新利平台 > 生態

鹽堿地用上“吸塵器”,一舉多得!

發布時間:2020-11-11 15:45:00來源: 科技日報

  漫天沙塵,從(cong) 碧藍的卓乃湖水旁升騰而出,白煙四起。

  2011年,位於(yu) 三江源國家公園核心區的卓乃湖發生潰壩,湖底裸露近1/3。

  “高鹽堿的湖底沙塵隨風飄散,導致下風向的草場快速枯萎。”中國生物多樣性保護與(yu) 綠色發展基金會(hui) 周晉峰展示了大量的資料圖片,三江源的沙漠化從(cong) 衛星圖和實地考察都非常清楚!

  在中國,約有1億(yi) 公頃鹽堿化土地,而這個(ge) 數字在全球約10億(yi) 。鹽堿化與(yu) 幹旱如影隨形,無論源自自然還是人為(wei) 影響,土地鹽堿化都是生態環境的大問題。

  假如能發明一個(ge) 可以隨時“攜帶”的大吸力吸塵器,把土地上的鹽堿“吸除”,會(hui) 不會(hui) 成為(wei) 治理鹽堿地的“爆款”?這個(ge) 新奇的想法來自不久前召開的鼓勵創新和探索的香山科學會(hui) 議第684次學術討論會(hui) 上。

  經過對能源布局、海水淡化裝置、地勢地貌等諸多因素的調研和可行性研究,中國科學院水利部水土保持研究所研究員王飛團隊認為(wei) ,可以通過多學科、綜合化的全新方式開展鹽堿地的綜合治理。

  從(cong) “鹹海危機”看鹽堿化應對的無力

  誰也沒有預料到,55年左右的時間,550萬(wan) 歲的鹹海不斷幹枯,趨近生命終點。

  “每幹枯1平方公裏鹹海,多產(chan) 生8000噸鹽堿。”王飛說,這可能是全球目前麵臨(lin) 的最嚴(yan) 重的土地鹽堿化問題,聯合國正在向全球征集有效應對方案。

  如此大規模的土地鹽堿化正在影響一個(ge) 區域的經濟社會(hui) 發展,甚至或將導致文明的衰落。人類需要有效的手段應對這樣的災難,然而實情是——去鹽堿化並非易事。

  “現有的方法包括物理改良、化學改良、引水洗鹽和生物吸鹽等。”王飛表示,但是通常工程量和投資量都很大,而且單次治理後保持的時間段,有時甚至會(hui) 帶來一些嚴(yan) 重的生態後果,目前沒有一種方法能達到令人滿意的效果。

  除了自然變化帶來的鹽堿化,農(nong) 業(ye) 耕作也在不斷加劇鹽堿化的發生。

  “一些節水型農(nong) 業(ye) 利用滴灌技術進行耕作,在短期內(nei) 會(hui) 帶來產(chan) 量的提升,但5-8年後,土壤積鹽,產(chan) 量會(hui) 下降20-30%。”中國工程院院士、中國農(nong) 業(ye) 大學教授康紹忠說。

  產(chan) 量下降,因為(wei) 節水滴灌有了“汗衫”的煩惱。

  滴灌隻打濕了植物根係周邊的地表一層,相較於(yu) 澆灌,隨水而來的鹽堿很容易在地表凝結,這就好比夏天的汗衫,出汗後更容易結出汗堿。

  在我國幹旱地區,由於(yu) 節水農(nong) 業(ye) 的大麵積推廣,隨之而來的“去鹽堿化”也成為(wei) 亟待攻克的難題。

  “目前使用最多的是用‘大水洗鹽’的方法應對‘節水積鹽’。” 康紹忠說,大約7000萬(wan) 畝(mu) 耕地每年要消耗150億(yi) 立方米的水,這對於(yu) 幹旱地區是極大的用水壓力。而且,用大水漫灌的‘漿洗’法,不僅(jin) 浪費水,幾年後還需要再次衝(chong) 洗。

  “人們(men) 需要一種資源節約型、治理長效型、資源匹配型,生態友好型的鹽堿地治理理念和方法。”王飛呼籲。

  用工業(ye) 設計的思維,建造多品類大吸力“吸塵器“

  那麽(me) ,用“吸塵器”的思路應對鹽堿化問題,究竟可不可行?

  “我們(men) 的研究要落地,必然要算經濟賬。”王飛說,“吸塵”最首要解決(jue) :能源從(cong) 哪來?

  團隊調研發現,全球的光伏、風力分布與(yu) 鹽堿地的形成有非常好的區域匹配性。目前,我國西北地區的太陽能、風能設施建設的布局與(yu) 鹽堿地的布局也有著高度的重疊。

  據統計,2016年,我國西北5省區棄光、棄風的發電量分別是70億(yi) 和262億(yi) 度。

  王飛說,這些當時用不上的、無法並網的電能完全可以充分利用起來,用在鹽堿化治理的能源消耗上。

  不僅(jin) 能源能夠就地取材,濾除鹽堿的關(guan) 鍵“元器件“也是成熟的現有技術。

  “海水淡化的設施設備目前已經非常成熟,利用它光可以將含鹽堿的水轉變成好水。“王飛說,目前,海水淡化的成本約為(wei) 1立方米消耗3.2度電,以每年有330多億(yi) 度棄電來計算,理論上可增加100億(yi) 立方米好水。

  “利用地區自然資源的稟賦來提供一種有效率、低成本的治理鹽堿地的方法。”王飛說,還包括利用好當地的山地地勢。地形每上升1公裏,氣溫會(hui) 下降6攝氏度,西北的鹽堿地地區往往伴隨著高山,這種地形起伏也會(hui) 為(wei) 造水帶來可借助的優(you) 勢。

  在上述3個(ge) 條件的基礎上,王飛團隊提出鹽堿地“吸塵器”設計——集約化水鹽分離技術。

  “利用多餘(yu) 的、不穩定的電能以及豐(feng) 富的太陽能,對鹽分濃度很高的鹽水收集池進行加熱,使其蒸發。”王飛給出一個(ge) 設計簡圖,他說,蒸發的濕空氣在依地勢而建的管道中抬升時,濕空氣中的水汽會(hui) 隨著溫度降低而逐步凝結得到清潔的水,而收集池中的鹽堿也會(hui) 逐步析出,從(cong) 而實現水鹽分離。

  “也可以探索在鹽堿化程度嚴(yan) 重地區建立鹽堿水淡化裝置,通過結合鹽水的收集存儲(chu) 和利用,淡水回灌與(yu) 利用等手段,實現區域化的鹽堿地治理。”王飛說,無論哪種方案,或者繼續開發新的方案,歸根結底是使水源充分分離,然後把鹽拿出來,讓它離開寶貴的土壤和水體(ti) ,先單獨存放等待新的用途。

  一個(ge) 旱區的水不管是什麽(me) 形態,都具有非常特殊的意義(yi) 。值得集納跨學科的智慧想盡辦法去達到充分利用的效果。王飛認為(wei) ,以上每個(ge) 環節都需要土壤學、生物學、農(nong) 業(ye) 水管理學等農(nong) 業(ye) 基礎技術,也需要鹽堿地灌排設備與(yu) 技術、水鹽分離設施、太陽能集熱係統、太陽能光伏技術與(yu) 產(chan) 品、溫室栽培係統等等先進技術,而且經濟和產(chan) 業(ye) 發展研究和設計規劃也不可或缺,從(cong) 而促進技術集成或協同升級,以提高水鹽分離效率和數量,提升土地和水資源利用效率,其資源、環境和生態風險小,治理效益持續時間長,有助於(yu) 維持和提升我國鹽堿地治理的區域經濟功能和生態係統服務價(jia) 值。

  治理別忘“按需”原則,不毛之地也是“寶庫”

  “吸塵器”的模式將使得鹽堿地治理更加靈活。

  我國境內(nei) 約1億(yi) 公頃鹽堿地分布在19個(ge) 省區,按照不同的氣候特征、區域特征可分為(wei) 8個(ge) 區,這些鹽堿地的形成機理、治理對策和資源與(yu) 經濟成本各不相同。

  “這意味著鹽堿地治理的最佳手段是多樣化的。”王飛說,更重要的是,“良田”並不是所有鹽堿地改良的最佳歸宿。

  “鹽堿地不是人們(men) 印象裏的‘不毛之地’,它其實是一個(ge) 大寶庫。“周晉峰說,例如在鹽堿地中生存的耐鹽耐堿微生物中的基因,已經為(wei) 人類進行基因工程改造提供了豐(feng) 富的基因源。

  以曹妃甸濕地的修複為(wei) 例,當地別具一格養(yang) 殖鹵蟲。周晉峰解釋,由於(yu) 曹妃甸濕地天然的鹽堿地屬性和缺水、高蒸發的氣候特點,鹵水濕地是它特有的一種濕地類型,鹵蟲養(yang) 殖是鹵水濕地保持的關(guan) 鍵一環,而且渤海灣鹵蟲自身的高附加值,可以造福當地,因此是一舉(ju) 多得的修複措施。

  可見,對於(yu) 不同的鹽堿地,有的需要恢複成良田、有的希望用於(yu) 其他開發,還有的應作為(wei) 生態用地,保留特性。不同的治理訴求意味著鹽堿地的有效治理,不會(hui) 是一個(ge) 路子“照搬”,一套模式“通行”。

  “在過去的治理實踐中,也走過彎路,比如導致當地的自然生態係統退化、化學成分施用引起新的生態脅迫、洗鹽的排水會(hui) 導致河流、濕地與(yu) 湖泊的嚴(yan) 重鹽堿化等等。”王飛說,鹽堿地治理應秉持按需治理、因地製宜的原則,在科學評估的基礎上,設計最適合本地的“吸塵器”。

(責編: 賈春玲)

版權聲明:凡注明“來源:新利平台”或“新利平台文”的所有作品,版權歸高原(北京)文化傳(chuan) 播有限公司。任何媒體(ti) 轉載、摘編、引用,須注明來源新利平台和署著作者名,否則將追究相關(guan) 法律責任。