焦點(diǎn)訪談丨從“生態(tài)之殤”到秀水泱泱 科技賦能南湖蝶變

從兩張同一視角分別拍攝于2016年和2021年浙江嘉興南湖的照片可以看出，相隔5年，水質(zhì)的變化已經(jīng)清晰可見。今天的南湖水，水草蕩漾，碧波清澈。在過去7年多的時(shí)間里，南湖水質(zhì)從之前的Ⅴ類，提升至如今的湖庫Ⅲ類水，這樣的變化是怎么發(fā)生的呢？

初夏時(shí)節(jié)，在嘉興不少河道和水蕩里，都還在進(jìn)行著種水草的工作。

中國環(huán)境科學(xué)研究院湖泊生態(tài)環(huán)境研究所所長、研究員 姜霞：對于流動性比較大的種子一沖就走了，我們可能會用扦插的方式，對于比較好的水體，我們有一些拋種子的方式也可以種。

今天的嘉興南湖碧綠清澈，水質(zhì)的變化就與一棵棵種植到水底扎根生長的水草有關(guān)?？吹竭@兒，千萬別以為南湖水質(zhì)變成如今的湖庫Ⅲ類水，靠的僅是種水草這么簡單。單純?yōu)檫@些水草提供一個(gè)安全的水環(huán)境就用了近7年。

嘉興地處太湖流域下游，杭嘉湖平原的腹心地帶；東臨大海，南倚錢塘江；京杭大運(yùn)河也有110多公里過境嘉興。城中200多條河道，水系縱橫，湖泊眾多，水域面積占整個(gè)城市的12%。9條呈放射狀的水系連接著中心位置的南湖。

在嘉興的水源中，80%是過境水，分別從吳江、湖州和杭州進(jìn)入。過去很長一段時(shí)間，上游來水的水質(zhì)曾嚴(yán)重影響著嘉興的水環(huán)境。而作為浙北糧倉和紡織印染、制造產(chǎn)業(yè)的聚集地，復(fù)雜的污染成因讓嘉興的水一度被視作“生態(tài)之殤”。

2016年，國家開始“十三五”期間水污染控制與治理科技重大專項(xiàng)，嘉興的水環(huán)境治理是其中一項(xiàng)。包括國家環(huán)境科學(xué)院在內(nèi)，十幾家科研單位的科學(xué)家們一同進(jìn)駐嘉興。在浙江“五水共治”的基礎(chǔ)上，嘉興成為全國水生態(tài)修復(fù)的試點(diǎn)城市。時(shí)間推進(jìn)到2020年。從污染治理到生態(tài)修復(fù)，嘉興遇到了瓶頸。

嘉興市生態(tài)環(huán)境局局長 施曉松：南湖中心有一個(gè)省控?cái)嗝嬉恢边_(dá)不到湖庫Ⅲ類的標(biāo)準(zhǔn)，有另外幾個(gè)監(jiān)測斷面，我們在治理過程中看得到希望，就南湖一直看不到希望，因?yàn)樗呛鞓?biāo)準(zhǔn)，要求更高。

湖庫Ⅲ類水的標(biāo)準(zhǔn)意味著南湖不僅要水質(zhì)達(dá)標(biāo)，還需要具備良好的生態(tài)功能。而南湖九水連心，它的生態(tài)修復(fù)牽一發(fā)動全身。浙江清華長三角研究院的生態(tài)環(huán)境研究所也是嘉興水生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目的科研團(tuán)隊(duì)之一。

浙江清華長三角研究院生態(tài)環(huán)境研究所所長 劉銳：從生態(tài)的角度來講，想要向第三個(gè)階段邁進(jìn)，就是生態(tài)修復(fù)，更好地實(shí)現(xiàn)生物多樣性的提升，首先有很好的本底，才能去做生態(tài)修復(fù)，所以控源是最基本的保障，也是最重要的保障，否則生態(tài)修復(fù)的效果很難維持。

針對潛在的和更加復(fù)雜的污染源如何快速判斷和管控的問題，劉銳所長的團(tuán)隊(duì)有兩個(gè)創(chuàng)新。一個(gè)，他們收集了嘉興市主要河道近十年的數(shù)據(jù)，經(jīng)過詳細(xì)的整理、分析，形成數(shù)據(jù)庫，總結(jié)出不同河道在不同氣候條件和外部環(huán)境下，水質(zhì)的變化規(guī)律和可能出現(xiàn)的污染特征。一旦某個(gè)監(jiān)測斷面出現(xiàn)問題，把實(shí)時(shí)監(jiān)測的數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，他們能夠快速高效地鎖定需要被重點(diǎn)勘查的河道和區(qū)域。

而在旁邊一間實(shí)驗(yàn)室里正在進(jìn)行的是他們的另一個(gè)新嘗試：他們?yōu)榧闻d可能出現(xiàn)的污染源整理出可供比對的指紋庫。不但要摸準(zhǔn)河道里水的脾氣和性格，他們還有一套為河水采集指紋的手段。

浙江清華長三角研究院生態(tài)環(huán)境研究所所長 劉銳：指紋信息是水里有很多可以發(fā)射熒光的物質(zhì)，給它一個(gè)激發(fā)波長，這個(gè)物質(zhì)就會再發(fā)射一個(gè)波長，形成一個(gè)特定的像指紋一樣的圖譜出來。

把出現(xiàn)問題的水樣指紋和指紋庫進(jìn)行比對，就可以快速鎖定所有可能的污染源信息。無論是在線監(jiān)測，還是大數(shù)據(jù)庫的整理和分析，甚至利用熒光圖譜采集指紋的方式，還有無人船的聲吶技術(shù)以及勘測水下排污管網(wǎng)的手段。這些技術(shù)中單獨(dú)的哪一樣都不能說是絕對的創(chuàng)新，但科學(xué)家們把這一系列手段綜合利用在水污染的溯源和精準(zhǔn)防控上，卻是科技賦能美麗中國建設(shè)的全新嘗試。這帶來的將是管理理念和方式的變革。

生態(tài)環(huán)境部科技與財(cái)務(wù)司科技處處長 於俊杰：隨著科技手段的升級、儀器裝備設(shè)備的升級，還有治理理念的更新，現(xiàn)在我們更多是從原來的末端走向了過程、走向了前端、走向了預(yù)警，還有更超前的一些未知事件的提前研判，這會帶來很多顛覆性的變化，對我們將來的管理模式會產(chǎn)生很多顛覆性變化。

在嘉興南湖的生態(tài)修復(fù)過程中，精準(zhǔn)溯源、控源的問題解決了，可怎么讓這些水草能存活下去，科研團(tuán)隊(duì)還面臨著另一個(gè)挑戰(zhàn)。

中國環(huán)境科學(xué)研究院湖泊生態(tài)環(huán)境研究所所長、研究員 姜霞：我們當(dāng)時(shí)也在考慮如何把客水里面污染比較重的，直接快速流經(jīng)城市或者通過大包圍排出去，我們把相對好的一些區(qū)域的水用來作為先期的水，提供水生植被生長的良好環(huán)境，但是它的水動力條件實(shí)在太差了。

嘉興地處平原河網(wǎng)，整個(gè)城市水域從上游到下游橫跨100多公里，但水位落差不足一米。再加上海洋的潮汐對城市水體的頂托作用，嘉興的水流動性極差。

同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院副教授 王榮昌：這是我們的一個(gè)難點(diǎn)，也是智慧的地方。平原河網(wǎng)地區(qū)的水位調(diào)控靠有限的水位差，有點(diǎn)趕潮的那種河網(wǎng)水系，有時(shí)候水位高，有時(shí)候水位低，水位高的時(shí)候就把閘打開，就往這兒引，水位低就降下來，水位就存下來。

嘉興作為內(nèi)澇城市，有一個(gè)相對完整的防洪系統(tǒng)。54個(gè)閘壩和5大樞紐正好把主城區(qū)圍在中間。來自同濟(jì)大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)十分巧妙地利用了已有的防洪工程，通過人為手段制造一些水位差，水的流動性有了，也為有選擇性地把流經(jīng)嘉興客水中的優(yōu)質(zhì)水補(bǔ)充到市區(qū)水網(wǎng)創(chuàng)造了條件。簡單說，就是把好水留下，不好的排出去。

王榮昌教授用他們制作的基于大數(shù)據(jù)的水動力模型，展示了不同方案下，嘉興整個(gè)城市水網(wǎng)在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的調(diào)水、換水場景。而南湖作為水網(wǎng)中心點(diǎn)，也是用這樣的方式實(shí)現(xiàn)了水體的調(diào)度和轉(zhuǎn)換。

同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院副教授 王榮昌：我們真正的挑戰(zhàn)不是水動力模擬，這個(gè)是相對比較成熟的。我們的模擬是把水質(zhì)的指標(biāo)也加進(jìn)去，讓南湖慢慢變成一個(gè)透明的系統(tǒng)，這個(gè)透明指的是對整個(gè)水質(zhì)的特性、生物的特性、生態(tài)的特性，都有數(shù)據(jù)的監(jiān)測和支撐。

數(shù)智化正是南湖水生態(tài)修復(fù)科技賦能典型的特征之一。水質(zhì)條件具備了，中國環(huán)科院的湖泊生態(tài)研究所要解決最后的難題。

中國環(huán)境科學(xué)研究院湖泊生態(tài)環(huán)境研究所所長、研究員 姜霞：它的底泥像流狀的，很稀。行船以后就擾起來了，植物扎不了根。在流態(tài)泥的情況下，有機(jī)質(zhì)又比較高，我如何進(jìn)行植物修復(fù)。

他們用了一個(gè)看似簡單，卻非常智慧的做法。在南湖特定區(qū)域，優(yōu)先選擇能夠進(jìn)行水生態(tài)修復(fù)的水體，再利用一些水底和水面的工程作為輔助措施降低擾動，在減少人為干預(yù)的同時(shí)，提升水體透明度。

中國環(huán)境科學(xué)研究院湖泊生態(tài)環(huán)境研究所所長、研究員 姜霞：這樣能夠快速進(jìn)行植被植物的扎根和擴(kuò)繁。

南湖就是這樣，從邊緣向湖心，一點(diǎn)點(diǎn)清澈起來?，F(xiàn)在，南湖里的水生植物已經(jīng)從人工種植的三種恢復(fù)到了十多種，底棲動物的種類也達(dá)到了十種以上。這里的水下森林已經(jīng)是一個(gè)豐富多彩的生態(tài)系統(tǒng)了。而南湖的成功經(jīng)驗(yàn)也正在輻射整個(gè)長三角地區(qū)生態(tài)一體化進(jìn)程。在嘉善縣，生態(tài)修復(fù)后的祥符蕩成為長三角地區(qū)的科創(chuàng)綠谷；在平湖，水生態(tài)修復(fù)正在助力這里美麗鄉(xiāng)村的建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

秀水泱泱，紅船依舊。這就是整個(gè)南湖生態(tài)蝶變的過程。

有了健康的生態(tài)環(huán)境，南湖的水質(zhì)已經(jīng)可以穩(wěn)定保持在湖庫Ⅲ類水的標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)科技支撐，是健全美麗中國建設(shè)保障體系的重要內(nèi)容。科技賦能美麗中國建設(shè)，南湖只是一個(gè)縮影。我們看到，監(jiān)測是手段、模型是手段、生態(tài)措施是手段，而科研工作者們將這些手段有機(jī)地合成了一個(gè)技術(shù)體系，這也為跨區(qū)域、跨領(lǐng)域的生態(tài)環(huán)境治理提供了有益借鑒。高水平保護(hù)，高質(zhì)量發(fā)展，這是科技賦能美麗中國建設(shè)的意義所在。