[上海科技报]绿色科技的故事写在大地上[图]

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磷肥是粮食增产的关键，磷肥供应的充足度和稳定性关系到我国粮食供应安全。近代人类开发利用的磷资源主要来源于磷矿，通过磷矿石与硫酸反应制取磷酸是过去数十年来世界各国最主要的磷肥生产方式。  

我国磷化行业发展迅猛，2011年磷酸产量超过1700万吨，占世界磷酸总产量的1/3以上。但是，磷肥生产过程中，会产生一种副产品——磷石膏，它含有高浓度可溶磷和氟化物，以及重金属、游离酸等有害杂质。由于缺乏科学的治理方法和明确的法规要求，过去磷肥企业通常将磷石膏作为尾矿处理，导致扬尘和磷石膏浸出液中的氟化物、总磷、游离酸、重金属等污染水土，严重时可造成农作物减产甚至绝收，污染区域村民靠购买桶装矿泉水饮用。  

2008年，位于云南省昆明市的高原湖泊阳宗海被磷石膏污染事故被媒体曝光；2012年，位于贵州省的乌江被磷石膏污染事故被曝光；2013年，绿色和平组织发布《与危险为“磷”——四川省磷肥行业磷石膏污染现状调查》，列举了川西德阳磷石膏污染事例；2016年11月，中央财经频道《经济半小时》栏目专题报道了中化涪陵化工有限公司磷石膏堆场污染环境问题。  

据估计，我国现存磷石膏高达5亿吨，且仍以每年8000万吨以上的速度增长。海量磷石膏固体废物的安全问题、环保问题如何解决，不仅是对长江中上游各磷肥大省的严峻考验，也是长江生态环境修复所面临的巨大挑战。  

在这一难题上，上海市千人计划专家、上海交通大学环境岩土工程研究中心常务副主任刘宁博士从技术、经济和法规层面交出了令人满意的答卷。2016年8月29日，历时5年时间编制的我国工业固废领域第一部安全法规《磷石膏库安全技术规程》由国家安全生产监督管理总局颁布，并将于2017年3月1日起正式实施。  

记者近日专程采访了这个标准的第一起草人刘宁博士。“这不是我一个人能够办到的，除了政府部门的支持外，主要是合作团队共同努力的结果。”刘宁指的合作团队主要是指《磷石膏库安全技术规程》起草单位：上海交通大学、瓮福（集团）有限责任公司、深圳市胜义环保有限公司、中国城市建设研究院有限公司、长沙有色冶金设计研究院有限公司、中国环境科学研究院；还有其他起草人：杨三可、周晓晖、徐文龙、黄进、范福平、董路、何同庆、盛勇、陈龙珠、陆庆国、许宇彪、刘晶昊，大家在环保实践中结成产学研联盟。  

为了全中国尾矿污染治理，刘宁团队多年奔走工作在磷石膏堆场、各种相关实验室、国外一些先进环保的环保项目现场，成功完成多个示范工程，制定并实施了许多企业环保方案，参与地方和国家环保法规制定。  

帮助污染企业闯出环保活路

当环保到了非抓不可的时候，污染企业整改措施不力就会被关停。多年前，瓮福贵州福泉磷肥基地就险些因为磷石膏污染而关门。毕业于美国弗吉尼亚理工大学、师从美国两院院士Mitchell教授的刘宁博士，当时代表在磷石膏环保堆存领域技术最先进的美国安德曼公司，为引进美国防渗技术改造瓮福集团磷石膏堆场，治理贵州清水江污染提供技术支撑。  

正是这件事让刘宁看到祖国的需要毅然回国，于2012年初由中组部推荐进入上海交通大学工作。在瓮福四川达州磷石膏堆场工程中，刘宁科研团队对美国防渗技术进行了二次开发，一举解决了我国山区高陡边坡和高地下水位地区铺膜防渗难题。该堆场设计库容3000万m ³ ，可供企业生产使用15年。至2016年底，该堆场已安全运行5年，库内水质已降至pH值2以下（强酸），而库外水质扔保持洁净。

四川达州磷石膏堆场是由瓮福集团与深圳市胜义环保有限公司合作建设的我国第一座在原始地貌上铺膜防渗的磷石膏堆场，被国家安监总局列为重点示范项目，为我国磷石膏安全环保法规制订提供了实践基础。2013年6月7日，西南地区尾矿库环境应急管理现场会在达州召开，环保部西南督查中心领导在会上指出，达州磷石膏堆场建设并运营两年多的实践表明，从技术措施上讲，磷石膏安全环保堆存完全可以实现。  

达州磷石膏堆场与其磷肥生产线同期建成，最大特点是全封闭运行和管道输送湿法堆存。全封闭运行就是做一个铺有防渗膜的“大盆”，把磷石膏锁进“大盆”，使盆内的磷石膏浆与磷肥生产工艺形成闭合循环系统，与自然环境隔离，保存资源以便再利用。湿堆方法让磷石膏堆体更安全，堆体高度成倍提升，堆场利用率提高，运行成本降低，占地面积减少。  

采用推土机堆的干排方法，其成本要每立方米50元；湿排自动化流动，用水的力量运送每立方米矿渣只要不足20元成本，一个中型堆场的年运行成本可节约1.2亿元。堆场作业人员从40多人降到10人，机具使用由十多台降到三四台。  

全国首个全库盆铺膜防渗磷石膏堆场——达州磷石膏堆场运营创新实践表明：多年来污染我国江河湖泊及地下水和土壤的源自化工副产品磷石膏的氟化物、总磷、重金属等可实现源头治理。  

缺少标准的环保难登大舞台

“德阳事件”拷问磷石膏污染的根治之路如何走？  

中国磷肥生产基地集中分布在磷矿资源丰富的云南、贵州、四川、湖北省，4省的磷肥产量占全国磷肥总产量71%。产量巨大再利用率非常低的磷石膏对4省自然环境造成了长期的污染。  

据可靠数据估算，中国大地上多年来开放式堆放的磷石膏已超过5亿吨。全国磷肥行业每年新产生磷石膏8000万吨，而采用铺膜防渗磷石膏堆场“大盆”堆放的只有十分之一（因为瓮福集团的生产规模占全国磷矿产量的十分之一），还有百分之九十磷石膏污染问题需要解决。  

中国的地势是西高东低，千条江河归大海，聚沙成塔式的污染必将对我国大片国土造成极坏的影响。这绝非耸人听闻，近年来出现过的较严重的跨省污染事件已经敲响了警钟。  

刘宁及其产学研联合团队较早就意识到，要推广环保科技成果仅有示范应用工程还不够，还必须在法律依据下更广泛地开展工作。在这样的背景下，上海交通大学环境岩土工程研究中心受国家安监总局委托，牵头起草《磷石膏库安全技术规程》，为我国磷石膏堆场的建设和运营提供法制保障。  

国际经验如何应用到国内？中国各地差异很大，气候、地质、认为环境特点完全不同，西北、东北、西南，中国的特殊性明显，如何在一个标准中科学合理地体现出来？制定撰写历时4年半，中国工业固体废弃物第一个专门的安全标准——《磷石膏库安全技术规程》终于出台。期间，主要撰稿人刘宁带领团队先后召开5次专家论证会，调研国内30个大型项目，调研国际大型项目10个。调研让专家们和各界相关人士看到，固体废物环保是一个复杂过程。标准制定过程如同一次大型环保宣传教育行动，解决了大家对磷石膏采取环保处理方法的认识问题——绝不是找个山沟堆放一下就可以了！  

美好的理想往往是骨感的！2013年初，标准初稿一拿出就遭受业内强烈的抵制。甚至有企业向国家安监总局和环保部投诉，说这个环保标准制定得太高，脱离中国实际。认为中国不是发达国家，不需要这么高的环保标准。我们已经比非洲某些国家强多了，他们的企业直接往大海里排放磷石膏。我们不需要花那么多钱搞环保。  

刘宁在回复国家有关部委的函件上说，“我国确实不是发达国家，但是中国未来是否要成为发达国家，向这个目标努力呢？”如果要成为发达国家，就必须解决生存和生活质量问题，水、土、矿产的科学开发与合理利用，真正做到趋利避害，可持续发展……  

刘宁对记者说，这里有一个标准是社会利益，不能牺牲社会利益来获取个体利益，环境问题关系到所有人的社会价值。  

由于业界一些认识上的问题形成阻力导致法规编制工作停滞两年。期间，纸头上的工作虽然暂停，但是在大地上的“耕耘”更加下功夫。  

环保目标也不单纯为了解决社会价值问题，因为产生污染的企业生存要以赢利为前提。“设身处地想想，一个企业因为搞环保要关门了，它一定不会做这件事，假如非要企业拿出大把利润投入环保项目，那它很可能会偷工减料，导致环保工程完工也不能正常运行，达不到环保目标。”刘宁说，这是企业逐利天性使然。  

为此他们提出：环保科技一定要着眼点于为企业做增值服务。和企业一起努力，共同投资、共同创造价值。  

如今，瓮福集团环保投入10亿多元，但是因为实现了资源富集，提取利用收益远高于环保投入。其中，磷和氟的回收就超过20亿元；而土地节约利用获益10亿元以上；减少排污费用，用水节约收益1亿元，成为业内效益最好的企业。而业内同等规模企业排污水费每年就达1亿元。  

刘宁说，随着认识的深入，大家对磷石膏堆场环保改造很感兴趣。首先是法规出台，这个工作不得不做。还有新技术的应用使得堆场成本大幅下降，以及环保改造使资源富集，可以回收利用，而不是“流落”江河、地下造成污染。据悉多家大型磷化肥企业已与刘宁团队联系，着手采用国家标准开展堆场治理。  

学科技术系统整合形成体系

要让人认同，自己必须把功课做到家。刘宁说：“当人才、技术、管理等还不能够万无一失地帮助更多企业解决问题的时候，就去扎实地解决一个个问题，让源自发达国家的技术适应中国特色。如今解决方案成熟了，技术和成本处于极佳状态，应该说已经做到水到渠成。”  

这个环境岩土工程的博士，致力于创立中国的工业固体废弃物安全标准，让个标准不仅在写纸上，更要扎根大地。为此，他建立跨学科的产学研用结合的研发团队，其中就有环境工程学、岩石力学、土壤科学、数字化模拟和云计算、大数据处理和物联网等各学科多国专家参与。现在，他们的科研中心有5位教授以及多位海外专家顾问，包括麻省理工的教授、奥地利矿业学院教授、加拿大滑铁卢大学专家，还有20多个研究人员共同开展力学性能、材料性能工程应用研究，物料特性、数字模拟技术研究，逐一攻克关键点。  

近年来，他们在上海紫竹科技园设立了中欧创新与文化交流中心，很多新材料和新技术来自德国、荷兰、奥地利、瑞士等合作伙伴，他们或是大学，或是科技公司和设计院。中心是国际合作伙伴在中国的唯一合作者，是他们来中国工作的地方，其科研成果第一时间在此展示交流。  

比如，刘宁团队与德国伙伴合作开发了全世界第一套堆场污染永久监控体系。以前，垃圾填埋场或工业渣库地下几十米的防渗层坏了没办法知道，损坏的原因也不知道，修复更无从谈起。  

2015年10月，在中国环保部专项资金支助下，中心组织中国、美国、德国、奥地利、马来西亚专家，历时两个多月，在贵州省福泉市研发成功了全世界第一套防渗膜渗漏永久监控系统。  

该系统在全世界首次实现堆场建设从设计、施工到运营管控全程的三大目标：可监控，可定位，可修复。该系统将成为打破“堆场渗漏是正常，不漏是特例”魔咒的金钥匙。  

未来的科技竞争必然是系统的竞争。刘宁牵头进行的顶层设计已经形成特有的国际化、体系化格局：传感器、电缆欧洲研发定制，防渗膜美国定制，形成国际化的竞争系统。其中与欧洲伙伴专门开发的恩斯特监控系统可耐强酸强碱，抗300米地下压力，100年不会坏。监控系统功能“四位一体”，能监控土的压力、水的压力、温度、渗漏情况。 

这些技术成果应用于环保的路还很远很远，许多重金属如电解锰、铜矿、金矿、铅锌矿、汞矿项目在西南地区，也迫切需要环保技术服务。 

刘宁说，他最关注的还是长江流域的环保。习近平总书记曾于去年8月在重庆讲话中强调，我们要像保护眼睛一样保护母亲河长江。保护长江环境必须解决好工业固体废弃物污染问题，如在生态环境脆弱的西藏和西南地区开矿，还必须保护好山野里的苔衣，保护好长江源生态不受一点点侵害。 

“我们迫切希望联合更多企业共同把绿色的故事写在大地上。”刘宁说，建设的本身就应当包括保护环境，二者不可分割。多么希望企业建设像徐志摩的《再别康桥》的诗那样：轻轻的你来了，少一点对大地的惊扰；轻轻的你走了，如同你轻轻的来，不要因你的到来弄丢了宝贵的自然…… 

你来或者不来，请让青山绿水永远在！  

来源：《上海科技报》 2017.02.15 

原文： 绿色科技的故事写在大地上