摸清太湖污染“脾性” 他是默默守护21载的“太湖卫士”
落日余晖撒在湖面,波光粼粼,渔船悠哉浮游,沿岸水稻田变成生态防护林和景观湿地,海天一色的秀丽景色很是迷人。
这里是太湖,连续9年实现了国家提出的“确保饮用水安全,确保不发生大面积湖泛”目标。
日前公布的《江苏省“十三五”太湖流域水环境综合治理行动方案》显示,以太湖为水源的城市基本实现双源供水和自来水深度处理全覆盖,出厂水质全面达到或超过国家最新卫生标准。
十年前的太湖水危机事件渐行渐远,科学治理让太湖焕发新活力。
这一切,离不开一群长期守护在太湖边上的科研工作者,中国地理学会湖泊与湿地分会主任、中国科学院太湖湖泊生态系统国家野外站站长秦伯强,就是其中的“主心骨”。
在长期对太湖湖泊研究和水质监测基础上,秦伯强领衔的团队不仅提出“控源截污”的治湖新思路,还逐步建立监测预警机制,为太湖治理提供强劲的科技支撑。
摸清太湖污染“脾性”
彼时不仅缺乏湖泊环境生态研究的野外工作实践,研究方法和仪器设备都需自行摸索,但他决意要还这片水域当初的清澈模样……
秦伯强的故乡,就在太湖一个叫“西山”的岛上,喝着太湖水长大的他,学成归来后用一生研究回报家乡山水。
一头灰白发,身材颀长、气质儒雅,镜片后的眼睛微眯总带笑意。若不是拄着一根拐杖,20年来的野外考察生涯,几乎没在他身上留下什么痕迹。
上世纪90年代,我国面临日趋严峻的湖泊富营养化和生态系统退化等问题,太湖流域污染尤其严重,但湖泊生态环境研究严重匮乏。
面对国家需求,秦伯强从古气候、古环境重建变化研究,“穿越”到现代湖泊与环境生态研究。1995年,秦伯强来到太湖站投身湖泊研究。
彼时不仅缺乏湖泊环境生态研究的野外工作实践,具体研究方法和选择的仪器设备都需自行摸索,新工作的挑战还不止于此。过去研究以水量为主,来到太湖后就以水质为主,而太湖是浅水湖,平均水深只有两米多。
“相比深水湖,当时浅水湖的研究成果较少,污染治理难度也大,稍有风浪,底泥全被翻起来,氮、磷等营养物质随之不断扩散,这使湖水的营养化程度难以有效降低。”秦伯强说。
不只是转型后的研究进展缓慢,当时野外工作艰苦而危险。“下湖能依靠的最好设备就是机动渔船,对太湖进行一次覆盖全湖的采样往往要十天到两周时间。”秦伯强说,一旦遇到强风、暴雨或大雾等恶劣天气,人员和仪器设备安全都难以保障。
现实困难并没有阻挡秦伯强迎难而上的脚步,他决意要还这片水域当初的清澈模样。
于是,他和研究团队围绕以太湖为代表的长江中下游地区浅水湖泊,开展了大型浅水湖泊富营养化及其驱动机制、内源污染、饮用水安全保障和湖泊生态恢复等一系列交叉研究。
摸清太湖污染的“脾性”后,秦伯强揭示了浅水湖泊沉积物悬浮的动力机制,研究找到了富营养化导致水生植物消亡的原因,由此提出水生植物恢复必须以环境改善为前提及湖泊治理必须先改善环境、后生态恢复的新思路。
控源截污需先行
生态系统的建立要有一定的前提条件,即整个环境得到改善后,才适于拟营造的生态系统。之后,它能再进一步改善整个环境……
太湖流域河网密布,湖泊众多,水域面积达6000多平方公里。浅水湖污染治理的难度大,且国外关于浅水湖泊的研究资料很少,富营养化问题一直是国际湖沼学界的待解难题。
2002年,秦伯强承担国家863项目,尝试围湖种草的方式来净化太湖水质。用生态恢复模式治理湖泊富营养化,是当时流行的主流观点。
秦伯强意识到,湖泊生态恢复不能只是简单地种草、养鱼等,而是一项复杂的系统工程。“生态系统的建立要有一定的前提条件,即整个环境得到改善后,才适于拟营造的生态系统。建立起生态系统后,它能再进一步改善整个环境,从而形成一个良性循环。”他说,当环境极其恶劣时,建立良好的生态系统并不现实。所以,首先需要做的是控源截污,即控制污染源、截留污水,继而改善整个生态环境。
2007年,太湖蓝藻水华危机暴发后,秦伯强提出的“先控源截污、后生态恢复”的治湖新主张,得到各级政府采纳,并为后来关停、搬迁太湖流域污染企业提供了科学依据。
经过十多年努力,秦伯强带领太湖湖泊生态系统研究站走向国际知名湖泊研究基地,依托研究团队创建了系统集成观测、实验和模拟、环境与生态时空格局耦合的多学科协同湖泊科学研究方法,揭示内源污染释放和蓝藻水华暴发的影响规律,提出湖泊富营养化蓝藻水华发展的机制、控制对策和湖泊生态系统退化的机理及恢复途径,成为目前国家治理湖泊富营养化的主导理论,形成了包括技术方法、基础理论和应用实践全方位多层次的成果。
轮椅上答辩课题
手术后三个月,立项需在北京答辩,秦伯强作为课题首席科学家,愣是强撑一副拐杖去了北京,并在轮椅上完成答辩……
秦伯强和团队提出的“先控源截污、后生态恢复”的理念,成为我国湖泊环境治理与生态恢复的共识。
“作为国家‘智库’的责任,就是促使湖泊科学不断发展,谋求一方百姓的生态安全。”执着于太湖治理的秦伯强,付出的代价超乎常人想象。
2008年9月某天,江苏省政府召开太湖治理的专家会议,前往参会的秦伯强因下台阶踩空,股骨头当时就摔坏了。医生只好在腿上打钛钉,进行内固定术。
就在手术后三个月, 16个重大专项之一的水体污染控制治理科技重大专项,其中太湖湖体的氮磷污染控制计划立项需在北京答辩,秦伯强作为课题首席科学家,愣是强撑一副拐杖去了北京,并在轮椅上完成答辩。
需要卧床静养时却东奔西跑,秦伯强的腿自此落下病根,走路时不得不依靠拐杖。但凡有空,他喜欢在湖边走走、看看,还想为太湖再做点事情。
秦伯强读博时的导师,是被誉为“中国冰川之父”的施雅风先生。他对施先生的人生三“乐”铭记在心:助人为乐、知足常乐、读书为乐,“这让我终身受益无穷”。
预警机制研究接力前行
尽管近年来太湖氮磷浓度有所降低,但仍处于适合蓝藻生长的浓度,湖体“藻型生境”尚未根本改变……
经历供水危机的切肤之痛后,人们开始警醒,太湖保卫战是一场持久战,太湖水质根本性好转的“拐点”尚未到来。最新监测数据显示,尽管近年来太湖氮磷浓度有所降低,但仍处于适合蓝藻生长的浓度,湖体“藻型生境”尚未根本改变。
早在2008年,秦伯强就主持开展了湖泊富营养化过程监测与蓝藻水华预警技术研究与系统集成研究,借助应用卫星遥感、高频率传感器水质监测等现代监测技术,并辅佐人工采样监测技术,对蓝藻水华的产生、堆积、成灾过程进行大范围、高频率、全时段的监测。
“通过蓝藻生长、蓝藻水华迁移堆积的水动力输移等模型,建立富营养化湖泊蓝藻水华发生的预警、预报系统及可视化平台,对蓝藻水华实现了1—3天的预警预报,并对季、月时间尺度上藻华发生的概率和可能堆积区域进行预测。”秦伯强说,最终将形成一套集蓝藻水华识别—监测监控—预警预报为一体的富营养化水体的综合技术体系,可为保障富营养化湖泊的供水安全提供有力的技术支撑,并提升我国湖泊水质安全保障应急技术水平和自主创新能力。
科研并无止境。2016年夏天,秦伯强获得中国科学院前沿科学重点研究项目300万元支持,继续攻关湖泊蓝藻灾害监控与预警。
“将针对气候变化和营养盐变化的双重影响下,有害蓝藻的种群演替规律、产毒能力等方面开展研究,新兴技术会应用到蓝藻灾害过程关键指标的监控中,探索蓝藻水华灾害机制,并进一步研发蓝藻水华及其次生污染物的监控预警技术。”谈及未来研究,秦伯强自信满满。