这种夜里发着蓝色荧光的美景，竟是养殖户最不愿看到的“噩梦”

谁也没能想到一次赤潮灾害，

把我引上了赤潮治理的科研之路，

更没想到我们提出的方法，

成为保障全球近海生态安全的中国方案。

各位来宾，下午好！

我是俞志明，来自中国科学院海洋研究所。今天非常高兴来到格致论道的讲坛，和大家分享一个赤潮“消防员”的故事。

这个故事还得从30多年前的一次赤潮灾害说起。那是1989年，我刚刚走出校门，还是一个研究生。那时，渤海发生了一次大规模赤潮，导致了大量养殖生物的死亡，经济损失高达两亿元人民币。当时的两亿元是个天文数字。

我难以忘记的是那些养殖农户，面对绝产的网箱，那种绝望的眼神和欲哭无泪的表情。没想到这次赤潮事件，引导我走向了赤潮治理的科研之路。

从零开始治理赤潮

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什么叫赤潮呢？赤潮，目前国际上称之为有害藻华，是海水中一些浮游植物等爆发性增殖，导致生态系统结构与功能破坏的一种有害生态现象。它是一种生态灾害。

由于赤潮生物带有颜色，其中红色最为普遍，所以它可以导致水体变色，我们俗称叫赤潮。实际上赤潮也不一定都是红色的，它因藻种而异——有的是粉红的，有的是白色的，有的是绿色的，还有的是褐色的。

还有一种赤潮，我想在座的各位都听说过，在夜里散发着迷人的荧光，网络上称之为“蓝眼泪”。这是一个美丽而浪漫的名字。

但是，千万不要被它美丽的外表所迷惑，因为它的背后是一个健康生态系统的崩溃。它也是广大养殖农户所不愿看到的“美景”，因为它会带来大量养殖生物的死亡。

那么，为什么赤潮是一种生态灾害呢？这是因为赤潮发生的时候，生物量极高，可以堵塞鱼鳃，导致其窒息死亡。另外，大量的赤潮生物在死亡分解的时候，可以耗尽水体的氧气，造成无氧区。这样一来，生活在这个水体中的其他生物，也都会死亡。

更有甚者，很多赤潮藻会分泌藻毒素。这些藻毒素，不仅可以杀死其他生物，更严重的是它可沿着食物链传递，威胁人类健康，甚至导致人类中毒死亡。

赤潮原本是海洋生态系统自我调节的一个自然过程。但是在人类活动的影响下，特别是在近海富营养化这种大环境的驱动下，它在全球爆发的频率越来越高，规模越来越大，损失也越来越严重，成为目前全球近海最为严重的海洋生态灾害。

▲上：全球近海赤潮暴发频次与规模的逐年变化

下：我国近海赤潮发生频次与规模变化趋势

所以，赤潮就像海里的“火灾”，迫切需要类似“灭火器”的方法来治理它。在座的也可能想，那不很简单吗？我们杀死赤潮生物就完了——但这是有很多条件的：

第一，起效快、成本低。因为赤潮爆发非常快，并且规模也很大，所以我们的方法要求能够快速遏制赤潮的发生，可大规模使用，成本不能太高。

第二，杀死赤潮生物的同时，对非赤潮生物不能产生影响。

第三，环境友好，不能带来二次污染。比如20世纪50年代，美国佛州发生了一次赤潮，采取了喷洒硫酸铜的方法。我们知道，铜离子是对生态环境有很强毒性的一种金属离子，早已被禁用了。

第四，不能“赶尽杀绝”。尽管赤潮生物是个坏分子，但是它在正常水平下，也是生态平衡的一个重要分子。

要同时满足这四个条件，是非常不容易的。所以理论上说，治理赤潮的方法有很多，但是能够大规模应用的寥寥无几。长期以来，赤潮治理是一个国际难题。

中国科学院海洋研究所，也就是我工作的单位，是我们国家从事赤潮研究比较早的科研单位。但是在我进入海洋所工作之前，赤潮治理还是空白。当时我面临的是，如何开展赤潮治理这个工作？使用什么方法治理赤潮？

当时我想到了黏土法。为什么呢？因为我在研究生学习期间，就是研究黏土的表面性质、吸附作用等。我们知道，黏土是大地土壤的基本单元，它成本低、绿色环保，在水处理、药品、食品添加剂等领域广泛应用。这是第一个原因。

第二个原因——当时国际上也有人提出用黏土法，但是面临最大的问题就是治理效率太低：这些赤潮生物都是几微米到十几、几十微米的单细胞藻。黏土颗粒和赤潮生物碰撞后，将赤潮生物絮凝沉降下去，导致其死亡、分解。使用天然黏土，一平方公里要用100到400吨。面对动辄几十、上百平方公里的赤潮时，该方法也只能望“潮”兴叹，难以推广。

所以，当时我面临的一个最大的困难就是怎么提高黏土的治理效率，从哪里入手？

我想，是不是和它的种类有关系？于是，我在国内外搜集了几十种黏土，做了其不同种类对赤潮治理效率的影响研究。结果发现，不同种类的黏土治理的赤潮效率确实是不一样的。

我们可以根据黏土的层状结构将其分为两大类：一类叫三层结构黏土，它是由“硅-铝-硅”三层结构形成；还有一类叫两层结构黏土，是由“硅-铝”两层结构形成。其中，三层结构的黏土比表面积比较大，经常用在水处理等各种领域，这也是当时我抱有最大希望的一类黏土，认为这种黏土治理效率可能会好。但实验结果表明，两层结构的黏土，效果反而要比三层结构的黏土好。

为什么两层结构的黏土治理效率好呢？在反复验证我们实验结果可靠性的基础上，经过理论分析，我们终于发现了其关键原因——黏土的表面电性。黏土和赤潮生物在水里通过相互碰撞聚集在一起沉降下去，在科学上叫“絮凝作用”。但是黏土和赤潮生物在水体里表面都带负电，其中三层的黏土带负电要高于两层的黏土，“负-负”相斥力更大，治理效率更低。这就解释了为什么两层结构的黏土治理效率要比三层结构的黏土好。

这个发现不仅解释了不同种类的黏土有差异，更重要的是戳破了为什么天然黏土治理赤潮效率低这层窗户纸：它们都带负电，负负相斥！由此也启发我们：能不能把黏土的表面负电改一下，从表面负电转成表面正电，这样其与赤潮生物的静电相斥变为相吸，治理效率就会提升。

▲左图：天然黏土絮凝效率极低（以排斥力为主）

右图：黏土表面改性后凝絮效率显著提高

（排斥力转变为吸引力）

很快，我们就验证了这个假设是正确的。天然黏土经过表面改性之后，从负电变成正电，它的治理效率可以提升几十到几百倍，每平方公里所用的黏土量大幅下降，可以由国际上的100到400吨降到4到10吨。这个结果非常令人振奋！

除此之外，它的沉降速度也加快了。这是我们的一个室内演示实验，沉降过程从原来需要几小时缩短至几十分钟。

由此，我们提出了一个新的治理赤潮的理论和方法，即改性黏土治理赤潮的理论与方法。这个改性黏土，顾名思义就是改变它的表面性质。

现在，我们的改性黏土已经不仅仅局限于改变它的表面静电性质，而是根据需要对它进行功能化的改造：比如我们把它的表面接上一些大分子，就像一只章鱼伸出很多的触手一样，根据赤潮生物的大小，编织形成一个网，自上而下地去除赤潮生物。这样既符合赤潮基本发生在表层的生物学特点，也避免了将它们“赶尽杀绝”。我们的材料还经过了各种安全和绿色环保的检测，确保其安全、无害。

▲新一代改性黏土：根据实际需求，对其表面进行各种功能化改造

1994年，我们发表了国内外首篇改性黏土治理赤潮的论文，国际同行在《自然》发表文章称中国科学家研发出赤潮治理的新材料；联合国教科文组织出版专著，称其为藻华治理最具成本效益的绿色环保技术。

把论文写在大地上

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自从我们提出这个新的方法以来，被问的最多的问题就是：这个研究成果，能否推广应用？这也是我们比较担心的一个问题。怎么办呢？只能靠实践来检验。

这一天终于来到了。2005年全国十运会的前夕，水上运动水域表层发生了蓝藻水华。就像这个照片一样，水体表面绿油油的一片，像一层油漆，散发着难闻的气味。

当时组委会翻遍了各种资料，找到了我们，希望用我们的方法试一下。我们的心情是既高兴又忐忑。高兴的是，检验我们成果的时候到了；忐忑的是，我们能行吗？这是我们首次推广应用，没有太多经验。

另外，淡水中的蓝藻水华和海里的赤潮还不大一样。因为其生物细胞更小、密度更高、漂浮性更强，治理难度更大。但是不管怎么讲，“丑媳妇总要见公婆”，我们硬着头皮接受了这个挑战。

这是当时组委会给我们画出的一个小水域，我们做了一个围隔实验，试试我们这个方法是否可行。右边这个图，就是喷洒过黏土的和没喷洒过黏土的对比：从水色就能明显看出，喷洒我们的改性黏土是有好的效果。

左图是我在现场喷改性黏土的照片，当时还有专家组进行现场评估和检查。在我们旁边不远处，还有另外的单位使用其他方法来展示。实际上像“打擂台”，不同的方法同时进行，十多天以后由专家组评估。最后我们得到了专家的认可，决定使用我们这个方法来消除十运会水上运动项目整个水域的蓝藻水华。

初战告捷，极大地增强了我们的信心。我们率领团队顶着40℃的高温，开展了全水体的水华治理。经过反复喷洒，水华慢慢地消失，水体渐渐地清洁。这是我们治理前后的比较图，效果一目了然。

▲左图：治理前

右图：治理后

这张照片是我们这个项目结束以后，我和实施喷洒工作人员们的合影。大家能看到我们当时身上沾满了泥土，但是脸上充满了喜悦的笑容，因为我们的论文终于得到了实践的证明，写在了大地上。

这是一组第三方环境监测部门在水华治理过程中对水质跟踪监测的数据。通过这个结果，我们看到了水质、生物群落都有了显著的提升。对于我们来讲，这不是一组简单的数据，而是对我们技术的一次考核，也是我们改性黏土治理赤潮的一张答卷。这标志着我们的技术正式从论文走向了实践，也标志着改性黏土技术成为真正的赤潮“灭火器”。

此后，这个技术跟随着国家的重大工程和重要活动，在全国沿海走南闯北，我们成了真正的赤潮“消防员”。至今，我们已经完成国家几十项赤潮治理的重大项目、重大任务。其中有几次印象特别深刻，这里我和大家分享一下。

2008年，我国举办奥运会的那一年，奥帆赛在我的家乡青岛海边举行。8月8日是奥运会开幕的日子，但是在8月7日，当水监飞机进行巡视的时候，发现距离奥帆赛场不远的地方发生了大面积的赤潮，大约有86平方公里，且正向比赛区域扩展。

赤潮就是命令——组委会要求我们在比赛前的30个小时之内消除赤潮。8月8日晚上，当全国人民围坐在电视机旁观看开幕式的时候，我们在夜茫茫、伸手不见五指的大海上，开展了赤潮治理作业。

我们克服着船舶上下颠簸带来的晕船，克服着连续工作带来的困乏，将一袋袋的改性黏土洒向大海，阻止赤潮向比赛海域的蔓延。

那天夜里，我们出动了40多艘船，喷洒了320吨黏土，连续工作二、三十个小时。8月9日，当海监飞机再次巡视海面的时候，水色已恢复正常，赤潮警报解除。

当我们看到一艘艘挂着不同国家国旗的帆船，驰骋在碧蓝的海面上时候，我们作为赤潮“消防员”，心里由衷地感到自豪和骄傲。

另外一件事情发生在2016年，我国一个滨海核电站冷源取水海域爆发了“棕囊藻”赤潮。这是一种非常特别的赤潮生物，单个细胞只有两微米左右，但是当它们形成赤潮的时候，成千上万个小细胞可以聚集形成一个几厘米大囊体。

如大家看到手里的这个照片一样，这种囊体黏性很大、很结实，可以堵塞滨海核电的冷却系统，威胁滨海核电的安全。

当我们接到这个任务的时候，面临着很大的工程难题：这个囊体很大，我们用传统方法很难把它絮凝下去。另外，在距离为1.5 km、流速是0.5 m/s的情况下，要求我们在囊体到达核电冷却系统之前去除掉，去除率要达到80%以上。

为此，我们科技攻关，对改性黏土进行了改造：在表面上加入一些过氧化基团，先破碎囊体。然后我们再通过高盐度压迫双电层加速沉降，来达到这个工程的要求。

最后我们成功了。大家可以看这个数据：在到达冷却水系统的时候，囊体数量下降达到90%以上，保障了核电的安全运转。

通过这几个事例，我们就可以看到：对于不同的赤潮藻要有不同的配方、不同的材料。所以到目前为止，针对不同治理需求，我们已经研发出三个系列、几十种赤潮治理新材料。

这些新材料不仅仅能够去除赤潮藻，而且可以针对需求修复一些受损的环境，降低藻毒素。在养殖水域使用的时候，还有助于养殖生物的生长。另外，我们现在新研发的材料，可以增加它的固碳作用，有助于我们国家“双碳”目标的实现。

守护蓝海的中国方案

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这个技术目前已在我国近海20多个水域、数百个用户广泛应用，有力保障了滨海核电的一些重大工程、主场外交的重要外事活动，以及旅游、养殖重点水域的生态安全。每次完成治理项目，都给我们赤潮“消防员”带来了极大的欢乐。

我们的工作在国际上也引起了关注，各国都纷纷来到我们国家来“取经”。第一个就是智利，在2016年12月，智利派出了一个20多人的代表团，来到我们国家学习改性黏土技术。

原因是什么呢？因为在2016年的上半年，智利近海爆发了一次大规模的赤潮。这次赤潮导致了大约2700万尾的三文鱼死亡。

大家知道，智利是全球三文鱼生产第二大国家。这次赤潮重创了该国的三文鱼产业，经济损失高达10亿美元，并且引发了社会动荡。

智利政府、科研院所和养殖工会组织的代表团来到我们这里，通过现场考察和实际演练，与我们签订了多份合作协议。

2017年的12月，改性黏土技术正式走出国门。当我们的改性黏土方法，在智利受灾水域的上方，划出一道道闪亮的水柱的时候——当地媒体惊叹道：这是中国制造的赤潮“灭火器”。

我们国家科技部网站也报道：这是中国科学家首次携带自主知识产权的环保技术走进智利，为两国在环保、可持续发展领域的务实合作树立了榜样。

智利之后，找到我们的另外一个国家是秘鲁。秘鲁和智利的情况不太一样，秘鲁遭灾的是紫扇贝养殖区。紫扇贝是秘鲁出口的一个重要海产品，他们这个水域爆发了有毒赤潮，大量的藻毒素导致了紫扇贝的死亡。

我们根据这种赤潮的特点，研发了一些能够降低藻毒素的材料。最后，我们通过在黏土颗粒表面接上一些能够降毒的官能团，使赤潮毒素下降80%。当时，秘鲁受灾地区——塞丘拉省资政跟我们说，我们的方法给秘鲁乃至世界的近海养殖业带来了福音。

之后，在我国“海洋命运共同体”理念指导下，这个技术相继在美国、马来西亚、土耳其等国家开展了示范应用，为世界各国赤潮治理贡献“中国智慧”，也确立了我们这个技术在国际上的引领地位。

除了一些材料之外，我们还研发出一系列专用装备，包括小型、中型、半自动、自动化的治理装备，以及无人机喷洒系统、赤潮治理专用船只等。另外，我们也编制了改性黏土治理赤潮的标准和规范，形成了从材料、装备到标准的综合技术体系。

2019年，这个技术荣获了国家技术发明二等奖；2025年，获得日内瓦国际发明展最高金奖——评审团特别嘉许金奖。

▲左图：国家技术发明二等奖

右图：日内瓦国际发明展最高金奖：评审团特别嘉许金奖

联合国海委会前赤潮工作组主席Don Anderson教授，以及北太平洋科学组织前科学局主席Vera Trainer教授，称赞我们的技术是国际赤潮治理的引领者。

2024年底，联合国教科文组织以及政府间海委会等在中国举行了全球首届赤潮治理培训班。当各国代表在全球有害赤潮治理大科学计划倡议书上签字的时候，我不由得回想起我三十年前在实验室做实验的情景，感慨万分。

三十年弹指一挥间。谁也没能想到一次赤潮灾害，把我引上了赤潮治理的科研之路，更没想到我们提出的改性黏土治理技术的方法，成为保障全球近海生态安全的中国方案。

三十余载磨一剑，今朝砥砺再前行。这就是一个赤潮“消防员”的故事。

谢谢大家！