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鹽堿地用上“吸塵器”,一舉多得!

張佳星 發(fā)布時間:2020-11-11 15:45:00來源: 科技日報

  漫天沙塵,從碧藍(lán)的卓乃湖水旁升騰而出,白煙四起。

  2011年,位于三江源國家公園核心區(qū)的卓乃湖發(fā)生潰壩,湖底裸露近1/3。

  “高鹽堿的湖底沙塵隨風(fēng)飄散,導(dǎo)致下風(fēng)向的草場快速枯萎?!敝袊锒鄻有员Wo(hù)與綠色發(fā)展基金會周晉峰展示了大量的資料圖片,三江源的沙漠化從衛(wèi)星圖和實(shí)地考察都非常清楚!

  在中國,約有1億公頃鹽堿化土地,而這個數(shù)字在全球約10億。鹽堿化與干旱如影隨形,無論源自自然還是人為影響,土地鹽堿化都是生態(tài)環(huán)境的大問題。

  假如能發(fā)明一個可以隨時“攜帶”的大吸力吸塵器,把土地上的鹽堿“吸除”,會不會成為治理鹽堿地的“爆款”?這個新奇的想法來自不久前召開的鼓勵創(chuàng)新和探索的香山科學(xué)會議第684次學(xué)術(shù)討論會上。

  經(jīng)過對能源布局、海水淡化裝置、地勢地貌等諸多因素的調(diào)研和可行性研究,中國科學(xué)院水利部水土保持研究所研究員王飛團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,可以通過多學(xué)科、綜合化的全新方式開展鹽堿地的綜合治理。

  從“咸海危機(jī)”看鹽堿化應(yīng)對的無力

  誰也沒有預(yù)料到,55年左右的時間,550萬歲的咸海不斷干枯,趨近生命終點(diǎn)。

  “每干枯1平方公里咸海,多產(chǎn)生8000噸鹽堿?!蓖躏w說,這可能是全球目前面臨的最嚴(yán)重的土地鹽堿化問題,聯(lián)合國正在向全球征集有效應(yīng)對方案。

  如此大規(guī)模的土地鹽堿化正在影響一個區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,甚至或?qū)?dǎo)致文明的衰落。人類需要有效的手段應(yīng)對這樣的災(zāi)難,然而實(shí)情是——去鹽堿化并非易事。

  “現(xiàn)有的方法包括物理改良、化學(xué)改良、引水洗鹽和生物吸鹽等?!蓖躏w表示,但是通常工程量和投資量都很大,而且單次治理后保持的時間段,有時甚至?xí)硪恍﹪?yán)重的生態(tài)后果,目前沒有一種方法能達(dá)到令人滿意的效果。

  除了自然變化帶來的鹽堿化,農(nóng)業(yè)耕作也在不斷加劇鹽堿化的發(fā)生。

  “一些節(jié)水型農(nóng)業(yè)利用滴灌技術(shù)進(jìn)行耕作,在短期內(nèi)會帶來產(chǎn)量的提升,但5-8年后,土壤積鹽,產(chǎn)量會下降20-30%?!敝袊こ淘涸菏?、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授康紹忠說。

  產(chǎn)量下降,因?yàn)楣?jié)水滴灌有了“汗衫”的煩惱。

  滴灌只打濕了植物根系周邊的地表一層,相較于澆灌,隨水而來的鹽堿很容易在地表凝結(jié),這就好比夏天的汗衫,出汗后更容易結(jié)出汗堿。

  在我國干旱地區(qū),由于節(jié)水農(nóng)業(yè)的大面積推廣,隨之而來的“去鹽堿化”也成為亟待攻克的難題。

  “目前使用最多的是用‘大水洗鹽’的方法應(yīng)對‘節(jié)水積鹽’?!?康紹忠說,大約7000萬畝耕地每年要消耗150億立方米的水,這對于干旱地區(qū)是極大的用水壓力。而且,用大水漫灌的‘漿洗’法,不僅浪費(fèi)水,幾年后還需要再次沖洗。

  “人們需要一種資源節(jié)約型、治理長效型、資源匹配型,生態(tài)友好型的鹽堿地治理理念和方法?!蓖躏w呼吁。

  用工業(yè)設(shè)計的思維,建造多品類大吸力“吸塵器“

  那么,用“吸塵器”的思路應(yīng)對鹽堿化問題,究竟可不可行?

  “我們的研究要落地,必然要算經(jīng)濟(jì)賬?!蓖躏w說,“吸塵”最首要解決:能源從哪來?

  團(tuán)隊(duì)調(diào)研發(fā)現(xiàn),全球的光伏、風(fēng)力分布與鹽堿地的形成有非常好的區(qū)域匹配性。目前,我國西北地區(qū)的太陽能、風(fēng)能設(shè)施建設(shè)的布局與鹽堿地的布局也有著高度的重疊。

  據(jù)統(tǒng)計,2016年,我國西北5省區(qū)棄光、棄風(fēng)的發(fā)電量分別是70億和262億度。

  王飛說,這些當(dāng)時用不上的、無法并網(wǎng)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。

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

  “海水淡化的設(shè)施設(shè)備目前已經(jīng)非常成熟,利用它光可以將含鹽堿的水轉(zhuǎn)變成好水?!巴躏w說,目前,海水淡化的成本約為1立方米消耗3.2度電,以每年有330多億度棄電來計算,理論上可增加100億立方米好水。

  “利用地區(qū)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?!蓖躏w說,還包括利用好當(dāng)?shù)氐纳降氐貏荨5匦蚊可仙?公里,氣溫會下降6攝氏度,西北的鹽堿地地區(qū)往往伴隨著高山,這種地形起伏也會為造水帶來可借助的優(yōu)勢。

  在上述3個條件的基礎(chǔ)上,王飛團(tuán)隊(duì)提出鹽堿地“吸塵器”設(shè)計——集約化水鹽分離技術(shù)。

  “利用多余的、不穩(wěn)定的電能以及豐富的太陽能,對鹽分濃度很高的鹽水收集池進(jìn)行加熱,使其蒸發(fā)。”王飛給出一個設(shè)計簡圖,他說,蒸發(fā)的濕空氣在依地勢而建的管道中抬升時,濕空氣中的水汽會隨著溫度降低而逐步凝結(jié)得到清潔的水,而收集池中的鹽堿也會逐步析出,從而實(shí)現(xiàn)水鹽分離。

  “也可以探索在鹽堿化程度嚴(yán)重地區(qū)建立鹽堿水淡化裝置,通過結(jié)合鹽水的收集存儲和利用,淡水回灌與利用等手段,實(shí)現(xiàn)區(qū)域化的鹽堿地治理?!蓖躏w說,無論哪種方案,或者繼續(xù)開發(fā)新的方案,歸根結(jié)底是使水源充分分離,然后把鹽拿出來,讓它離開寶貴的土壤和水體,先單獨(dú)存放等待新的用途。

  一個旱區(qū)的水不管是什么形態(tài),都具有非常特殊的意義。值得集納跨學(xué)科的智慧想盡辦法去達(dá)到充分利用的效果。王飛認(rèn)為,以上每個環(huán)節(jié)都需要土壤學(xué)、生物學(xué)、農(nóng)業(yè)水管理學(xué)等農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)技術(shù),也需要鹽堿地灌排設(shè)備與技術(shù)、水鹽分離設(shè)施、太陽能集熱系統(tǒng)、太陽能光伏技術(shù)與產(chǎn)品、溫室栽培系統(tǒng)等等先進(jìn)技術(shù),而且經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究和設(shè)計規(guī)劃也不可或缺,從而促進(jìn)技術(shù)集成或協(xié)同升級,以提高水鹽分離效率和數(shù)量,提升土地和水資源利用效率,其資源、環(huán)境和生態(tài)風(fēng)險小,治理效益持續(xù)時間長,有助于維持和提升我國鹽堿地治理的區(qū)域經(jīng)濟(jì)功能和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。

  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(nèi)約1億公頃鹽堿地分布在19個省區(qū),按照不同的氣候特征、區(qū)域特征可分為8個區(qū),這些鹽堿地的形成機(jī)理、治理對策和資源與經(jīng)濟(jì)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?!蓖躏w說,更重要的是,“良田”并不是所有鹽堿地改良的最佳歸宿。

  “鹽堿地不是人們印象里的‘不毛之地’,它其實(shí)是一個大寶庫?!爸軙x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(jīng)為人類進(jìn)行基因工程改造提供了豐富的基因源。

  以曹妃甸濕地的修復(fù)為例,當(dāng)?shù)貏e具一格養(yǎng)殖鹵蟲。周晉峰解釋,由于曹妃甸濕地天然的鹽堿地屬性和缺水、高蒸發(fā)的氣候特點(diǎn),鹵水濕地是它特有的一種濕地類型,鹵蟲養(yǎng)殖是鹵水濕地保持的關(guān)鍵一環(huán),而且渤海灣鹵蟲自身的高附加值,可以造福當(dāng)?shù)兀虼耸且慌e多得的修復(fù)措施。

  可見,對于不同的鹽堿地,有的需要恢復(fù)成良田、有的希望用于其他開發(fā),還有的應(yīng)作為生態(tài)用地,保留特性。不同的治理訴求意味著鹽堿地的有效治理,不會是一個路子“照搬”,一套模式“通行”。

  “在過去的治理實(shí)踐中,也走過彎路,比如導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)退化、化學(xué)成分施用引起新的生態(tài)脅迫、洗鹽的排水會導(dǎo)致河流、濕地與湖泊的嚴(yán)重鹽堿化等等。”王飛說,鹽堿地治理應(yīng)秉持按需治理、因地制宜的原則,在科學(xué)評估的基礎(chǔ)上,設(shè)計最適合本地的“吸塵器”。

(責(zé)編: 賈春玲)

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