近日，据智利媒体报道，中国科学院海洋研究所俞志明研究员团队一行4人应邀赴智利开展改性粘土治理有害藻华的技术服务与应用示范。
△现场指导
本次智利之行，俞志明研究员团队与智利5个城市的当地海事、渔业、养殖部门及其相关科研机构举办了五场专题技术服务报告会和面对面交流，向智利广大养殖企业和养殖户充分讲解和展示了改性粘土治理养殖海域有害藻华的技术要求和实施规范，并在典型养殖海域进行了改性粘土治理有害藻华的应用示范。
活动得到了智利各界的广泛关注，智方参与人数近300人，不仅反映出有害藻华已对智利近海养殖业造成严重威胁，而且充分感受到智方对中国改性粘土技术的迫切需求。国际水产专业期刊AQUA和Salmon Expert也分别进行了跟踪报道。
△现场指导与喷洒示范
本次技术交流及示范赢得了智方不同层面的广泛认同，标志着具有我国自有知识产权的环保技术成功走出国门，为我国“一带一路”战略的实施做出了积极贡献。
△专题技术服务报告会
智利暴发有害藻华，向中国“求助”
2015年末至2016年初，智利三文鱼等水产养殖业因大规模有害赤潮遭受致命打击，造成了10亿美元的经济损失，并引发社会动乱。
为寻求近岸养殖区有害赤潮应急治理解决方案，2016年10月，智利政府组织代表团，实地考察了中国改性粘土治理赤潮项目的先进技术成果，并与中科院海洋研究所签署了合作备忘录。
△中智双方签署改性粘土技术应用于智利赤潮治理合作协议
2017年6月，为引进和推广此项环保技术，智利鲑鱼养殖产业联盟进一步与中科院海洋研究所签署了合作协议及产品独家代销协议。
此次活动是首批27吨改性粘土材料运抵智利后进行的技术服务与现场示范，也是中国科学家首次携自主知识产权的环保技术走进智利，为改性粘土治理有害藻华技术走向国际树立了良好范例。
中国“改性粘土治理有害藻华技术”引领世界
藻华治理，是一个国际性的难题。而粘土矿物是层状硅酸盐矿物，由硅氧四面体和铝氧八面体2种基本晶片组成，具有高比表面、电负性和离子可交换性等重要性质，粒级属于胶体范围。粘土矿物作为一种天然的藻类絮凝剂，不仅具有较高的效能，而且来源充足，成本低廉，无毒无污染，对非藻华生物影响小。
20世纪70年代，日本开展了粘土法治理赤潮的现场研究，该方法成本低、无污染，引起了国际上的重视，但絮凝效率低。
日本选用粘性较大的蒙脱土作为治理赤潮的原料，每平方公里要消耗400吨粘土，使用量非常大，并不能很好地大规模推广。
针对上述缺陷，中国科学院海洋研究所俞志明研究员团队提出了粘土表面改性提高絮凝效率的表面改性理论。
△俞志明研究员团队
俞志明研究团队发现：粘土表面含有负电，而赤潮生物也带有负电，负负相斥，所以天然粘土絮凝藻类生物的效率很低。相对来讲，高岭土表面所含负电较蒙脱土少，所以高岭土的效果比蒙脱土好。这一新的研究结果给俞志明一个重要启发，“如果通过技术手段，把粘土表面负电降低，甚至变成正电，那么治理赤潮的效果就会非常明显了。”
由此，俞志明提出了旨在提高粘土治理赤潮效率的“粘土表面改性理论”，在此理论指导下制备出高效改性粘土，其治理效率比原来提升了几十到几百倍，现在每平方公里用4吨到10吨改性粘土就可以消除藻类生物。
改性粘土絮凝法得到了国内外同行的一致认可，该成果在1997年国际权威杂志“自然”中得到介绍和引用，并收录于2002年联合国教科文组织和APEC联合出版的《Monitoring and Management Strategies for Harmful Algal Blooms in Coastal Waters》一书中，成为目前国际上藻华治理的主要推荐方法之一，已被美国、韩国、香港等国家和地区所采用。
随着该技术越来越广泛的应用，俞志明研究团队根据不同的功能侧重研发了十几种不同类别的改性粘土。
截至目前，改性粘土治理技术已成功应用于我国一系列重大活动的有害藻华应急处置中，例如：2005年南京全运会、2008年北京奥运会、2010年广州亚运会、2011年深圳大运会和上海游泳世锦赛、2015年以来广西防城港核电厂冷源取水海域的安全保障，以及2012年以来的北戴河近岸海域暑期保障等，成为国内外赤潮治理的指导性方法。
改性粘土治理有害藻华技术研究进展
针对天然粘土除藻的不足，研究者陆续提出了多种改进措施。到目前为止，很多改性方法见诸于报道，但各种手段粘土改性的实质相同，即通过化学或物理的手段改变粘土颗粒的表面状况，从而提高其吸附性能和杀藻效果。
（1）理论模型
俞志明等根据粘土的胶体化学性质建立了粘土絮凝赤潮藻细胞的理论数学模型，提出了在赤潮治理中的粘土吸附絮凝理论，认为改变粘土颗粒的表面性质是提高其去除赤潮生物能力的主要途径。
在该理论模型的指导下，俞志明等在粘土中引入了PACS（聚羟基氯化铝）、MMH（混合金属层状氢氧化物正电溶胶）等无机改性材料，有效提高了粘土的除藻效果，当去除率达90%时，粘土用量由原来的2g/L下降到0.1g/L，去除效率提高近了20倍。
（2）蒙脱石
俞志明等通过Mg2+插入法对蒙脱土进行了改性，制备出阳离子粘土。结果表明，该阳离子粘土对赤潮生物具有较强的絮凝作用，改性后粘土用量减少至原来的1/5-1/10。
（3）海泡石
邹华等以天然物质壳聚糖为改性剂，经壳聚糖包覆改性后的海泡石，当其投加总量为11mg/L时，0.5h即可去除80%的藻细胞，2h的去除率达90%。
（4）凹凸棒石
刘恋等认为采用壳聚糖改性粘土时，粘土的种类对其除藻效果具有一定影响，其中以高粘凹凸棒石的除藻效果为最佳，其最佳投加量为66mg/L（壳聚糖6mg/L），此时的叶绿素去除率达95.45%。
粘土粒径对絮凝效果基本无影响，粒径范围为25~74m时，改性粘土对藻细胞的凝聚效果相当。
（5）高岭土
吴萍等以赤潮异弯藻为主要研究对象，对其在有机高岭土和有机膨润土作用下的去除情况进行了研究。发现以新型阳离子表面活性剂双烷基聚氧乙烯基三季铵盐改性后的粘土用量为0.03g/L时，在24h内其对赤潮异弯藻的去除率可达100%，而未经改性的同样用量的粘土并没有对赤潮异弯藻表现出去除作用，这表明改性后的粘土去除赤潮异弯藻的能力得到了显著的提高。
总之，改性可大大改善粘土去除藻华生物的性能，在改性剂的选择方面，由简单的有机改性、无机改性向有机-无机复合改性发展，以提高藻类的去除效率，减少作用时间。此外，研究日渐成熟的生物控制技术，灭藻生物培养结合改性粘土絮凝沉降，有望达到彻底根除藻华的目的。
来源：中国科学院海洋研究所、改性粘土除藻技术研究进展
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