赤潮災害可以引起魚、蝦、貝類等海洋生物中毒、缺氧，從而導緻其大面積死亡，對海洋生态系統造成極大破壞。随着春末夏初赤潮多發季到來，沿海各地區對重點海域展開了新一輪赤潮災害預警、監測和治理。

　　赤潮災害應急處置是一項世界性技術難題。中國科學院海洋研究所研究員俞志明帶領團隊經過20多年的科研攻關，在國際上創新性地提出了改變天然黏土礦物表面性質治理赤潮的理論和方法，并将該研究成果廣泛應用在我國沿海20多個水域，成為目前赤潮應急處置的有效“滅火器”。

為黏土“改性”

　　赤潮，又稱有害藻華，是一種由于海水中微型生物暴發性增殖或聚集而産生的生态災害，對人類健康、生态環境産生巨大危害，被列為當今三大近海環境問題之一。全球每年因赤潮導緻人類中毒事件2000多起，死亡率達15%。我國每年赤潮發生70多次，造成巨大經濟損失，并威脅濱海核電的冷源安全。

　　“從理論上講，赤潮的應急處置可采用物理、化學、生物等手段進行，但分别存在難、禁、慢等瓶頸問題。”俞志明介紹，20世紀50年代，美國最早采用硫酸銅殺死藻細胞的化學方法，但銅離子對生态環境帶來很大的毒害作用，20世紀六七十年代後，這種方法被國際禁止。此後，世界各國針對赤潮治理又開展了多年研究，但收效并不顯著。20世紀70年代，日本提出了使用天然黏土治理赤潮的方法，但該方法因技術缺陷，沒有得到大規模應用。

　　“天然黏土治理赤潮的優點是見效快，并且不會造成二次污染，符合應急處置的基本要求。”俞志明說，但該技術有個瓶頸，即天然黏土絮凝效率低、現場用量非常高，每平方公裡用黏土100~400噸，面對動辄幾十上百平方公裡的赤潮，很難實現大規模應用。

　　改性黏土治理赤潮技術應用現場。中科院海洋所　供圖

　　通過理論模拟、室内實驗和現場驗證，俞志明團隊發現，天然黏土之所以治理效率低，是因為在海水中黏土顆粒表面呈負電性，而赤潮生物表面也呈負電性，“同性相斥”導緻黏土顆粒與赤潮生物發生碰撞然後“抱團”的幾率很低。由此，他們産生了一個創新性想法，能否将黏土顆粒表面變為正電性，延長作用半徑，從而提高其對赤潮生物的治理效率呢？

　　經過不斷摸索實驗，俞志明團隊成功制備出改性黏土新材料。黏土改性後，表面電位反轉，與赤潮生物作用力由排斥轉為吸引，黏附力大幅增加，絮凝效率由天然黏土的20%，提高到90%以上，赤潮治理效率大大提高。

　　俞志明向記者描述，經過表面改性的黏土顆粒，不僅很容易與赤潮生物發生碰撞、吸附，而且能夠發揮“橋聯”作用，像是突然擁有了加長“手臂”，可以把遠處的浮遊藻類也“抓”過來，治理效率比天然黏土高幾十到幾百倍。

　　“平均每平方米用量僅為4~10克，且材料主要來源于土壤，不會對海洋環境造成二次污染。”團隊成員、中科院海洋研究所副研究員袁湧铨說。“我們所采用的黏土材料并不特殊，做陶瓷、蓋房子的黏土都可以。”

　　“赤潮如同火災一樣具有突發性，而改性黏土就像是專門撲滅赤潮災害的‘滅火器’，一方面能通過絮凝作用将赤潮生物吸附沉到海底，另一方面它能抑制海面殘留赤潮生物繼續增殖和生長，從而達到快速控制赤潮的作用。”俞志明說。

治理赤潮災害的利器

　　從1991年開始室内實驗，到首次成功現場應用，俞志明團隊可謂“十年磨一劍”。

　　“小水體的研究結果在大水體中不一定有效，隻有靠現場應用來實踐檢驗。”俞志明說。

　　2005年，南京十運會前夕，玄武湖暴發藍藻水華，該團隊首次将改性黏土技術應用到現場。經過30餘天奮戰，最終徹底消除了玄武湖的藍藻水華，有效保障了十運會順利進行。

　　“監測結果表明，應用改性黏土技術後，浮遊植物種類增加，透明度大幅提高，水質和浮遊植物群落得到改善；次年玄武湖中長出了水草，由藻類湖轉化為草類湖，再加上其他針對性的環保措施，使得該水域的生态系統得到恢複，并實現了良性循環。”俞志明告訴記者。

　　改性黏土治理赤潮技術應用現場。中科院海洋所　供圖

　　此後，該技術圍繞保障“沿海核電等重大工程、主場外交等重要活動、旅遊養殖等敏感水域”的生态環境安全，成功應用于我國近海從北到南20多個水域的赤潮治理，用戶上百個。其中，2008年成功治理青島近海卡盾藻赤潮，保障奧帆賽事。2015年治理棕囊藻赤潮，保障濱海核電的冷源用水安全。

　　目前，改性黏土治理赤潮技術已成為我國近海赤潮治理大規模應用的有效手段，并納入我國沿海13省市應急處置預案，取得了顯著的社會和經濟效益。

　　“海洋環境多變複雜，針對不同的水域、赤潮藻類，治理材料和技術都要适時調整，确保既有效又環保。”俞志明說，“目前團隊已針對我國近海常見赤潮藻，研發了3個系列、10餘種改性黏土材料，具有降毒、殺菌、增氧、破囊等特殊治理功效。同時，研究團隊與相關企業合作，研制出各種赤潮治理專用設備和首艘專用船隻，實現了材料和設備的産業化生産，以及現場治理的機械化和自動化高效作業。”

走出國門的“土”方法

　　除在我國近海廣泛應用以外，這項改性黏土治理赤潮技術還走出國門，成功應用于美國、智利等國近海赤潮的應急處置，在國際上産生了重要影響。

　　智利是全球重要的三文魚産地，但近年來深受赤潮困擾。2015年底至2016年初，赤潮導緻智利養殖産業損失10多億美元。智利相關政府部門經全球調研，決定引入俞志明團隊的改性黏土治理赤潮技術。

　　智利瓦爾帕萊索大學作為第三方機構對這項技術的實踐效果進行了評估，他們認為，“改性黏土是控制藻華暴發的新工具，能夠高效吸附并沉降藻細胞，而對非藻類物種幾乎無毒性”。

　　2018年，美國佛羅裡達州近海暴發赤潮，給當地生态環境帶來巨大影響。為此，佛羅裡達州政府立項，組織了包括世界知名的伍茲霍爾海洋研究所等在内的多家科研院所的30多名科研人員，就中國的改性黏土治理赤潮方案進行了現場示範和科學評估。

　　評估認為，這項技術“是有效的，對環境是沒有副作用的”。據了解，在此基礎上美國佛羅裡達州正準備通過一項240萬美元的項目，用于進口中國改性黏土技術以應對不定期暴發的赤潮災害。

　　改性粘土治理赤潮技術在秘魯現場示範應用。中科院海洋所　供圖

　　2010年以來，秘魯沿海扇貝養殖業受赤潮頻發影響，遭遇毀滅性打擊，亟待行之有效的應急處置方法。“去年11月份，秘魯相關部門與我們達成協議，将引入改性黏土技術應對赤潮問題。此前，智利和美國都對這項技術的可靠性、環保性進行了充分驗證，并在實踐應用中取得了非常理想的效果。”俞志明說。

　　在2019年度國家科學技術獎勵大會上，俞志明領銜完成的“近海赤潮災害應急處置關鍵技術與方法”榮獲2019年度國家技術發明獎二等獎。

　　“随着研究的深入，我們對該技術治理赤潮機理的認識和了解不斷加深，并且該技術的應用領域和市場前景也不斷擴展。”俞志明表示，“赤潮是一個全球性的環境問題，随着‘一帶一路’建設的不斷推進，希望更多的沿海國家受益于這項技術。下一步，團隊将把生态調控、赤潮治理、環境修複的理念融為一體，進一步研發兼具不同功能的赤潮治理方法，為全球海洋環境治理提供更多的中國智慧。”

你問我答：赤潮災害知多少？

問：赤潮都是紅色的嗎？

答：赤潮被喻為“紅色幽靈”，通常指的是海洋浮遊植物、原生動物或細菌在短時間内突發性增殖或高度聚集而引起的一種生态異常現象。赤潮是一個曆史沿用名，它并不一定都是紅色。引發赤潮的生物種類和數量的不同，會使水體呈現不同的顔色，如中缢蟲、夜光藻形成的赤潮呈紅色或磚紅色；真甲藻、綠色鞭毛藻形成的赤潮呈綠色；短裸甲藻形成的赤潮呈黃色；某些矽藻形成棕色赤潮。

問：為什麼會發生赤潮？

答：赤潮的發生是各種自然因素綜合作用的結果，如光照、風力等天氣因素，海水溫度、鹽度、流速、流向等水文因素，營養鹽、微量元素及赤潮生物自身等生物化學因素都必須考慮進來。同時，人類活動所造成的水體富營養化是造成近年來赤潮頻發的主要原因之一。人類過度的污水排放及水産養殖過程中剩餘在水體中的飼料都是海水營養鹽濃度飙升的根源。

問：赤潮有哪些危害？

答：赤潮生物可分為有毒和無毒兩類。有毒赤潮生物能夠分泌多種毒素，它們被貝殼類動物攝食後，毒素就留在貝類的内髒組織中，而人類一旦食用這樣的貝類就可能引起中毒，甚至是死亡。此外，赤潮生物死亡分解時會消耗大量溶解在水中的氧氣，造成海裡的魚蝦因缺氧而死亡。還有些赤潮生物分泌的黏液會堵塞魚蝦的鰓部，導緻其窒息死亡。

記者：王晶

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