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盐碱地“吸尘器”能成为生态治理的爆款吗_能源

2020-12-10  来源:  作者:admin666

  东方白鹳在唐山市曹妃甸湿地觅食。曹妃甸拥有湿地天然的盐碱地属性和缺水、高蒸发的气候特点,当地通过卤虫养殖来实现卤水湿地保持,而且卤虫自身价值高,因此是一举多得的修复措施。新华社记者 杨世尧摄

  漫天沙尘,从碧蓝的卓乃湖畔升腾而出,白烟四起。

  2011年,位于三江源国家公园核心区的卓乃湖发生溃坝,湖底裸露近1/3。

  “高盐碱的湖底沙尘随风飘散,导致下风向的草场快速枯萎。”中国生物多样性保护与绿色发展基金会秘书长周晋峰向记者展示了大量的资料图片,三江源的沙漠化从卫星图上看都非常清楚。

  在中国,约有1亿公顷盐碱化土地,而这个数字在全球约为10亿。盐碱化与干旱如影随形,无论源自自然还是人为影响,土地盐碱化都是生态环境的大问题。

  假如能发明一个可以随时“携带”的大吸力吸尘器,把土地上的盐碱吸除,会不会成为治理盐碱地的爆款?这个新奇的想法来自不久前召开的鼓励创新和探索的香山科学会议第684次学术讨论会上。

  经过对能源布局、海水淡化装置、地势地貌等诸多因素的调研和可行性研究,中国科学院水利部水土保持研究所研究员王飞认为,可以通过多学科、综合化的全新方式开展盐碱地的综合治理。

  节水积盐与大水洗盐

  谁也没有预料到,55年左右的时间,550万岁的咸海不断干枯,趋近生命终点。

  “每干枯1平方公里咸海,多产生8000吨盐碱。”王飞说,这可能是全球目前面临的最严重的土地盐碱化问题,联合国正在向全球征集有效应对方案。

  如此大规模的土地盐碱化正在影响一个区域的经济社会发展,甚至或将导致文明的衰落。人类需要有效的手段应对这样的灾难,然而实情是——去盐碱化并非易事。

  “现有的方法包括物理改良、化学改良、引水洗盐和生物吸盐等。”王飞表示,但是通常工程量和投资量都很大,而且单次治理后有时甚至会带来一些严重的生态后果,目前没有一种方法能达到令人满意的效果。

  除了自然变化带来的盐碱化,农业耕作也在不断加剧盐碱化的发生。

  “一些节水型农业利用滴灌技术进行耕作,在短期内会带来产量的提升,但5—8年后,土壤积盐,产量会下降20%—30%。”中国工程院院士、中国农业大学教授康绍忠说。

  产量下降,因为节水滴灌技术有了“汗衫”的烦恼。

  滴灌只打湿了植物根系周边的地表一层,相较于浇灌,随水而来的盐碱很容易在地表凝结,这就好比夏天的汗衫,出汗后更容易结出汗碱。

  在我国干旱地区,由于节水农业的大面积推广,随之而来的“去盐碱化”也成为亟待攻克的难题。

  “目前使用最多的是用‘大水洗盐’的方法应对‘节水积盐’。” 康绍忠说,大约7000万亩耕地每年要消耗150亿立方米的水,这对于干旱地区造成了极大的用水压力。而且,用大水漫灌的“浆洗”法,不仅浪费水,几年后还需要再次冲洗。

  “人们需要一种资源节约型、治理长效型、资源匹配型、生态友好型的盐碱地治理理念和方法。”王飞呼吁。

  探索水盐分离技术手段

  那么,用“吸尘器”的思路应对盐碱化问题,究竟可不可行?

  “我们的研究要落地,必然要算经济账。”王飞说,“吸尘”最先要解决的是能源从哪来?

  团队调研发现,全球的光伏、风力分布与盐碱地的形成有非常好的区域匹配性。目前,我国西北地区的太阳能、风能设施建设的布局与盐碱地的布局也有着高度的重叠。

  据统计,2016年,我国西北5省区弃光、弃风的发电量分别是70亿和262亿度。

  王飞说,这些当时用不上的、无法并网的电能完全可以充分利用起来,用在盐碱化治理的能源消耗上。

  不仅能源能够就地取材,滤除盐碱的关键“元器件”也是成熟的现有技术。

  “海水淡化的设施设备目前已经非常成熟,可利用它们通过光将含盐碱的水转变成好水。”王飞说,目前,海水淡化的成本约为1立方米消耗3.2度电,以每年有330多亿度弃电来计算,理论上可增加100亿立方米好水。

  “我们需利用地区自然资源的禀赋来提供一种有效率、低成本的治理盐碱地的方法。”王飞说,治理中还包括利用好当地的山地地势。地形每上升1公里,气温会下降6摄氏度,西北的盐碱地地区往往伴随着高山,这种地形起伏也会为造水带来可借助的优势。

  在上述几个条件的基础上,王飞团队提出盐碱地“吸尘器”设计——集约化水盐分离技术。

  “利用多余的、不稳定的电能以及丰富的太阳能,对盐分浓度很高的盐水收集池进行加热,使水分蒸发。”王飞给出一个设计简图,他说,蒸发的湿空气在依地势而建的管道中抬升时,湿空气中的水汽会随着温度降低而逐步凝结得到清洁的水,而收集池中的盐碱也会逐步析出,从而实现水盐分离。

  “也可以探索在盐碱化程度严重地区建立盐碱水淡化装置,通过结合盐水的收集存储和利用,淡水回灌与利用等手段,实现区域化的盐碱地治理。”王飞说,无论哪种方案,或者继续开发新的方案,归根结底是使水源充分分离,然后把盐拿出来,让它离开宝贵的土壤和水体,先单独存放等待新的用途。

  旱区的水不管是什么形态,它都有非常特殊的意义,值得集纳跨学科的智慧想尽办法去实现充分利用。王飞认为,以上每个环节都需要土壤学、生物学、农业水管理学等农业基础技术,也需要盐碱地灌排设备与技术、水盐分离设施、太阳能集热系统、太阳能光伏技术与产品、温室栽培系统等等先进技术,而且经济和产业发展研究和设计规划也不可或缺,从而促进技术集成或协同升级,以提高水盐分离效率和数量,提升土地和水资源利用效率,其资源、环境和生态风险小,治理效益持续时间长,有助于维持和提升我国盐碱地治理的区域经济功能和生态系统服务价值。

  并非所有盐碱地都要变良田

  有观点认为,“吸尘器”的模式将使得盐碱地治理更加灵活。

  我国境内约1亿公顷盐碱地分布在19个省区,按照不同的气候特征、区域特征可分为8个区,这些盐碱地的形成机理、治理对策和资源与经济成本各不相同。

  “这意味着盐碱地治理的手段是多样化的。”王飞说,更重要的是,良田并不是所有盐碱地改良的最佳归宿。

  “盐碱地不是人们印象里的‘不毛之地’,它其实是一个大宝库。”周晋峰说,例如在盐碱地中生存的耐盐耐碱微生物中的基因,已经为人类进行基因工程改造提供了丰富的基因源。

  以曹妃甸湿地的修复为例,当地别具一格养殖卤虫。周晋峰解释,曹妃甸拥有湿地天然的盐碱地属性和缺水、高蒸发的气候特点,卤水湿地是它特有的一种湿地类型,卤虫养殖是卤水湿地保持的关键一环,而且渤海湾卤虫自身的高附加值,可以造福当地,因此是一举多得的修复措施。

  可见,对于不同的盐碱地,有的需要恢复成良田,有的希望用于其他开发,还有的应作为生态用地,保留特性。不同的治理诉求意味着盐碱地的有效治理,不会是一个路子“照搬”,一套模式“通行”。

  “在过去的治理实践中,也走过弯路,比如导致当地的自然生态系统退化、化学成分施用引起新的生态胁迫。例如,洗盐的排水会导致河流、湿地与湖泊的严重盐碱化等等。”王飞说,盐碱地治理应秉持按需治理、因地制宜的原则,在科学评估的基础上,设计最适合本地的“吸尘器”。

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