俞志明研究員指導改性黏土治理赤潮技術開發。海洋所供圖
改性黏土治理赤潮技術的大規模應用。海洋所供圖
中國赤潮治理技術走出國門，簽署合作協議。海洋所供圖
中科院海洋研究所研究員、博士生導師，長期從事近海富營養化與赤潮防控研究。先後主持國家傑出青年基金、重點基金專案、國家基金委創新群體專案、科技部重點研發計劃等幾十項，分別榮獲國家技術發明獎二等獎、中國海洋工程科學技術發明獎一等獎等。
“紅色幽靈”常襲擾 創新性提出新方案
就像是紅色的幽靈，終日攪擾著海域的生態文明，治理後又常常再度出現，困擾著世界無數的養殖戶和科學家。
——它就是赤潮。
這是一類看起來很不起眼的海洋微藻，受人類活動對海洋利用廣度和深度不斷增加的影響形成赤潮，隨著暴發的時間越來越長，頻率越來越高，赤潮每年給我國造成的經濟損失達300億元，甚至威脅濱海核電的冷源安全，在國際上也被列為三大近海環境問題之一。
赤潮難題困擾著世界各國的科學家，也一度困擾著長期致力於近海富營養化研究的俞志明。
上個世紀70年代，日本科學家提出，利用黏土中的天然礦物與赤潮藻細胞結合，透過絮凝沉降作用將赤潮藻類沉降到水底，從而消除赤潮。然而方法雖好，但每平方公里就要用100~400噸粘土，面對動輒幾十、上百平方公里的赤潮，根本不可能實現大規模應用。
“如何提高天然黏土的治理效能呢？”俞志明思考之餘，帶領團隊進一步研究，發現，天然黏土在海水中表面攜帶負電荷，赤潮生物也攜帶負電荷，負負相斥使得天然黏土絮凝效率很低，這就導致了黏土很難大規模應用。
在此基礎上，俞志明找準了下一步研究的方向，即人為改變黏土表面性質，把黏土表面從負電變成正電，從而提高治理效能，解決“紅色幽靈”。
聚焦改性黏土 讓赤潮害怕“吃土”
俞志明及團隊經過多次實驗，將目光進一步聚焦到了改變黏土顆粒表面性質上，提高表面正電性、增加與赤潮生物的橋聯作用。
他帶著團隊“窮追不捨”，在國際上首次提出了黏土表面改性理論，用人工手段強制改變天然黏土的表面性質，研發出更高效的赤潮治理材料——改性黏土，突破了天然礦物治理有害赤潮效率低、用量大、淤積重、難以大規模應用的國際難題。
實驗證明，天然黏土經表面改性後，絮凝能力增強，可使赤潮生物大量沉降、死亡。同時，改性黏土還能抑制殘留赤潮藻細胞的繁殖和生長，避免赤潮再次暴發。
俞志明發明的改性黏土材料，治理效率大大提高，現場用量從原來每平方公里100~400噸，降低至4~10噸。同時，他還帶領團隊自主研發了配套的噴灑裝備，實現了赤潮治理作業的自動化。
近年來，俞志明已經帶著該技術在我國沿海從南至北20多個水域應用，成為目前赤潮應急處置的有效“滅火器”。俞志明也因此被大家稱作“赤潮消防員”。
在俞志明看來，“赤潮原本是海洋生態系統自我調節的一種自然現象，但是在人類活動干擾下，變成近海生態系統不斷退化的訊號，是一種生態災害。像火災一樣，一旦發生，應迅速處置，減少損失。”
俞志明是這樣想的，更是這樣做的。
十年研究，他終於打倒了“紅色幽靈”，拿起改性黏土這個“滅火器”，讓赤潮從此害怕“吃土”。
將黏土帶出國門 奠定國際領跑地位
在俞志明看來，作為一項應用型的研究，“赤潮治理研究必須走進現場，用現場應用來檢驗成果”。
面對國際上一輪輪暴發的赤潮，俞志明團隊決定將改性粘土帶出國門，在更廣闊的海域裡進一步檢驗改性黏土。
2017年，智利考察團慕名來華學習改性粘土治理赤潮技術，並簽署多項合作協議，改性粘土治理赤潮技術走出國門、出口智利，這是中國科學家首次攜自主智慧財產權的環保技術走進智利，為兩國在環保與可持續發展領域的務實合作樹立了良好示範。在2018年法國舉行的第十八屆全球有害藻華大會上，俞志明與美國伍茲霍爾海洋研究所簽署了共同應對佛羅里達沿岸赤潮的合作協議，迄今該技術在美國弗羅裡達沿海順利實施。近年來秘魯沿海赤潮頻發、對該國扇貝養殖業造成毀滅性打擊。2019年11月，俞志明應邀率中國赤潮治理團隊赴秘魯塞丘拉養殖區，開展技術示範並指導現場應用，得到秘魯各界廣泛認可。
“海洋環境多變複雜，針對不同水域、赤潮藻類，治理材料和技術都要適時調整，確保既有效又環保。”俞志明說，“海外的幾次合作，都是在現場考察後進行了改良。目前針對我國近海常見赤潮藻，我們已經研發了3個系列、10餘種改性黏土材料，並與企業合作，將實驗室製備轉化為工程化生產工藝，保障了現場的大規模應用。”
國際水產專業期刊這樣評價俞志明團隊的發明：“俞志明及其工作團隊提供的治理赤潮方案是革新性的，是中國製造的‘赤潮滅火器’。”
面對未來仍然複雜的國內和國際近海環境，俞志明說：“我將繼續當好赤潮災害的‘消防員’，願為全球命運共同體書寫海洋環境保護新篇章”。（俞志明）
來源： 中國科學報
