“我們團隊認同‘到 2100 年，全球將有多達 55 億人面臨水污染的威脅’這個觀點。”
8月15日是全國生態日，在上海海洋大學水生態環境治理與修復實驗室，深耕于水體生態環境治理與修復領域的上海海洋大學教授林建偉，為大家解讀水環境治理領域最新研究成果。
地球表面的71%被水覆蓋，水作為生命之源，與我們的生活息息相關。“最近十年來，全國地表水優良水質斷面比例提高23.8個百分點，2022年達87.9%，已接近發達國家水平。但同時也應看到，我國生態環境保護任務依然艱巨，還需要付出長期艱苦努力。”林建偉說。
水體富營養化---全球內陸湖泊水庫面臨的共性問題
今年7月，荷蘭烏得勒支大學研究人員領導的一項模擬研究發現，到2100年，地表水污染可能會影響到全球55億人。相關研究結果發表于《自然-水》。對此觀點，林建偉表示認同，并認為世界各地需要通力協作、共同應對。
內陸湖庫水體富營養化是當今許多國家和政府最為關注的環境問題之一。這個問題已經成為全球性的挑戰。
水體富營養化是指水體中氮和磷等營養鹽含量過多而引起的水質污染現象。水體富營養化會導致藍藻爆發，嚴重破壞水體生態環境，降低水體功能，造成魚類等水生生物大量死亡。另外，藍藻水華產生的藻毒素和藻源性嗅味物質還將直接影響飲用水安全，最終影響人類健康和生命安全。此外，藻類進入飲用水處理工藝，還會影響給水廠凈化工藝的正常運行，嚴重時會導致給水廠供水量大幅度減少。
同時，全球變暖是當今世界面臨的最大挑戰之一。氣候變化造成的次生災害增加會導致水土流失加劇，同時區域降雨變化，也會造成大量營養鹽被沖刷后隨地表徑流進入水體中，加速受納水體的富營養化，對全球飲用水安全造成嚴重威脅。
不可忽視的總磷污染
當前，我國水生態環境形勢依然嚴峻，富營養化、飲用水源地污染、地下水與近海海域污染、新污染物、生態用水短缺等問題尚未得到根本解決，藍藻水華、水生態失衡問題依然存在。“我們團隊長期關注磷污染。磷是水體富營養化的重要因子。不夸張地說，總磷污染已經成為現階段水治理環節中急需解決的重要問題。”
“大家對磷應該不陌生，磷存在于人體所有細胞中，是構成骨骼和牙齒的必要物質，幾乎參與所有生理上的化學反應。”林建偉解釋，在農業、工業、生命科學等領域內，磷都發揮著重要作用。但是，磷也是造成水體富營養化的主要化學元素之一。隨著人類對環境資源開發利用活動的日益增加,大量含磷廢水排入江河湖泊中，導致水體富營養化。
我國生態環境部發布的《2022中國生態環境狀況公告》顯示，開展營養狀況監測的204個重要湖泊（水庫）中，輕度富營養化狀態湖泊（水庫）占24.0%，中度富營養化狀態湖泊（水庫）占5.9%，主要污染指標為總磷、化學需氧量和高錳酸鹽指數。總磷已經成為主要地表水體三大重污染指標之一。
內源磷污染如何“對癥治療”？
“湖泊、水庫、河流等地表水體中磷的來源分為兩大類。”林建偉介紹，其一是外源，包括生活污水、工業廢水、商業污水、農業污水、地表徑流、大氣沉降等。其二是內源，也就是位于水體底部底泥磷的釋放。相關研究表明，即使外源磷輸入得到了有效的控制，底泥磷釋放仍然會導致水體富營養化。因此，控制底泥內源磷也是治理地表水體磷污染的重要手段，是根治地表水體富營養化的重要措施。
“我們團隊的主要研究方向是水生態環境治理與修復、環境功能材料研發與應用。”近年來，林建偉團隊圍繞水土界面磷遷移轉化過程與機制、內源磷污染治理與修復技術、新型磷鈍化材料研發與吸附水中磷酸鹽特征及機制等方面進行了深入研究，并取得了一系列進展。
今年四月，林建偉課題組在《Water Research》上發表最新研究成果，揭示水鐵礦和磁鐵礦聯合添加和覆蓋對底泥磷釋放的控制效果及機制，對于聯合應用水鐵礦和磁鐵礦控制底泥磷釋放至關重要。
研究中，林建偉團隊開發了一個基于水鐵礦和磁鐵礦回收便利的活性覆蓋系統，制備簡單、應用方便，且可重復利用，能夠有效回收磷資源。
“我們在開發這個系統時，將目光放在了鐵元素上。”林建偉進一步解釋，鐵氧化物廣泛存在于自然界中，是底泥中重要的活性物質組成之一，對底泥中磷遷移轉化起重要作用。水鐵礦和磁鐵礦是兩種常見的鐵基底泥磷鈍化材料。利用水鐵礦控制底泥磷釋放的優勢包括：水鐵礦環境友好，且對水中磷酸鹽的吸附能力強。利用磁鐵礦控制底泥磷釋放的優勢包括：磁鐵礦安全環保，對水中磷酸鹽的吸附能力較強，且可通過外加磁場作用對使用后的磁鐵礦進行回收利用，以避免資源浪費。
水鐵礦和磁鐵礦聯合添加和覆蓋
對底泥磷釋放的控制效果及機制
“既能回收磷資源，實現磷資源‘變廢為寶’，也對環境友好，這會是一種極具應用前景的水體內源磷釋放控制方法。我們團隊將會在這個方向上繼續努力。”同時，林建偉也呼吁大家一起行動起來，保護水資源。“一方面要節約用水，避免浪費水資源。另一方面，可選用無磷洗衣粉，減少水體的磷輸入量，為水體富營養化治理做出我們力所能及的貢獻。”
來源：上海海洋大學
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