,“赤潮治理研究必须走进现场,用现场应用来检验成果”。

  面对国际上一轮轮暴发的赤潮,俞志明团队决定将改性黏土带出国门,在更广阔的海域里进一步检验。

  2017年,智利考察团慕名来华学习改性黏土治理赤潮技术,并签署多项合作协议,这是中国科学家首次携自主知识产权的环保技术走进智利,为两国在环保与可持续发展领域的务实合作树立了良好示范。

  在2018年法国举行的第十八届全球有害藻华大会上,俞志明与美国伍兹霍尔海洋研究所签署了共同应对佛罗里达沿岸赤潮的合作协议,迄今该技术在美国佛罗里达沿海顺利实施。2019年11月,俞志明应邀率中国赤潮治理团队赴秘鲁塞丘拉养殖区,开展技术示范并指导现场应用,得到秘鲁各界广泛认可。

  “海洋环境多变复杂,针对不同水域、赤潮藻类,治理材料和技术都要适时调整,确保既有效又环保。”俞志明说,“几次国际合作,我们都是在现场考察后进行了改良。目前针对我国近海常见赤潮藻,我们已经研发了3个系列、10余种改性黏土材料,并与企业合作,将实验室制备转化为工程化生产工艺,保障了现场的大规模应用。”

  面对未来仍然复杂的国内和国际近海环境,俞志明说:“我将继续当好赤潮灾害的‘消防员’,书写海洋环境保护新篇章。”

(原载于《中国科学报》 2021-09-29 第4版 综合)
打印 责任编辑:阎芳
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