改性黏土 “蓝魔”克星（一）
2018/4/25 13:00:17 中国科学院北京综合研究中心
蓝藻是所有藻类生物中最简单、最原始的一种，早在距今35~33亿年前，地球上就出现了蓝藻，算得上是地球最早期的生命体之一。我们都知道地球早期是被一层厚厚的二氧化碳包裹着的，正是因为有了蓝藻，通过光合作用放出氧气，才让地球大气中的氧气浓度逐步上升，并且产生了臭氧，形成了如今的大气层，让地球从一颗普通的行星变成一颗孕育生命的蓝色星球。
蓝藻分布极为广泛，淡水海水中都可以觅得芳踪，由于蓝藻中含有固氮酶，因此可以将大气中的氮固定在土壤或者水体中，增加土壤和水体的肥力，使作物增产。此外，蓝藻中的发菜、螺旋藻等还是美味又营养的食物。可以说，我们人类能够存在并在地球上繁衍生息，蓝藻功不可没。
不过，初中政治老师也曾经讲过“事物都有两面性”，蓝藻在极端恶劣的条件下也能生存和繁殖(太古宙早期的地球环境与今天截然不同：地壳刚刚形成，缺氧的还原性大气圈逐渐向以二氧化碳为主的酸性大气圈过渡并伴随“温室效应”；原始海洋形成，深度约1000-2000 m，推测太古宙早期海水几乎是沸腾的(>80℃)；地幔与地壳之间有较大规模的物质交换；海底水热喷出活动强烈(海底喷气和水热活动的强度至少5倍于现代情况)，并伴随大量的还原性气体和硫化物进入海洋；海水是还原的，含H2S、H2、CH4、NH4+及各种金属离子，可能还含有HCN、HCHO及某些有机分子，它们来自水热喷口。在这样的环境中都可以生存繁衍的蓝藻，其生命力有多强大可想而知。)，一旦条件合适，其繁殖和泛滥的速度会非常之快。
事实上，在复杂而精密的生态圈内，蓝藻泛滥的条件并不是那么容易出现，必须要有合适的水温加上一定浓度的氮磷才能让蓝藻疯狂繁殖，最终打破水体内的生态平衡，造成蓝藻的爆发。但是，很多事情一有人掺和就复杂了，因为人类活动会向水体排放大量的有机磷，比如化肥流失、生活污水、含磷清洁剂、禽畜粪便、工业污染、矿物燃烧废弃物等等都会造成水体的富营养化，而这时候如果赶上夏季，光照度强且时间久，水温高于20℃，水体PH值偏高，蓝藻就会形成气囊浮出水面并且迅速繁殖。
蓝藻大量繁殖，会在水体表面形成一层蓝绿色而有恶臭味的浮沫，被称为"水华"(指伴随着浮游生物的骤然大量增殖而直接或间接发生的现象)，造成水质的恶化。水体被蓝藻覆盖后，不通风，氧气含量降低，大量鱼类和浮游生物因为缺氧而死亡，其尸体在水中腐败，进一步加剧了水体的富营养化，但同时也给蓝藻提供了丰富的养料，使蓝藻泛滥的情况进一步恶化。此外，由于缺氧甚至无氧且水质变坏，蓝藻中有些种类(如微囊藻)还会产生毒素，除了直接对鱼类、人畜产生毒害之外，还是强烈的致癌物质，是肝癌的重要诱因，直接威胁着人类的健康和生存。
如今，蓝藻水华已成为一种世界性的公害，美国、日本、中国、加拿大、法国、瑞典、挪威、菲律宾、印度、印度尼西亚、马来西亚、韩国、香港等30多个国家和地区水华现象发生都很频繁。我国的蓝藻水华现象主要集中于南方，太湖、巢湖、滇池、青山湖等闻名遐迩的旅游胜地都曾经“蓝魔”肆虐，给当地居民的生活造成了极大影响。以往我们对蓝藻的治理往往是人工捕捞或者是投放以蓝藻为食的白莲鱼苗，但是这种方式往往只能治理水体的中部及水面，治标不治本，而且每年都需要投入大量的人力物力，给地方财政带来极大负担。
是否有标本兼治、一劳永逸的治理方案呢？答案就蕴藏在我们的母亲河——黄河身上，我们都知道黄河泥沙含量高，但科学家却发现，黄河水体中磷的含量却很低，而水中如果没有有机磷，蓝藻就无法生存。那么黄河为什么磷含量低呢？这是因为水中大量的悬浮粘土颗粒将有机磷吸附住了，这有点类似活性炭的吸附效果。
中国科学院生态环境研究中心研究员、中国科学院北京综合研究中心，客座研究员潘纲就是根据这一原理发明了改性土壤湖泊综合修复技术(MLS)，该技术采用机械化工程设备喷洒生态安全的改性当地土壤水质改善剂，“快速除浊，立竿见影”，材料通过架桥网捕、静电吸附机理吸附絮凝清除腐殖质和悬浮物，提高透明度。
那么这种新技术效果如何呢？有图有真相：
可以说成效显著，不仅如此，改性土壤湖泊综合修复技术在湖泊治理上取得的良好效果引起了国际上湖泊专家同行的关注。2007年，在印度召开的第12届世界湖泊大会上，改性当地土壤湖泊修复的原理得到了与会专家的高度认同并作为世界湖泊科学十大前沿方向之一写入了大会宣言“捷普宣言”中。2009年在武汉召开的第13届世界湖泊大会上，该技术被环保部选为科技成果做了展示，2006年该技术被环境科学与技术领域的权威期刊ES&T作为研究亮点做了报道，目前已有数百篇国际论文验证报到了该技术的各种效应。2012年，Chemistry World 和New Scientist 大篇幅报道了中科院潘纲研究组在氧纳米气泡改性土壤技术研发和应用方面的突破性进展，为发展节能的、经济的、高效的、生态的水环境氧调控技术提供了创新途径。2011年，潘纲研究员受邀为英国Windermere 湖提供治理技术咨询。2014年潘纲作为中方首席科学家出席2014年新西兰-中国科技合作委员会，并签订合作备忘录。2015年，新西兰民族部和商务部负责人专门来华同潘纲研究员商讨技术合作事宜。著名水环境期刊《Water Research》2015年就湖泊地质工程这个新学科专门出版了专辑，其中改性当地土壤研究占很大比例。至今，有来自美国、英国、瑞典、新西兰、澳大利亚等多国的专家到潘纲研究员位于山西大同天然水环境修复科研基地进行访问交流，这也进一步推动了该技术在世界范围内的传播应用。
看到这里，各位读者一定会纳闷了，小编为啥偏偏对这个技术如此疯狂的打call？那是因为，这项技术的产业化团队和小编是一个东家啊~~
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PS：要将广告进行到底，改性黏土 “蓝魔”克星(二)，敬请期待!
本期编辑：冯凯悦
科学顾问：王志斌
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