技術(shù)集成，提升人工上升流效率
溫室氣體濃度的逐年增加，引發(fā)了全球氣候變暖問題。世界氣象組織（WMO）2021年發(fā)布的《溫室氣體公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示，二氧化碳的全球平均濃度從工業(yè)革命前的280ppm（百萬分比濃度）增長到了2020年的413.2ppm。
針對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀與國情，我國已提出碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。此前，《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》等，也將“增加生態(tài)系統(tǒng)碳匯”作為低碳產(chǎn)業(yè)體系的重要組成部分，提出要探索開展海洋等生態(tài)系統(tǒng)碳匯試點(diǎn)。
“人工上升流增匯”這一概念，最早由中國科學(xué)院院士、廈門大學(xué)焦念志教授和浙江大學(xué)海洋學(xué)院陳鷹教授于2015年提出。
上升流是指海水從底層至表層的涌升現(xiàn)象。自然上升流區(qū)占全球海洋面積的0.1%，常伴有低溫、高鹽等特征。上升流會(huì)把海洋深層富含營養(yǎng)的物質(zhì)帶至海洋表層或近表層，促進(jìn)餌料生物繁殖，有利于形成漁場。記者了解到，上升流工程應(yīng)用的人工上升流技術(shù)是通過海洋能自供給，將壓縮空氣均勻注入海底，形成大面積氣泡幕，將深層營養(yǎng)鹽海水帶到海洋表層，并在海流的作用下覆蓋整個(gè)養(yǎng)殖海區(qū)。
“人工形成的上升流持續(xù)時(shí)間更長、效率更高，但是實(shí)現(xiàn)‘人工上升流增匯 ’，存在工程選址、保證技術(shù)裝備效率和可靠性等問題。”浙江大學(xué)海洋學(xué)院教授樊煒說。
據(jù)了解，上升流工程項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)的淺層注氣式氣力提升技術(shù)有效提高了系統(tǒng)可靠性。“此外，針對(duì)潮流過大，導(dǎo)致氣泡和營養(yǎng)鹽羽流過早分離、無法確保營養(yǎng)鹽羽流被有效提升至海洋表層的難題，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了羽流軌跡控制及智能注氣策略。”樊煒介紹，集成系列技術(shù)，團(tuán)隊(duì)通過控制最優(yōu)注氣量，將注氣式人工上升流效率提升了12.38%。
減污降碳，加大藻類營養(yǎng)供給
“上升流工程項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在鰲山灣海域搭建的示范工程，包含人工上升流、海洋環(huán)境與碳匯監(jiān)測和大型海藻養(yǎng)殖等復(fù)合系統(tǒng)，占海域面積500畝。”樊煒介紹，實(shí)踐表明，其中的人工上升流系統(tǒng)可在潮流作用下有效提升至少5000畝海域的表層營養(yǎng)鹽濃度，并調(diào)整氮磷比，使之有利于大型藻類的光合作用。
截至2021年11月底，通過實(shí)施上升流工程，區(qū)域范圍內(nèi)海帶每株平均增產(chǎn)了36.1克，每畝增加碳匯1.6噸。
另外，由于近岸工農(nóng)業(yè)發(fā)展與人口高密度增長，造成我國近海存在富營養(yǎng)化現(xiàn)象，由此引發(fā)的赤潮、綠潮、海水缺氧與酸化等問題同樣亟待解決。
“獲得上升流供給的營養(yǎng)鹽后，浮游植物和藻類可通過光合作用將海水中的營養(yǎng)鹽和溶解二氧化碳轉(zhuǎn)換為有機(jī)質(zhì)。”樊煒表示，這在一定程度上可減少海藻養(yǎng)殖中的肥料使用，緩解近海富營養(yǎng)化問題。
2019年9月，IPCC發(fā)布的《氣候變化中的海洋與冰凍圈特別報(bào)告》中也倡導(dǎo)：用人工上升流替代傳統(tǒng)的掛袋施肥用于筏式海藻養(yǎng)殖，避免向海洋生態(tài)系統(tǒng)添加任何外源物質(zhì)，通過調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部不同時(shí)空中的物質(zhì)余缺達(dá)到增加碳匯、降低人類活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)不利影響的目的。
調(diào)節(jié)生態(tài)，刺激地球自愈能力
“世界著名漁場基本上都分布在自然上升流區(qū)。”樊煒說，海洋表層浮游植物的增加，能夠?yàn)轸~類提供大量的食物，海洋中的自然上升流區(qū)雖僅占全球海洋面積的0.1%，卻能提供44%的漁獲量。
記者了解到，通過應(yīng)用上升流工程項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)的海洋大型人工上升流裝置，青島悅海藍(lán)天水產(chǎn)有限公司開拓了5000畝養(yǎng)殖海域，2020年增加效益3500萬元。
“現(xiàn)有的研究已經(jīng)表明，人工上升流技術(shù)在增加海洋碳匯、漁業(yè)產(chǎn)值方面極具潛力。已有若干沿海城市的相關(guān)部門同我們聯(lián)系，嘗試推廣該系列技術(shù)。”樊煒說，不止于此，在海洋生態(tài)調(diào)節(jié)上，它還有更多的應(yīng)用場景，是可以用于刺激地球自愈能。
|
