【科學(xué)網(wǎng)】防污修復(fù)還遼河碧水清波
黑臭水體重現(xiàn)綠水清波、水源涵養(yǎng)林防止水土流失、農(nóng)業(yè)廢棄物實(shí)現(xiàn)資源化還田……如今位于吉林省境內(nèi)的遼河流域正在發(fā)生天翻地覆的變化。
這些變化來自一支科學(xué)家聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在當(dāng)?shù)卣С窒拢虺龅奈廴痉揽嘏c生態(tài)修復(fù)治理“組合拳”。
告別黑臭水體
近年來，吉林省遼河流域水污染持續(xù)加重。來自中央第一生態(tài)環(huán)境保護(hù)督察組的數(shù)據(jù)顯示，2018年1-3月份遼河流域6個(gè)國家地表水考核斷面全部為劣Ⅴ類。流域水土流失面積達(dá)35.6%以上，部分區(qū)域生活污水直排，規(guī)模化養(yǎng)殖場糞污處理措施不完備，缺乏適宜的治理技術(shù)，水質(zhì)持續(xù)惡化，嚴(yán)重污染環(huán)境。
吉林省生態(tài)環(huán)保督察組通報(bào)遼河流域水污染突出問題，具體包括：源頭區(qū)水源涵養(yǎng)能力低、城市河段水體黑臭、畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理利用率低、資源利用不合理、污染管控能力低、支流普遍污染嚴(yán)重，遼河流域生態(tài)保護(hù)與修復(fù)迫在眉睫。
“我們這個(gè)項(xiàng)目是有效解決遼河流域水污染嚴(yán)重、提升流域水環(huán)境質(zhì)量的急迫需求。”作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所(以下簡稱東北地理研究所)研究員何興元向《中國科學(xué)報(bào)》介紹了吉林省科技創(chuàng)新重大專項(xiàng)——吉林省遼河流域污染防控與生態(tài)修復(fù)的立項(xiàng)背景。
2020年1月，吉林省遼河流域污染防控與生態(tài)修復(fù)專項(xiàng)正式啟動(dòng)。針對遼河流域城鎮(zhèn)生活污水處理效率低、污泥處置不當(dāng)、自凈能力差、污染治理技術(shù)受寒冷氣候制約等主要問題，吉林大學(xué)承擔(dān)了項(xiàng)目課題“吉林省遼河流域水環(huán)境污染綜合治理”的技術(shù)研發(fā)與示范。
該課題負(fù)責(zé)人、吉林大學(xué)教授鄒東雷告訴《中國科學(xué)報(bào)》：“我們在公主嶺市懷德鎮(zhèn)開發(fā)了適合吉林省村鎮(zhèn)的小水量污水處理設(shè)備，該系統(tǒng)具有抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，低溫條件下脫氮效率高等特點(diǎn)，出水可以穩(wěn)定滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，且除個(gè)別時(shí)段可以實(shí)現(xiàn)滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)，這為遼河流域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)乃至全省小規(guī)模村鎮(zhèn)污水的處理提供了技術(shù)支持和保障。”
課題組還開發(fā)了黑臭水體安全診斷技術(shù)，將環(huán)境科學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)結(jié)合，評估遼河流域主要黑臭水體多種污染聯(lián)合毒性及生態(tài)效應(yīng)，進(jìn)而提出植物-微生物結(jié)合探索對黑臭水體氮形態(tài)改變的技術(shù)方法。
“這項(xiàng)技術(shù)讓污泥資源化處置與秸稈處置的問題都解決了。”吉林省拓達(dá)環(huán)保工程有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，吉林大學(xué)研發(fā)的小型可移動(dòng)式污泥處理設(shè)備，可以秸稈為載體，真正做到污泥低碳資源化利用。
開展系統(tǒng)修復(fù)
“目前，生態(tài)修復(fù)的一個(gè)難點(diǎn)在于，難以從流域的整體性出發(fā)開展系統(tǒng)修復(fù)。”何興元介紹了東北地理所承擔(dān)的項(xiàng)目課題——流域水源涵養(yǎng)與岸邊帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)研發(fā)與示范在執(zhí)行中遇到的難題。
“我們打破以往圍繞山、水、林、田、湖、草單一要素開展修復(fù)的思路，從山水林田湖草系統(tǒng)的整體性入手，兼顧生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益。”何興元告訴《中國科學(xué)報(bào)》，研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)從山上到山下的空間布局，按照“水源涵養(yǎng)-水土保持-水質(zhì)凈化”的研究目標(biāo)和思路進(jìn)行整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、整合治理，研發(fā)并集成流域水源涵養(yǎng)與岸邊帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系。
針對遼河流域低山丘陵及源頭區(qū)水源涵養(yǎng)能力低、岸邊帶退化明顯等問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)了流域水源涵養(yǎng)與岸邊帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系，構(gòu)建基于湖庫區(qū)水文連通與植被恢復(fù)、河流岸坡防護(hù)與岸邊帶修復(fù)等措施的流域源頭區(qū)岸邊帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系，并結(jié)合生態(tài)修復(fù)工程開展了綜合示范。
在岸邊帶生態(tài)修復(fù)方面，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對湖庫區(qū)濕地植被退化、水質(zhì)凈化能力弱等問題，研發(fā)了微生境營造—水文連通—植被重建技術(shù)模式協(xié)同恢復(fù)河湖區(qū)濕地植被，提升濕地水質(zhì)凈化功能;針對遼河支流河岸帶裸露、水土流失、自凈能力低的問題，研發(fā)了護(hù)岸植物群落配置、生態(tài)護(hù)岸、岸灘水文連通技術(shù)模式，并在東遼河一級(jí)支流懷德河開展技術(shù)示范。
公主嶺市懷德鎮(zhèn)岸邊帶人工濕地濕地生態(tài)修復(fù)示范工程。 受訪者供圖
何興元介紹，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)流域水源涵養(yǎng)與岸邊帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)9項(xiàng)，河流岸坡防護(hù)技術(shù)長度2千米，河流岸邊帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)長度2.5千米，建立核心示范區(qū)面積900畝。
2022年8月，吉林省鄉(xiāng)村振興現(xiàn)場推進(jìn)會(huì)到遼河源基地現(xiàn)場觀摩，與會(huì)領(lǐng)導(dǎo)高度評價(jià)了山水林田湖草示范區(qū)取得的系列成果。
吉林省財(cái)政廳生態(tài)環(huán)境處相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)主持編制吉林省東部山區(qū)、敦化市牡丹江流域、渾江流域等山水林田湖一體化工程方案，為打造一體化保護(hù)修復(fù)吉林樣板做出突出貢獻(xiàn)。
減少面源污染
一直以來，遼河流域存在低山丘陵農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重、源頭區(qū)水源涵養(yǎng)能力低等問題，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)承擔(dān)的課題圍繞農(nóng)村農(nóng)業(yè)廢棄物綜合治理與資源化利用展開研究，開發(fā)了遼河流域上游鄉(xiāng)村廢棄物資源化利用技術(shù)體系。
吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)教授趙興敏向《中國科學(xué)報(bào)》介紹，農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)酵后形成的有機(jī)肥呈粉末狀、重量輕，存在拋灑不均勻、效率低等問題，進(jìn)而影響粉狀有機(jī)肥的銷售和利用，而粉狀有機(jī)肥造粒會(huì)又會(huì)增加有機(jī)肥成本。
“目前，有機(jī)粉肥撒施設(shè)備落后、施用環(huán)節(jié)衛(wèi)生條件差、勞動(dòng)強(qiáng)度大等限制，導(dǎo)致有限的資源無法充分利用。”趙興敏表示，粉肥施肥機(jī)可提高施肥效率，對于提高有機(jī)肥的應(yīng)用范圍，做到地力提升與農(nóng)村農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用、黑土地保護(hù)三者相結(jié)合，既能變廢為寶，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，又為黑土地力得到恢復(fù)和提升提供可靠保證，使黑土地保護(hù)落到實(shí)處。
為此，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)課題組研制了2FYJ-180型有機(jī)肥變量施肥機(jī)，有效解決了農(nóng)業(yè)廢棄物資源化后還田的應(yīng)用瓶頸。
公主嶺市農(nóng)機(jī)管理總站組織專家對有機(jī)肥變量施肥機(jī)進(jìn)行作業(yè)性能論證，專家認(rèn)為該施肥機(jī)能使粉狀有機(jī)肥均勻落到農(nóng)田，施肥機(jī)箱體內(nèi)不會(huì)形成“鼠洞”現(xiàn)象，解決了有機(jī)肥造粒成本高及粉狀有機(jī)肥施用困難的問題，產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用后可提高有機(jī)肥的利用及畜禽養(yǎng)殖廢棄物與秸稈的處理率，減少流域面源污染。
另外，由東北師范大學(xué)承擔(dān)的課題——流域資源優(yōu)化與環(huán)境智慧綜合管理平臺(tái)研發(fā)與建設(shè)成果將由吉林省科技創(chuàng)新研究院進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化。
吉林省科技創(chuàng)新研究院執(zhí)行院長張世彤介紹，該平臺(tái)集成了長光衛(wèi)星應(yīng)急監(jiān)測數(shù)據(jù)接口，當(dāng)遼河流域發(fā)生重大自然災(zāi)害時(shí)，可緊急調(diào)動(dòng)吉林一號(hào)在軌運(yùn)行的108顆衛(wèi)星進(jìn)行應(yīng)急拍攝，在10分鐘內(nèi)獲取最新的衛(wèi)星遙感影像，實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境災(zāi)害狀態(tài)，為流域環(huán)境災(zāi)害治理提供依據(jù)。
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