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人民网―磷,还够我们用多少年?

2019-12-02 19:18:36来源:励志吧0次阅读

本期策划韩秀琪徐可  本期提示:人类社会的生存和发展离不开磷,因为农业生产需要大量的磷肥。可是,现已探明的磷储量仅够人类使用不足100年,我国磷矿的开采只有70年!更让人担忧的是,磷资源不仅十分有限,而且单向流动、不可再生。当人类跨入21世纪门槛时,不得不面对正在发生的磷危机,这绝非耸人听闻。  磷的回收前景广阔  面对世界性的难题,我国专家积极寻找新的突破并开始对磷的回收表现出极大热情。为了应对我国可能出现的磷危机,一项从污水处理过程中回收磷的研发项目,正在北京市有关部门的支持下开始运作,预计年内进行中试,并直接转入现场生产。由荷兰留学归来的北京建筑工程学院可持续环境生物技术研发中心的郝晓地教授牵头的这一研究项目,自去年以来,在北京高碑店污水处理厂进行小试,并计划在下半年完成。课题组还在北京清河污水处理厂进行紧张的试验,且已获得阶段性成果。  据郝晓地教授介绍,在污水中回收磷的前景非常广阔。污水中磷的含量很高,每立方米大约有5克磷。如果按回收一半计算,其数量也相当可观以北京高碑店污水处理厂为例,这是目前我国最大、亚洲第二的污水处理厂,每天处理污水高达100万立方米,可以回收2500公斤,可折合纯磷高达2.5吨。现在,北京城8个区的日处理污水能力为240万吨,全市每天可回收磷6-7吨,这无疑是个巨大的聚宝盆。  近年来,国外对磷的可持续利用已成为一股潮流。世界上许多国家现在都非常重视在污水中回收磷,瑞典甚至制订出国策,目标是从污水中回收75%的磷用于再循环。欧盟(EU)已经出台有关法律文件,不仅限制成员国对磷矿石的无序开采,而且还规定,到2005年,欧盟成员国中的磷工业不得再百分之百地以磷矿石作为他们的生产原料,在磷工业所使用的原料中至少必须有50%应为回收磷。  相关的国际行业协会先后在1999年和2001年两次召开国际研讨会,促进和交流从污水中回收磷的途径和工艺技术。今年6月,由欧洲化学工业协会(CEFIC)和欧洲磷酸盐工业合作研究联合会(CEEP)共同资助的第三届国际会议将在英国举行,其鲜明的主题为:鸟粪石的回收与应用。我国郝晓地教授的“磷的回收技术和工艺”已受到国外同行的关注,他已接受邀请并将出席这次国际盛会。  “万物生长靠营养”  长期以来,人们走入一个误区:“万物生长靠太阳”。科学研究的结果明白无误告诉我们,万物光有太阳还远远不够,如果没有磷等无机营养元素,植物的生长是难以想象的。  中国科学院植物研究所科研处的高级农艺师陈元文说:“磷对作物和人类的重要性远远超出人们的想象。太阳是组成生态系统非生物部分的一个必要成分,营养――同样是另一个不可或缺的成分。”据他介绍,该所目前设有“光合中心”,专门研究植物的光合作用,揭示其复杂的机理。在大自然中,各种生物维持生命所需要的营养化学元素不少,但生物体全部原生质中约有97%以上是由氧、碳、氢、氮、和磷5种元素组成(硫、钙、镁、钾等构成另外3%微量元素)。  据陈元文介绍,生态系统的生产者――绿色植物(或藻类)在利用光能将二氧化碳和水转变为有机体的(光合作用)的同时,氮、磷等无机营养元素缺一不可。否则,无法顺利完成光合作用,生态系统的其他环节必将失灵、瘫痪。如果只有阳光和水,缺乏氮、磷肥料,作物的生长将无从谈起,其结果也一定是庄稼弱不禁风,果实颗粒无收。正因为如此,在播种之后,农民要不断对庄稼施用农家肥和化肥,促进农作物的生长。农家肥也好,化肥也罢,作物实际上利用的是其中的氮、磷、钾等营养元素。从这个意义上说,农业生产须臾离不开磷肥等营养,人类社会的生存和发展也就须臾离不开磷。  磷资源比水和石油更宝贵  磷对人类社会的生存发展如此重要,所以引起了世界各国政府的高度重视。我国国土资源部的相关统计表明,我国磷储量位居世界第三,仅次于摩洛哥和美国。但实际上,现有27亿吨折标磷矿储量仅够维持我国再使用70年左右的时间,其中还包含绝大部分(90%以上)非富磷矿(P2O5)(30%)。如果仅以富磷矿磷储量(P2O5)(30%)计算,我国富磷矿储量(占总磷矿储量的8.4%)仅能维持我国使用10-15年。  更让人忧心的是,科学研究发现,磷和太阳能以及氮等元素的生物化学循环完全不同,在生物圈中,它是单向流动的,而且难以再生植物生长所需的各种主要营养元素如氧、碳、氢、氮和磷等,它们在生物圈的生物地质化学循环中运动,形成了水(H2O)、碳(C)、氮(N)、磷(P)四大物质、元素的循环。  “磷元素却是个例外!”北京建筑工程学院可持续环境生物技术研发中心的郝晓地教授指出,在生物圈中,水(H2O)、碳(C)、氮(N)可形成物质或元素真正的循环,中间虽有形式、形态上的变化,但可利用量基本保持不变。而磷(P)在大千世界中的循环路径完全不同,它的消耗将造成严重的流失,因而是一种不可更新、难以替代的资源,甚至比水和石油更加宝贵。  据了解,在自然界中,磷主要以天然磷酸盐岩石、鸟粪层岩石等形式存在。磷在人工开采使用后或经天然侵蚀后,其归宿大多是通过陆地河流流入大海,最终沉积在深海的沉积层中。沉入深海中的磷绝大部分需经相当漫长上千万甚至亿万年的地质活动后才有可能被重新提升到陆地上来,只有很少一部分通过浅海鱼类或海鸟被带回陆地。  因此,相对于我们面临的水危机和石油危机来说,磷危机更加急迫。许多专家表示,水可以通过有效治理和管理,有望逐渐恢复水量和水质;石油资源也完全有可能以其他能源取而代之。而潜在的磷危机的后果更加可怕,它不仅影响我国经济的持续、高速发展,而且将对人类的生存和我国社会可持续发展构成严重威胁。  及早行动,克服危机  如何解决迫在眉睫的磷危机,专家们提出了许多建设性的意见:首先要彻底摒弃和改变传统的观念,让更多的人认识并树立起“万物生长靠营养”这一新观念。其次,国家要实行总量控制,限量出口。确保国内磷肥工业的原料供应,促进我国农业发展。  值得庆幸的是,面对全球普遍面临的磷危机,我国政府已提前认识并有所警惕。记者从国土资源部了解到,我国目前已开始限制磷矿石的出口;并将磷矿列为2010年后不能满足国民经济发展需要的20种矿产之一,并开始限制磷矿石的出口。  在认真做好磷矿石有效保护、科学开采的同时,专家们还提出,我们要想方设法从被收集的污水中回收磷。北京城市排水集团有限责任公司的甘一萍说,这是阻止磷大量流失的最佳途径。因为在可以回收的鸟粪石(磷酸铵镁)的成分中,磷含量折算P2O5后为52%,比世界上最富磷矿的46%的P2O5还高出6个百分点。  变传统的污水“处理”为现代的磷“回收”工艺技术,越来越得到世界各国政府和学者的重视。在可以预见的将来,从污水处理过程中回收磷,将有效克服磷危机,并为经济的可持续发展提供助力。

来源:《光明日报》

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