鹽堿地“吸塵器”能成為生態治理的爆款嗎

2020年12月09日 10:24環保工程來源:http://www.u4y4.com

東方白鸛在唐山市曹妃甸濕地覓食。曹妃甸擁有濕地天然的鹽堿地屬性和缺水、高蒸發的氣候特點,當地通過鹵蟲養殖來實現鹵水濕地保持,而且鹵蟲自身價值高,因此是一舉多得的修復措施。

漫天沙塵,從碧藍的卓乃湖畔升騰而出,白煙四起。

2011年,位于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綠色發展基金會秘書長周晉峰向記者展示了大量的資料圖片,三江源的沙漠化從衛星圖上看都非常清楚。

在中國,約有1億公頃鹽堿化土地,而這個數字在全球約為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環境的大問題。

假如能發明一個可以隨時“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新和探索的香山科學會議第684次學術討論會上。

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認為,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。

節水積鹽與大水洗鹽

誰也沒有預料到,55年左右的時間,550萬歲的咸海不斷干枯,趨近生命終點。

“每干枯1平方公里咸海,多產生8000噸鹽堿。”王飛說,這可能是全球目前面臨的最嚴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區域的經濟社會發展,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——去鹽堿化并非易事。

“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,而且單次治理后有時甚至會帶來一些嚴重的生態后果,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,農業耕作也在不斷加劇鹽堿化的發生。

“一些節水型農業利用滴灌技術進行耕作,在短期內會帶來產量的提升,但5—8年后,土壤積鹽,產量會下降20%—30%。”中國工程院院士、中國農業大學教授康紹忠說。

產量下降,因為節水滴灌技術有了“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,這就好比夏天的汗衫,出汗后更容易結出汗堿。

在我國干旱地區,由于節水農業的大面積推廣,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’的方法應對‘節水積鹽’。” 康紹忠說,大約7000萬畝耕地每年要消耗150億立方米的水,這對于干旱地區造成了極大的用水壓力。而且,用大水漫灌的“漿洗”法,不僅浪費水,幾年后還需要再次沖洗。

“人們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。”王飛呼吁。

探索水鹽分離技術手段

那么,用“吸塵器”的思路應對鹽堿化問題,究竟可不可行?

“我們的研究要落地,必然要算經濟賬。”王飛說,“吸塵”最先要解決的是能源從哪來?

團隊調研發現,全球的光伏、風力分布與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70億和262億度。

王飛說,這些當時用不上的、無法并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。

不僅能源能夠就地取材,濾除鹽堿的關鍵“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,可利用它們通過光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。

“我們需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,治理中還包括利用好當地的山地地勢。地形每上升1公里,氣溫會下降6攝氏度,西北的鹽堿地地區往往伴隨著高山,這種地形起伏也會為造水帶來可借助的優勢。

在上述幾個條件的基礎上,王飛團隊提出鹽堿地“吸塵器”設計——集約化水鹽分離技術。

“利用多余的、不穩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行加熱,使水分蒸發。”王飛給出一個設計簡圖,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逐步析出,從而實現水鹽分離。

“也可以探索在鹽堿化程度嚴重地區建立鹽堿水淡化裝置,通過結合鹽水的收集存儲和利用,淡水回灌與利用等手段,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,然后把鹽拿出來,讓它離開寶貴的土壤和水體,先單獨存放等待新的用途。

旱區的水不管是什么形態,它都有非常特殊的意義,值得集納跨學科的智慧想盡辦法去實現充分利用。王飛認為,以上每個環節都需要土壤學、生物學、農業水管理學等農業基礎技術,也需要鹽堿地灌排設備與技術、水鹽分離設施、太陽能集熱系統、太陽能光伏技術與產品、溫室栽培系統等等先進技術,而且經濟和產業發展研究和設計規劃也不可或缺,從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,有助于維持和提升我國鹽堿地治理的區域經濟功能和生態系統服務價值。

并非所有鹽堿地都要變良田

有觀點認為,“吸塵器”的模式將使得鹽堿地治理更加靈活。

我國境內約1億公頃鹽堿地分布在19個省區,按照不同的氣候特征、區域特征可分為8個區,這些鹽堿地的形成機理、治理對策和資源與經濟成本各不相同。

“這意味著鹽堿地治理的手段是多樣化的。”王飛說,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’,它其實是一個大寶庫。”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,已經為人類進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為例,當地別具一格養殖鹵蟲。周晉峰解釋,曹妃甸擁有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,鹵蟲養殖是鹵水濕地保持的關鍵一環,而且渤海灣鹵蟲自身的高附加值,可以造福當地,因此是一舉多得的修復措施。

可見,對于不同的鹽堿地,有的需要恢復成良田,有的希望用于其他開發,還有的應作為生態用地,保留特性。不同的治理訴求意味著鹽堿地的有效治理,不會是一個路子“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系統退化、化學成分施用引起新的生態脅迫。例如,洗鹽的排水會導致河流、濕地與湖泊的嚴重鹽堿化等等。”王飛說,鹽堿地治理應秉持按需治理、因地制宜的原則,在科學評估的基礎上,設計最適合本地的“吸塵器”。

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