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土壤修復

旗下欄目: 土壤修復 瀕危物種 林業礦業

新材料助力水土保持治理

來源:中國科學報 作者:史俊庭 人氣: 發布時間:2019-05-21 06:43:09

“在國內外,我們首次實現了砒砂巖區從溝床至坡頂的快速生態修復,將砒砂巖的水土流失降低95%以上,植被覆蓋度恢復到90%以上!睎|南大學/江蘇大學特聘專家吳智仁教授如是說。

多年來,吳智仁與東南大學教授楊才千帶領團隊立足于水土保持工作,研發出了系列新型高性能材料,在包括砒砂巖在內的荒漠化生態修復和工程邊坡的水土保持治理方面走出了一條新的路子。

新型材料劍指荒漠化治理

近30年來,我國經濟與社會的發展取得了矚目成就,但生態環境破壞嚴重。盡管加大了修復和治理力度,但現狀依然嚴峻,我國荒漠化土地達261萬平方公里,貫穿東西、橫跨南北。

材料、工程與生物措施相融合是實現生態環境快速修復及其可持續發展的最有效途徑之一。但是,功能型生態材料研發滯后及其應用技術體系不完善阻礙著生態環境科技的發展和規;瘧。

針對傳統生物措施生態環境修復周期長且蓋度低、工程措施生態性差且缺乏適宜的生態環境修復用材料,吳智仁團隊在揭示親水性聚氨酯多因素嚴酷環境耦合作用下老化機理的基礎上,提出了納米改性及分子鏈結構設計方法,研發了生態環境修復用功能型聚氨酯復合材料。

據悉,該材料可與任意水質的水發生反應生成具有良好彈性和力學性能的柔性體,可實現紫外線耐久周期從不足6個月提升至30年內自然降解可控,具有高度的環保性,其自然降解產物也不具生態危害性。

提升技術擴大應用范圍

在沙化荒漠地區,紫外線強、溫差大、水資源缺乏,在這種特殊的嚴酷環境下,該團隊研發出基于親水性聚氨酯材料的快速可控荒漠化生態環境修復技術。

團隊成員梁止水博士介紹,該技術能夠在5分鐘內實現松散沙土的快速固結,形成具有適合植物生長空隙率的材料——沙土彈性固結層。

“這種固結層具有優異的力學性能,其抗拉強度接近1兆帕,變形能力達50%以上,抗12級以上的風蝕;保水與保肥能力提高40%以上,2周后可逐步實現植被的恢復,通常一兩年內可將沙化荒漠地區的植被蓋度從小于10%提升至50%以上!绷褐顾f。

目前,該技術被水利部認定為水力先進實用技術,列入《2010年度水利先進實用技術重點推廣指導目錄》進行重點推廣,并被水利部技術推廣中心作為沙化防治實用性新技術在全國范圍內進行重點推廣和應用,取得了顯著的生態、經濟和社會效益。

同時,團隊還研發了邊坡快速水土保持及綠化技術,能夠確保邊坡在雨水沖蝕作用下處于穩定狀態,將其水土流失控制在5%以下。該技術已在長江流域紫色土、崩崗、水利邊坡等水土流失中開展示范和工程應用。

內蒙古、三江源顯奇功

在內蒙古準格爾旗地區,有著被稱為“地球生態癌癥”的砒砂巖,它是黃河粗泥沙的罪魁禍首,也是黃河下游地上懸河的主要推動力。

針對砒砂巖極易風化侵蝕以及生態環境極難修復的難題,團隊在揭示其巖性與強風化機理的基礎上,通過砒砂巖顆粒間的黏結性能修復,將分散的砒砂巖顆粒進行包裹,形成一體化的抗風蝕復合體,研發了基于親水性聚氨酯材料的砒砂巖區生態環境治理技術、工藝及一體化二液分離式成套施工裝備,通過融合材料、工程和生物措施并結合砒砂巖區地形地貌特征建立了砒砂巖快速二元立體生態環境治理模式。

在三江源地區,草場嚴重退化,水土流失加劇,土地沙漠化面積擴大,冰川、濕地退縮,生物多樣性銳減!霸诤芏嗌鷳B修復技術措施無法發揮作用且無十分有效的技術措施的情況下,我們引進一種新型的復合材料,開展試驗示范,為三江源地區防沙治沙提供新的方法, 從技術層面很好地支撐了三江源地區生態修復!睏畈徘дf。

(編輯:逍遙客)

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