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生命与环境科学学院黑鹏飞副教授在乌梁素海的水生态环境研究方面取得进展

【来源: | 发布日期:2019-07-30 】

近年来,内蒙古自治区的一湖两海的生态环境问题备受关注。生命与环境科学学院一直立足于研究民族地区的生态环境问题。近来,学院教师黑鹏飞副教授在内蒙古自治区乌梁素海的水生态环境研究中取得重要进展,相关成果分别以“Nitrogen variations during the ice-on season in the eutrophic lakes”为题发表于《Environmental pollution》(中科院SCI大类分区环境科学与生态学2区top,论文链接:https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.12.088)和以“Integration of cleaner production (CP) and sustainable supply chain management (SSCM) CP+SSCM-CPSSCM-inspired from impacts of cleaner production on China’s macrophyte-dominaed eutrophic lakes”为题发表于《Journal of Cleaner Production》(中科院SCI大类分区环境科学与生态学1区,论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.06.223)。

关于乌梁素海大规模监测数据表明,虽然乌梁素海当前外源污染排放已得到有效控制,但乌梁素海冬季底泥营养盐蓄积严重。冰封期不同形态氮含量分析显示,冰封末期底泥氮含量增加至冰封期前的2~3倍,主要成分是Res-N。聚类分析和相关性分析表明,內源污染已经是乌梁素海冬季氮蓄积重要原因,植物残体沉降分解是主导因素。研究结果指出,冬季底泥营养盐蓄积将会导致来年植物过量生长,进一步促进冬季底泥营养盐蓄积,乌梁素海已经逐渐从外源污染主导型转变为內源污染主导型,建议相关部门需要充分考虑植物生长-死亡过程和湖泊营养盐蓄积的关系。

调查结果显示,乌梁素海芦苇收割由2006年的10万吨降低至当前的2~3万吨,导致乌梁素海每年冬季大量芦苇残体蓄积,湖泊“生物填埋”和死亡速率加快。芦苇收割停滞的主要原因是湖区附近的造纸厂关闭。“十五”期间清洁生产政策实施,中小企业强制关闭。由于芦苇输运具有“体积主导型”,苇浆生产产业链呈现出极强的区域依赖性,乌梁素海芦苇产量限了制造纸厂生产规模,导致外源排放难以达标,造纸厂被强制关闭。本研究计算表明,苇浆生产在內源污染控制中所产生的生态环境效益大于外源排放所产生的生态环境损失,因此,清洁生产政策必须统筹考虑企业不同产业链环节对于內源和外源综合影响,否则清洁生产可能变得不再“清洁”。分析数据表明,洞庭湖、博斯腾湖等区域造纸厂-芦苇生产研究也得出同样结论。综合以上问题,本研究提出可持续产业链清洁生产模式(CPSSCM模式,图2),指出传统清洁生产(CP)与可持续产业链管理(SSCM)理念结合,重在从产业链角度实施清洁生产,而不是采用传统“哪里污染哪里整治”的模式。具体实施过程需要基于三重基线(环境、经济和社会)和五条原则(局部性、稳定性、渐进性、异质性和依存性),综合考虑管理制度驱动、技术驱动和市场驱动,从整个产业链角度实现清洁生产的可持续性。

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图2 CPSSCM概念模型及其在乌梁素海的应用

对于內源污染严重的草型富营养化湖泊,CPSSCM不仅考虑造纸厂的外源排放,而且考虑其对于水草和芦苇收割等生态行为的推动作用。在內源循环中切断湖泊氮磷的生物循环,从而降低湖泊富营养化和减缓湖泊死亡速度。在没有找到芦苇收割更有效的方法之前,政府需从产业链角度对造纸厂实施财政激励和经济补贴,更新污染排放处理设施,实现污染物达标排放,而非沿用传统清洁生产政策,直接强制关闭造纸厂降低外源排放。此模式虽然在造纸厂污染处理环节需要政府补贴,但从整个产业链和湖泊生态系统角度,却在生态、经济、社会方面获取更大效益。芦苇收割不仅可以实现內源污染的有效控制,延缓湖泊的淤积死亡速度,而且可以维持芦苇收割的经济效益,增加乌梁素海苇厂的有效运行,提高周边群众收入和社会稳定性。本研究表明,对于当前內源主导的乌梁素海湖泊,造纸厂运行所产生的生态、经济和社会效益远大于造纸厂污水处理所需的财政补贴。

生命与环境科学学院对黑鹏飞副教授组织的工作组近年来在乌梁素海生态环境研究中的所做的努力和已取得的研究成果予以充分肯定。根据前期的工作基础,学院于2019年7月26日与内蒙古乌梁素海自然保护区管理局签署协议建立了“乌梁素海生态与环境教学科研基地”。

黑鹏飞副教授2010年从清华大学博士后出站到中央民族大学生命与环境科学学院任教,主要从事计算河流动力学、河流泥沙-污染物相互作用机理研究。自2015年以来以乌梁素海作为研究区域,开展水动力作用下的污染生态修复研究。