漫天沙塵，從碧藍(lán)的卓乃湖畔升騰而出，白煙四起。
2011年，位于三江源國(guó)家公園核心區(qū)的卓乃湖發(fā)生潰壩，湖底裸露近1/3。
“高鹽堿的湖底沙塵隨風(fēng)飄散，導(dǎo)致下風(fēng)向的草場(chǎng)快速枯萎。”中國(guó)生物多樣性保護(hù)與綠色發(fā)展基金會(huì)秘書長(zhǎng)周晉峰向記者展示了大量的資料圖片，三江源的沙漠化從衛(wèi)星圖上看都非常清楚。
在中國(guó)，約有1億公頃鹽堿化土地，而這個(gè)數(shù)字在全球約為10億。鹽堿化與干旱如影隨形，無論源自自然還是人為影響，土地鹽堿化都是生態(tài)環(huán)境的大問題。
假如能發(fā)明一個(gè)可以隨時(shí)“攜帶”的大吸力吸塵器，把土地上的鹽堿吸除，會(huì)不會(huì)成為治理鹽堿地的爆款?這個(gè)新奇的想法來自不久前召開的鼓勵(lì)創(chuàng)新和探索的香山科學(xué)會(huì)議第684次學(xué)術(shù)討論會(huì)上。
經(jīng)過對(duì)能源布局、海水淡化裝置、地勢(shì)地貌等諸多因素的調(diào)研和可行性研究，中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所研究員王飛認(rèn)為，可以通過多學(xué)科、綜合化的全新方式開展鹽堿地的綜合治理。
節(jié)水積鹽與大水洗鹽
誰也沒有預(yù)料到，55年左右的時(shí)間，550萬歲的咸海不斷干枯，趨近生命終點(diǎn)。
“每干枯1平方公里咸海，多產(chǎn)生8000噸鹽堿。”王飛說，這可能是全球目前面臨的最嚴(yán)重的土地鹽堿化問題，聯(lián)合國(guó)正在向全球征集有效應(yīng)對(duì)方案。
如此大規(guī)模的土地鹽堿化正在影響一個(gè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，甚至或?qū)?dǎo)致文明的衰落。人類需要有效的手段應(yīng)對(duì)這樣的災(zāi)難，然而實(shí)情是——去鹽堿化并非易事。
“現(xiàn)有的方法包括物理改良、化學(xué)改良、引水洗鹽和生物吸鹽等。”王飛表示，但是通常工程量和投資量都很大，而且單次治理后有時(shí)甚至?xí)硪恍﹪?yán)重的生態(tài)后果，目前沒有一種方法能達(dá)到令人滿意的效果。
除了自然變化帶來的鹽堿化，農(nóng)業(yè)耕作也在不斷加劇鹽堿化的發(fā)生。
“一些節(jié)水型農(nóng)業(yè)利用滴灌技術(shù)進(jìn)行耕作，在短期內(nèi)會(huì)帶來產(chǎn)量的提升，但5—8年后，土壤積鹽，產(chǎn)量會(huì)下降20%—30%。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授康紹忠說。
產(chǎn)量下降，因?yàn)楣?jié)水滴灌技術(shù)有了“汗衫”的煩惱。
滴灌只打濕了植物根系周邊的地表一層，相較于澆灌，隨水而來的鹽堿很容易在地表凝結(jié)，這就好比夏天的汗衫，出汗后更容易結(jié)出汗堿。
在我國(guó)干旱地區(qū)，由于節(jié)水農(nóng)業(yè)的大面積推廣，隨之而來的“去鹽堿化”也成為亟待攻克的難題。
“目前使用最多的是用‘大水洗鹽’的方法應(yīng)對(duì)‘節(jié)水積鹽’。” 康紹忠說，大約7000萬畝耕地每年要消耗150億立方米的水，這對(duì)于干旱地區(qū)造成了極大的用水壓力。而且，用大水漫灌的“漿洗”法，不僅浪費(fèi)水，幾年后還需要再次沖洗。
“人們需要一種資源節(jié)約型、治理長(zhǎng)效型、資源匹配型、生態(tài)友好型的鹽堿地治理理念和方法。”王飛呼吁。
探索水鹽分離技術(shù)手段
那么，用“吸塵器”的思路應(yīng)對(duì)鹽堿化問題，究竟可不可行?
“我們的研究要落地，必然要算經(jīng)濟(jì)賬。”王飛說，“吸塵”最先要解決的是能源從哪來?
團(tuán)隊(duì)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，全球的光伏、風(fēng)力分布與鹽堿地的形成有非常好的區(qū)域匹配性。目前，我國(guó)西北地區(qū)的太陽能、風(fēng)能設(shè)施建設(shè)的布局與鹽堿地的布局也有著高度的重疊。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年，我國(guó)西北5省區(qū)棄光、棄風(fēng)的發(fā)電量分別是70億和262億度。
王飛說，這些當(dāng)時(shí)用不上的、無法并網(wǎng)的電能完全可以充分利用起來，用在鹽堿化治理的能源消耗上。
不僅能源能夠就地取材，濾除鹽堿的關(guān)鍵“元器件”也是成熟的現(xiàn)有技術(shù)。
“海水淡化的設(shè)施設(shè)備目前已經(jīng)非常成熟，可利用它們通過光將含鹽堿的水轉(zhuǎn)變成好水。”王飛說，目前，海水淡化的成本約為1立方米消耗3.2度電，以每年有330多億度棄電來計(jì)算，理論上可增加100億立方米好水。
“我們需利用地區(qū)自然資源的稟賦來提供一種有效率、低成本的治理鹽堿地的方法。”王飛說，治理中還包括利用好當(dāng)?shù)氐纳降氐貏?shì)。地形每上升1公里，氣溫會(huì)下降6攝氏度，西北的鹽堿地地區(qū)往往伴隨著高山，這種地形起伏也會(huì)為造水帶來可借助的優(yōu)勢(shì)。
在上述幾個(gè)條件的基礎(chǔ)上，王飛團(tuán)隊(duì)提出鹽堿地“吸塵器”設(shè)計(jì)——集約化水鹽分離技術(shù)。
“利用多余的、不穩(wěn)定的電能以及豐富的太陽能，對(duì)鹽分濃度很高的鹽水收集池進(jìn)行加熱，使水分蒸發(fā)。”王飛給出一個(gè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖，他說，蒸發(fā)的濕空氣在依地勢(shì)而建的管道中抬升時(shí)，濕空氣中的水汽會(huì)隨著溫度降低而逐步凝結(jié)得到清潔的水，而收集池中的鹽堿也會(huì)逐步析出，從而實(shí)現(xiàn)水鹽分離。
“也可以探索在鹽堿化程度嚴(yán)重地區(qū)建立鹽堿水淡化裝置，通過結(jié)合鹽水的收集存儲(chǔ)和利用，淡水回灌與利用等手段，實(shí)現(xiàn)區(qū)域化的鹽堿地治理。”王飛說，無論哪種方案，或者繼續(xù)開發(fā)新的方案，歸根結(jié)底是使水源充分分離，然后把鹽拿出來，讓它離開寶貴的土壤和水體，先單獨(dú)存放等待新的用途。
旱區(qū)的水不管是什么形態(tài)，它都有非常特殊的意義，值得集納跨學(xué)科的智慧想盡辦法去實(shí)現(xiàn)充分利用。王飛認(rèn)為，以上每個(gè)環(huán)節(jié)都需要土壤學(xué)、生物學(xué)、農(nóng)業(yè)水管理學(xué)等農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)，也需要鹽堿地灌排設(shè)備與技術(shù)、水鹽分離設(shè)施、太陽能集熱系統(tǒng)、太陽能光伏技術(shù)與產(chǎn)品、溫室栽培系統(tǒng)等等先進(jìn)技術(shù)，而且經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究和設(shè)計(jì)規(guī)劃也不可或缺，從而促進(jìn)技術(shù)集成或協(xié)同升級(jí)，以提高水鹽分離效率和數(shù)量，提升土地和水資源利用效率，其資源、環(huán)境和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小，治理效益持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，有助于維持和提升我國(guó)鹽堿地治理的區(qū)域經(jīng)濟(jì)功能和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。
并非所有鹽堿地都要變良田
有觀點(diǎn)認(rèn)為，“吸塵器”的模式將使得鹽堿地治理更加靈活。
我國(guó)境內(nèi)約1億公頃鹽堿地分布在19個(gè)省區(qū)，按照不同的氣候特征、區(qū)域特征可分為8個(gè)區(qū)，這些鹽堿地的形成機(jī)理、治理對(duì)策和資源與經(jīng)濟(jì)成本各不相同。
“這意味著鹽堿地治理的手段是多樣化的。”王飛說，更重要的是，良田并不是所有鹽堿地改良的最佳歸宿。
“鹽堿地不是人們印象里的‘不毛之地’，它其實(shí)是一個(gè)大寶庫。”周晉峰說，例如在鹽堿地中生存的耐鹽耐堿微生物中的基因，已經(jīng)為人類進(jìn)行基因工程改造提供了豐富的基因源。
以曹妃甸濕地的修復(fù)為例，當(dāng)?shù)貏e具一格養(yǎng)殖鹵蟲。周晉峰解釋，曹妃甸擁有濕地天然的鹽堿地屬性和缺水、高蒸發(fā)的氣候特點(diǎn)，鹵水濕地是它特有的一種濕地類型，鹵蟲養(yǎng)殖是鹵水濕地保持的關(guān)鍵一環(huán)，而且渤海灣鹵蟲自身的高附加值，可以造福當(dāng)?shù)兀虼耸且慌e多得的修復(fù)措施。
可見，對(duì)于不同的鹽堿地，有的需要恢復(fù)成良田，有的希望用于其他開發(fā)，還有的應(yīng)作為生態(tài)用地，保留特性。不同的治理訴求意味著鹽堿地的有效治理，不會(huì)是一個(gè)路子“照搬”，一套模式“通行”。
“在過去的治理實(shí)踐中，也走過彎路，比如導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)退化、化學(xué)成分施用引起新的生態(tài)脅迫。例如，洗鹽的排水會(huì)導(dǎo)致河流、濕地與湖泊的嚴(yán)重鹽堿化等等。”王飛說，鹽堿地治理應(yīng)秉持按需治理、因地制宜的原則，在科學(xué)評(píng)估的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)最適合本地的“吸塵器”。(記者 張佳星)
