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世界水日丨如何守護碧水清流?科技手段「八仙過海」有學問

2024-03-23科學

江蘇是中國內陸水域面積占比最高的省份,湖泊星羅棋布,全省面積1平方千米以上的湖泊99個。3月22日「世界水日」來臨之際,現代快報記者采訪中國科學院南京地理與湖泊研究所龔誌軍研究員,他長期致力於湖泊生態學、水生態修復和健康評價方向的研究。江蘇為保護湖泊水質付出了哪些努力?聽聽他怎麽說。

江蘇各大湖泊水質基本維持在Ⅲ類、Ⅳ類

龔誌軍介紹,江蘇各大湖泊水質總體呈現出向好趨勢,目前基本維持在Ⅲ類、Ⅳ類水的區間。偶爾受到外界因素沖擊,個別湖泊水質可能落到V類。他坦言,「現在是瓶頸期。水質想往前‘再進一步’,不容易。」東部地區人口稠密,快速發展的經濟活動不可避免會對環境產生影響。這就更需要全社會以久久為功的態度,做好水環境的監測、治理和管理工作。

洪澤湖近年的治理成果,給龔誌軍留下了深刻印象。「退圩還湖、退漁還湖,這些措施取得了不錯的效果。」他介紹,過去洪澤湖水面圈圩的養殖塘口,不少都恢復成了濕地,景觀層面已經明顯改善,生態系正在逐漸恢復,未來兩三年情況還會越來越好。「過去,濱湖帶的植物系統被破壞了,現在生態修復濕地,自然水體的凈化功能得到明顯提升,還吸引了眾多鳥類棲息。」

駱馬湖衛星遙感反演的藍藻水華面積圖

不過,水生態環境品質,還有很多不可控因素。「去年駱馬湖出現大面積水華,就是因為流域來水量較往年減少了約三分之二,氣溫也偏高。氣候氣象因子在適宜的營養水平下觸發了水華暴發。」龔誌軍表示,這就說明在外界因素影響下,水質波動隨時可能發生,水治理得常抓不懈。

「天-空-地」一體化監測手段全用上

如今,各種新的科技手段不斷套用到水質監測領域。「傳統的方式是人工取水,透過化學方式檢測水質,即時性差。後來,有了自動監測站,可以自動抽取湖中水樣,再透過裝置自動檢測水質。現在太湖、天目湖還用上了高光譜監測技術,蘇北各地也有望推廣。」龔誌軍介紹,高光譜技術是透過光譜分析,「透視」水中藻類的分布情況,再透過模型構建和大數據分析,計算出水中的營養物質。

陸基高光譜監測儀能夠解決關鍵敏感水域連續協同觀測

所謂藻類的「營養源」,過量了就成了水體富營養化的汙染物。在水流相對緩慢、氣溫適宜的情況下,有了汙染物的滋養,藻類大量繁殖,就會出現水華現象。近年來,在新技術的支持下,江蘇各湖泊水質監測有了更快的響應速度,對突發情況也能做到及時預警,2023年太湖水質藻情達到2007年以來最好水平。據介紹,高光譜技術可以適配多種場景,不僅可以安裝網路攝影機在岸邊實施定點監測,還可以配合無人機、衛星遙感的技術,從空中監測大面積水域。

太湖陸基高光譜監測儀

種水草也得「對癥下藥」

如今,水治理也在不斷更新。生態濕地修復是最常用的技術,別看這項技術已經推廣多年,但具體實施的手段在不斷更新。「我們透過水草模擬實驗,可以獲得不同水生植物在不同環境下的生長情況,以及對營養物質的控制水平,不斷尋找水質凈化能力更強的品種。」龔誌軍解釋道,種水草也是一門學問,不同水質、不同的底泥、不同的水草品種、不同的種植密度,研究人員都要「對癥下藥」,拿出最合適的策略。當然,生態濕地修復也有局限性,一些湖泊周圍「寸土寸金」,濕地占地比較大,也就意味著隱性成本更高。

有些時候,水體汙染物可能是湖底淤泥釋放的。通常來說,水的溶氧水平越低,淤泥中釋放的營養物質也就越多,這就更容易爆發水華。河道治理常會用清淤的方式解決「底泥汙染」,但江蘇眾多湖泊面積巨大,傳統的清淤效率顯然不行。於是,研究人員也在研究如何高效處理底泥。龔誌軍介紹,「一種新的思路是尋找固化劑,讓底泥鎖住營養物質,不讓它們跑出來。還有一種辦法是,科學高效地‘吸’走淤泥中的營養物質。現在已經有研究發現,清淤未必要挖很深,吸走最上面20-30cm的營養富集層,就有不錯的效果。」

龔誌軍表示,水治理過程中汙染源防控也是一項需要長期努力的工作。一直以來,公眾對「工業汙染」更為熟悉,可實際上「農業汙染」也不可小覷。江蘇北部很多湖泊周邊都有大片農田,化肥農藥會隨著雨水匯入湖中,這也會造成水質波動。相較於工業,農業分散的特點,決定了這種汙染溯源更難,攔截凈化也更難。因此,想要讓蘇北的湖泊水質更進一步,「農業汙染」也得從源頭治理,還要加強宣傳和技術指導,幫助農民科學精準施肥用藥。

現代快報/現代+ 記者 是鐘寅 實習生 孫鵬程 黃美伊

(受訪物件供圖)