改善吉兰泰盐湖区域生态环境的初探

摘 要：作者通过对近几年采用开发大气资源，改善吉兰泰盐湖区域生态环境做法的初步研究与分析，阐明了开发大气资源新技术的基本原理，为该项技术的推广应用提供了基础依据。

关键词：改善；生态环境；初探

中图分类号：F323.22 文献标识码：A 文章编号：1003-6997（2012）24-0058-02

1 吉兰泰盐湖基本情况及区域生态环境问题

吉兰泰盐场是吉兰泰盐化集团核心企业，也是我国第一个在型机械化湖盐场。吉兰泰盐湖是以NaCl为主的固液相并存的石盐矿床，矿床主要分布于盐湖的东北部，矿床面积37.19 km2，探明的经济的可开采储量为

3 956.56×104 t，资源总量达9 186.61×104 t，是内蒙古自治区较大的盐湖矿床。自1990年以来，以盐湖资源为依托的吉兰泰盐化集团公司（原吉兰泰盐场），已成为一个年生产能力达1.0×106 t以上的大型机械化盐业公司，通过开发盐资源，建成了内蒙古自治区重要的盐化工业生产基地，为国民经济的发展作出了贡献。

近几年，吉兰泰盐湖资源在开采和生产加工过程中，由于自然界干旱气候的持续存在和人类活动（开发规模加大、过度伐采、放牧等）的影响，已强烈地改变着原有的天然资源及生态环境的平衡状态，产生了一系列制约盐湖资源可持续利用的环境问题，区域生态恶化趋势愈演愈烈。为确保盐湖资源可持续利用和吉兰泰盐化集团公司的可持续发展，吉兰泰盐化集团目前主要采取的是对盐湖人工补水的办法，逐步改善区域生态环境。传统的盐湖人工补水除提高地下卤水水位，增加卤水中的盐份，改善水质，延长盐湖资源利用寿命，还有发展无机盐工业，以及固定沙体，阻止流沙侵入，保护盐湖区生态环境的作用。

2 阿拉善盟的大气资源特征

2.1 阿拉善盟的气候环流特征

阿拉善盟位于亚洲大陆腹地，明显的夏季风带来的水汽，在贺兰山西侧经过一段时间聚集，使空气中有充足的水汽，相关条件成熟，即可成云致雨。经过对四十年气候及天气的动力学研究表明，每年4～9月，平均约有18次低空强水汽环流和27次中空强水汽环流形成。这些水汽的输送环流，与华东地区的水汽输送环流本质上是相同的。这种天气、气候特征，为人工增雨提供了前提条件。吉兰泰盐湖位于内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗中部，气候特征与阿拉善盟2.7×105 km2的大区域相类似，具备人工增雨的气象条件。

2.2 阿盟的云物理特征

从1987年开始，经过12年对云物理结构的观测研究表明，阿拉善盟上空每年夏季出现面积达1.0×104 km2以上蔽光高层云约24次，云层厚度2 000～4 000 m，云内水汽含量约6～8 g/m3以上，零度层以上厚度超过1 000 m，冰晶浓度较低，凝结核数量较少。在雅布赖山区及贺兰山区，每年约有15次强雷暴天气出现，而出现雷暴天气的积雨云是载水量最多的云体，用地面火箭催化，增雨效果可达40 %。

2.3 阿拉善盟的荒漠植物生长期需水特征

阿拉善盟荒漠区内生长着多种旱生和超旱生植物，抗旱能力极强。如梭梭、白刺、霸王、红莎、沙篙、马莲等。这些植物在高温和缺水条件下保持休眠状态，一旦遇有少量降水，会立即脱离休眠状态，开始加速生长，即便是湿地皮雨，对荒漠植物生长都有作用。所以，在云层、温度和湿度处于降水临界值状态下，如果能够抓住有利时机，选择准确的作业部位作业，也能增加降水量。即使雨量较小，对牧草生长以及牧业生产均有实际作用。降雨对盐湖的水力补给，有面积大、水量均匀的特点，对提高盐湖水位直接有效。盐湖补给充足的水量，周边植被得以恢复，区域环境便会得到较大改善。

3 开发大气资源的基本原理

3.1 人工增雨的基本原理

云体是由很小的水滴或冰晶组成的，当空气中的水汽含量达到并超过饱和值后，水汽将在凝结核上面生成云滴。大气中有各种形式的降水，如雨、雪、霜、雹、冰粒、冰针、毛毛雨等，降水的形式和强度与生成这种降水物的云型有密切关联。大量的雨雪是从积雨云和高层云系统降下的，而稳定的层云往往只下毛毛雨和米雪。人工增雨是建立在云降水物理学基础上的一门应用科学，基本原理就是在云中撒入一些催化剂，破坏云的胶性稳定状态，以达到人工降水的目的。目前，所应用的人工降水主要有三种，即冷云催化、暖云催化和积云催化。

3.1.1 冷云人工降水的原理 在过冷云中启动降水产生的因子是水向冰转化的冰晶效应。冰晶效应迅速地使冰粒子长成可以发生重力碰并的大小而成长为降水粒子。因此，过冷云中，如果因为缺乏冰晶或冰晶甚少而不能降水或降水强度甚弱的话，可以人工地增加云内冰晶浓度以引发云层降水或增大其强度。

3.1.2 暖云人工降水的原理 暖云中降水的形成过程是先由凝结和湍流碰并等过程在云内产生一批较大的水滴，然后这批大水滴靠重力碰并过程而迅速长大为雨滴。因此，在因为缺乏大水滴而不能降水或降水强度不大的云内，人工地引进大水滴或可以产生大水滴的物质就可以诱发降水或增大降水的强度。

3.1.3 积云的动力催化原理积云是由空气的垂直对流形成的云 积云的人工降水是在积云的上升部位撤播适量的人工成冰核，由于成冰核使自然条件下本来不会出现冰晶的云层中突然出现冰晶，放出相变潜热，此潜热使云内温度升高，云内外温差加大，云上升浮力加大，积云发展加快，水分累积也加大加快，因此就可使原来不会降水的积云降下水来，使本来可能有降水的积云降水量增加。

3.2 增加云内冰晶的方法

撤播冷冻物质以降低局部云体的温度，使冰核发生作用或促成云滴自生冻冰，干冰是常用的冷冻剂。干冰在1个大气压下表面温度低达-78 ℃，升华热为572.9 kJ/kg。干冰周围的空气被剧烈冷却，在-40 ℃等温面所包围的空间，云滴同质核化为冰晶，水汽同质核化为微小水滴，随后又同质核化为冰晶，所以干冰撒入云内后可以产生大量冰晶。

4 利用大气资源改善盐湖区域生态环境的初步效果

阿拉善盟地区自1987年开始进行人工增雨工作，手段主要采取飞机人工增雨，近年又开展了地面火箭人工增雨试验。鉴于人工影响天气具有重大的科学和应用价值，从事此工作又极其耗费物力和财力，必须科学地、客观地进行效果检验，以避免盲目性。在切实可行的基础上，力求提高效率，扩大应用，并促进科学进步、技术创新，保证人工影响天气事业得到健康发展。为了对人工降水作业进行效果的评估，设立了影响区和非影响区的对比观测点。由观测数据得出：人工增雨是一项投资少，回报率高的现代高科技技术项目。每年飞机人工增雨作业区的雨量比对比区多出20 %～30 %（除去自然降水量差异），受益面积较大。地面火箭增雨虽然受益面积较少，但由于其作业时不受危险天气条件限制，故增雨效果更为明显。据在左旗查汗池盐场和吉兰泰盐场作业情况分析，如果抓住一次较强的天气过程，雨量可增加10～30 mm，也就是说增加雨量30 %～50 %，每年的投资效益比均达1∶70或以上，社会经济效益十分明显。

综上所述，开发大气资源用以改善吉兰泰盐湖区生态环境乃至其他矿产资源开采区的生态环境，是一项具有广阔前景的事业。作为科技工作者，特别是水利科技工作者，要继续对此项新技术给予认真研究，采取切实可行的措施加以推广应用。