总磷污染已成水治理中急需解决的问题，磷资源如何“变废为宝”？

“我们团队认同‘到2100年，全球将有多达55亿人面临水污染的威胁’这个观点。”今天（8月15日）是全国生态日，在上海海洋大学水生态环境治理与修复实验室，林建伟教授已深耕水体生态环境治理与修复领域多年。水环境治理领域有什么新的研究成果？林建伟进行了介绍。

林建伟（后排左三）与研究生合影。本文图片均为上海海洋大学供图

“最近十年来，全国地表水优良水质断面比例提高23.8个百分点，2022年达87.9%，已接近发达国家水平。但同时也应看到，中国生态环境保护任务依然艰巨，还需要付出长期艰苦努力。”林建伟说。

水体富营养化已成为全球性挑战

林建伟从今年7月，荷兰乌得勒支大学研究人员领导的一项模拟研究谈起。研究发现，到2100年，地表水污染可能会影响到全球55亿人，相关研究结果发表于《自然-水》。林建伟谈到，水质污染问题中，内陆湖库水体富营养化是当今许多国家和政府最为关注的环境问题之一，这个问题也已成为全球性的挑战。

水体富营养化是指水体中氮和磷等营养盐含量过多而引起的水质污染现象。林建伟介绍，水体富营养化会导致蓝藻爆发，严重破坏水体生态环境，降低水体功能，造成鱼类等水生生物大量死亡。蓝藻水华产生的藻毒素和藻源性嗅味物质还将直接影响饮用水安全，最终影响人类健康和生命安全。此外，藻类进入饮用水处理工艺，还会影响给水厂净化工艺的正常运行，严重时会导致给水厂供水量大幅度减少。

另一方面，全球变暖是当今世界面临的最大挑战之一。气候变化造成的次生灾害增加会导致水土流失加剧，同时区域降雨变化，也会造成大量营养盐被冲刷后随地表径流进入水体中，加速受纳水体的富营养化，对全球饮用水安全造成严重威胁。

不可忽视的总磷污染

当前，中国水生态环境形势依然严峻，富营养化、饮用水源地污染、地下水与近海海域污染、新污染物、生态用水短缺等问题尚未得到根本解决，蓝藻水华、水生态失衡问题依然存在。“我们团队长期关注磷污染。磷是水体富营养化的重要因子。不夸张地说，总磷污染已经成为现阶段水治理环节中急需解决的重要问题。”林建伟说。

“磷存在于人体所有细胞中，是构成骨骼和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。”林建伟解释，在农业、工业、生命科学等领域内，磷都发挥着重要作用。但是，磷也是造成水体富营养化的主要化学元素之一。随着人类对环境资源开发利用活动的日益增加，大量含磷废水排入江河湖泊中，导致水体富营养化。

中国生态环境部发布的《2022中国生态环境状况公告》显示，开展营养状况监测的204个重要湖泊（水库）中，轻度富营养化状态湖泊（水库）占24.0%，中度富营养化状态湖泊（水库）占5.9%，主要污染指标为总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数。总磷已经成为主要地表水体三大重污染指标之一。

内源磷污染如何“对症治疗”？

“湖泊、水库、河流等地表水体中磷的来源分为两大类。”林建伟介绍，其一是外源，包括生活污水、工业废水、商业污水、农业污水、地表径流、大气沉降等。其二是内源，也就是位于水体底部底泥磷的释放。相关研究表明，即使外源磷输入得到了有效的控制，底泥磷释放仍然会导致水体富营养化。因此，控制底泥内源磷也是治理地表水体磷污染的重要手段，是根治地表水体富营养化的重要措施。

“我们团队的主要研究方向是水生态环境治理与修复、环境功能材料研发与应用。”林建伟说，近年来，团队围绕水土界面磷迁移转化过程与机制、内源磷污染治理与修复技术、新型磷钝化材料研发与吸附水中磷酸盐特征及机制等方面进行了深入研究，并取得了一系列进展。

今年四月，林建伟课题组在《Water Research》上发表最新研究成果，揭示水铁矿和磁铁矿联合添加和覆盖对底泥磷释放的控制效果及机制，对于联合应用水铁矿和磁铁矿控制底泥磷释放至关重要。

研究中，林建伟团队开发了一个基于水铁矿和磁铁矿回收便利的活性覆盖系统，制备简单、应用方便，且可重复利用，能够有效回收磷资源。

“我们在开发这个系统时，将目光放在了铁元素上。”林建伟进一步解释，铁氧化物广泛存在于自然界中，是底泥中重要的活性物质组成之一，对底泥中磷迁移转化起重要作用。水铁矿和磁铁矿是两种常见的铁基底泥磷钝化材料。利用水铁矿控制底泥磷释放的优势包括：水铁矿环境友好，且对水中磷酸盐的吸附能力强。利用磁铁矿控制底泥磷释放的优势包括：磁铁矿安全环保，对水中磷酸盐的吸附能力较强，且可通过外加磁场作用对使用后的磁铁矿进行回收利用，以避免资源浪费。

水铁矿和磁铁矿联合添加和覆盖对底泥磷释放的控制效果及机制。

“既能回收磷资源，实现磷资源‘变废为宝’，也对环境友好，这会是一种极具应用前景的水体内源磷释放控制方法。我们团队将会在这个方向上继续努力。”同时，林建伟也呼吁大家一起行动起来，保护水资源，“一方面要节约用水，避免浪费水资源。另一方面，可选用无磷洗衣粉，减少水体的磷输入量，为水体富营养化治理作出我们力所能及的贡献。”