科技治污让“酱油湖”变身“生态湖”

2024-08-10 07:49:14 来源：科技日报

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8月5日，山东师范大学地理与环境学院（以下简称“山师地环学院”）孔强教授在暑假期间赶到了250公里之外的南四湖，对其水体物理、化学、生物指标进行监测。

孔强是山东师范大学校长张建教授团队的一员。横卧于山东省西南部的南四湖是我国北方最大的淡水湖，但污染让它变成了“酱油湖”，甚至曾被专家们称为流域治污“世界第一难”。当南水北调工程启动之后，作为长江水北上必经之地的南四湖治理变得迫在眉睫。

“20年来，我们专心致志干一件事。”张建眼中的这件事便是对南水北调工程沿线流域的水质保护。其中，南四湖治理成为重中之重。

当一项项源于南四湖、用于南四湖的“独家技术”发挥效力后，曾经的“酱油湖”变清了——“水中大熊猫”桃花水母、“鸟中大熊猫”震旦鸦雀、全球极危物种中华秋沙鸭把南四湖当成了它们的乐园。

治理“酱油湖”，需要借助科技力量。

在该团队接受任务时，挑战不小。工业废水、生活废水、农业废水……随着53条支流携污染物不断汇入，当时的南四湖变成了鱼虾绝迹的“集中纳污区”。

随着山东省“治用保”流域治污策略的实施，南四湖流域水质逐渐提高，但与南水北调东线水质要求相比，仍然要跨越三个以上的地表水环境质量类别，难度极大。绿色高效的人工湿地技术成为优先选择之一。

人工湿地是人为构建、模拟和控制的类似沼泽的地面。人工湿地中的基质又称填料，主要用来吸附、过滤污染物，也为植物和微生物生长提供载体并为物理、化学和生物过程提供反应界面。

张建团队成员之一、山师地环学院师资博士后纪明德向记者展示了一幅图：当污水进入河流后，污染物在基质、植物与微生物的协同作用下被去除。但他提到三大痛点，即传统人工湿地基质水质净化效率低、冬季低温植物“失灵”、工程结构与运行配置不合理。

以冬季低温植物“失灵”问题为例，纪明德进行了说明。湿地植物可吸附污染物质并将其固定在根系上，并通过自身代谢将有机物质降解为无毒无害物质以实现水体净化。但问题在于，植物到了冬天便枯萎“失灵”。该团队创造性地将植物秸秆转化为生物炭，大幅提升对污染物的吸附性能，并将生物炭作为填料回填到人工湿地弥补碳源不足问题。

针对三大痛点而生的一系列技术不但优化了南四湖的水质，更在南水北调东线工程沿线实现了广泛应用，相关成果登上《自然综述：地球与环境》杂志。

“我们用300亩试验工程摸索技术参数，用1500亩示范工程积累工程应用经验，最终用了近十年在国内实现了‘遍地开花’的局面。”张建表示，上述数据、经验及成果支撑了3个国家湿地公园、山东省26万亩人工湿地工程的建设和运行。

“水清不代表无污染。”如今，这句话饱含着张建团队的新目标。近期，他们瞄准了隐形污染物。在今年的政府工作报告中，它们被称为“新污染物”。

新污染物之所以“新”，一方面是相对于常规污染物而言，它们是持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素等新型环境污染物；另一方面，新污染物种类繁多，可被识别出的新污染物还在快速增加。

“如果说之前的污染物是‘厘米级’，那么现在到了‘纳米级’。”张建表示，他们正在做的就是找到新污染物的“克星”。

多环芳烃具有诱变、致癌等毒性，传统人工湿地对多环芳烃的去除效果极差。通过多年研究，张建团队发现微生物降解是人工湿地降解多环芳烃的主要机制，他们设计了一种新型自动潮汐流人工湿地系统，通过优化系统氧化还原环境，实现有机污染物多环芳烃和营养元素氮的高效去除。这一研究成果刊发在国际学术刊物《水研究》上，并且已经落地。

治理流域污染，隐形污染物不可忽视，这支团队已找到破解之道，并持续推而广之，为保护生态环境贡献力量。