聚焦南科大之前沿科技 | 国家环境保护重点实验室:创新流域 “地表水+地下水”联合研究模式,打赢水污染防治攻坚战
2020年09月01日 综合新闻 浏览量 :4815

水是人类赖以生存的生命之源。地表水和浅层地下水作为人类重要的饮用水源,直接影响着人类的健康。

国家对水环境的治理日益重视。2015年,国家出台《水污染防治行动计划》(又称“水十条”),防治行动从污水处理和截污管网等末端层面的控制措施延伸到源头治理和路径阻断以及污染现场修复等全过程控制措施。2017年10月,环保部、发改委、水利部联合印发《重点流域水污染防治规划(2016-2020年)》,多举措加强落实“水十条”。

在国家强化水污染综合治理的大背景下,2018年4月,生态环境部批准筹建国家环境保护流域地表水-地下水污染综合防治重点实验室(以下简称“重点实验室”)。重点实验室依托南方科技大学环境科学与工程学院(简称“环境学院”),立足国家环境保护需求,努力打造培养国家环保科技人才,创新流域水治理系统科学的重要平台和基地。据了解,该实验室是国内首家将地表水和地下水作为联合体研究的生态环境部重点实验室。

2020年是实验室去筹转正考核的关键年份,在两年的筹备期里,这个应时而生的实验室取得了哪些成果?未来有怎样的规划建设?近期,我们采访了南方科技大学校长办公会成员、环境科学与工程学院讲席教授、国家环境保护流域地表水-地下水污染综合防治重点实验室主任郑春苗。

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图1 郑春苗

 

“地表水+地下水”综合治理  科学-技术-管理三手抓

地表水是包括以河流、湖泊、沼泽、冰川、冰盖等形式存在的各种液态和固态水体;地下水则是在地面以下,存在于岩石空隙、或渗透于土壤等地质中的水。在大自然的水循环过程中,二者频繁交换,互相影响。“在水污染防治的前期,国家在地表水污染防治方面做了大量的工作,也取得了很大的成效。但是,由于地下水的隐蔽性和地下岩层的复杂性,使得它的污染调查和防治难度极大。而地表水和地下水又是一个紧密相连的统一系统,要根治水污染,必须综合地表和地下水的治理,将地表水、地下水以及土壤作为联合体进行研究。”郑春苗谈及实验室成立的背景时说道。

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图2 流域地表水-地下水相互作用机理与生态环境效应示意图

实验室以地表水-地下水环境污染防治和健康风险控制与优化为目标,从流域治理的角度出发,针对地表水-地下水转化关系、污染综合防治、风险管控与优化管理的需求,以全新的理念为导向,从“科学-技术-管理”三个层次实施科技研发,开展地表水、土壤与地下水污染防控与修复的前瞻性、战略性基础理论研究和应用技术研发。

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图3 以系统理念为导向的流域地表水-地下水污染综合防治路线图

“作为科研工作者,我们首先要揭示基本机理、探索理论规律,我们要对污染物在地表水、土壤、地下水中的迁移过程和修复原理进行科学研究;同时,还应该开发修复或者预防水体污染的技术和材料,以及研发相关的设备;另外,对环境中水体质量进行评估,帮助有关部门制定有指导性意见的监测、管理和规划方案,确定污染防控的目标与措施也是我们环境科研工作者义不容辞的责任。”郑春苗介绍:流域地表水-地下水的相互作用与污染机理、生态环境效应及其调控机制研究,污染防治技术及先进设备和材料研究,污染风险评估、健康评价与优化管控技术研究是实验室的三大研究方向,这三大方向相辅相成,缺一不可。

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图4 集“监测-大数据-模拟”为一体的流域地表水-地下水污染监控-预警管理示意图

 

汇集多领域专家 夯实基础平台建设

“将地表水和地下水作为联合体研究是不容易的,我们需要各个领域的专家人才”。郑春苗表示,在国家、省市以及学校的大力支持下,实验室汇集领域一流人才,组建了实力雄厚的学术委员会。该委员会由中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室主任吴丰昌院士担任主任,包含来自全国各地的20名行业内顶级专家,其中11位为中国工程院或中国科学院的院士。在研究方向到人才队伍建设等方面,“学术委员会为实验室的筹备提供了很多建设性的意见,是实验室发展的强有力后盾。”

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图5 重点实验室环境污染物分析平台

筹备期间,实验室注重各领域人才队伍的构建。目前实验室已组建了一支领域齐全、结构合理的高层次人才队伍,初步搭建了设备先进的水环境研究实验平台。现已拥有固定研究人员50余名,包括中国科学院院士、美国工程院院士、英国皇家工程院院士、美国地球物理联合会会士、国家杰出青年科学基金获得者、国家优秀青年科学基金获得者、国务院特殊津贴专家等十几位高层次人才。

通过两年多的建设,实验室初步形成面积约为2000 m2的科研平台和若干特色研发方向,并取得初步成果。实验室相关研究人员已经发表高水平SCI文章150余篇,包括Nature Communications, Environmental Science & TechnologyWater Resources Research, Water Research, Environmental International, Geophysical Research Letters等权威期刊;申请专利50余项,其中授权6项;申请软件著作权7项,并获得授权7项。

“筹建期间,在学校的大力支持下,我们几乎是集中整个环境学院的力量去推动实验室的发展,所以总体来说发展得很顺利,已经取得丰硕成果,为‘去筹转正’之后的进一步发展打下了坚实的基础”。回溯筹建期的建设情况时,郑春苗总结道。

 

 融合多方资源 实现产-学-研-用无缝衔接

2018年,深圳入选首批“国家可持续发展议程创新示范区”,探索融合国际先进理念、中国特色、地方特点的可持续发展之路。在当前“双区驱动”下,“实验室立足深圳,其建设理念与深圳市的发展理念相契合,受到了市政府的大力支持,可谓天时地利人和。”郑春苗说。

“我们申请到了深圳市孔雀计划环保方向的团队项目支持,在深圳市和学校的大力支持下,成立了创新型环保科技技术公司—‘深圳市南科环保科技有限公司’(简称‘南科环保’)。”郑春苗介绍道,南科环保依托南科大的技术和人才优势,打造一流的技术研发和产业化平台,致力于成为流域、土壤、地下水环境污染综合治理标杆企业,这为实验室实现“产-学-研-用”的无缝衔接提供了平台。公司拥有污染调查、监测与分析技术,地下水、土壤污染修复技术,环境污染模拟仿真技术,环境污染监测-溯源-预警技术,流域水体生态修复技术,水、土环境一体化修复药剂,模块化污染修复设备等,在土壤、地下水修复、海绵城市、智慧环保、环境咨询等业务板块提供整体解决方案。公司团队参与的项目及成果100余项,涵盖流域、土壤、地下水调查与评价、污染物迁移转化模拟、防治与修复、药剂设备研发等方向。

此外,实验室申请获批了不少国家及省市项目,目前总共承担50余项各级各类科研项目,如国家自然科学基金重大项目课题、广东省引进领军人才、广东省科技厅-珠江人才计划团队项目等,努力建设成流域水环境保护和地表水-地下水污染综合防治的国家级高水平研究平台,先进技术开发及推广的“产-学-研”中心,国内领先、国际一流的国家环境保护实验室和人才培养基地,为我国特别是华南地区的地表水-地下水污染综合防治提供有力的科技支撑。

“未来,我们希望实验室能成为一个国家级的水环境创新平台和人才培养基地,收获得更多更好的成果,为解决中国和世界的环保问题贡献力量。”郑春苗说。

 

采写:吴一敏

摄影:张晓燕

通讯员:李晓琴

编辑:劳湘雯

 


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