── 記“光捕生態(tài)”發(fā)明人胡佑忠研究員植根于中華文化的創(chuàng)新之路
現(xiàn)在和將來的較長一段時間內，污水處理和水生態(tài)修復都是我國面臨的重要生態(tài)文明建設任務之一。怎么用科學方法提升污水處理和水生態(tài)修復過程的大眾參與度和實現(xiàn)過程資源化，依然是一個世界難題。在我國水污染治理與水生態(tài)修復領域，有一位在大學期間學習哲學，在國外生活了十八年，跨界從事交通研究的人，基于他的文化自信、植根于《道德經》的智慧，潛心研究十年，發(fā)明了一系列的水環(huán)境治理與水生態(tài)修復的實用技術與材料設備，形成“光捕生態(tài)”系統(tǒng)技術，并且在幾十項工程實踐中得到應用與檢驗，他開辟了一條大眾參與水環(huán)境治理和水生態(tài)修復的“過程資源化”創(chuàng)新之路，預計將逐漸成為各級“河長”發(fā)動群眾參與水環(huán)境治理與水生態(tài)修復的神器，這個人就是澳籍華人胡佑忠研究員。
富營養(yǎng)化湖泊治理，采用水稻種植配合相應修復手段，實現(xiàn)過程資源化。
悲天憫人，真英雄一往無前
2006年初夏的一個傍晚，幾位在昆明市實地考察了兩天的澳大利亞聯(lián)邦道路交通研究局的專家，在滇池邊的一家酒吧里一邊喝著酒，一邊討論為昆明市的城市未來交通規(guī)劃提供服務的話題，他們之中有一位澳籍華人胡佑忠研究員。
他們首先圍繞應不應該為昆明的未來提供交通規(guī)劃服務展開了激烈的爭論，多數(shù)人認為應該放棄昆明，理由是昆明這座未來居住幾百萬人口的大城市的主要水源地——滇池已經嚴重污染，昆明沒有可持續(xù)發(fā)展的水資源，昆明將來很有可能會是一座鬼城。胡佑忠則認為中國人一定會有智慧解決水污染的生存環(huán)境問題。爭論的焦點就此從交通規(guī)劃轉換為水生態(tài)環(huán)境與中國智慧問題。在中國多個城市進行深度考察后的澳大利亞專家們認為，世界上沒有任何一個國家可以阻礙中國強大，而阻礙中國強大和可持續(xù)強大的因素是中國的生態(tài)環(huán)境，特別是水生態(tài)環(huán)境。水生態(tài)問題是一個世界性的頭號難題，目前最發(fā)達的國家都沒有一個能夠長期有效地真正解決水生態(tài)問題，中國能夠解決這么普遍存在的水污染問題嗎？
面對專家們的疑問，胡佑忠研究員想從中國的治水傳統(tǒng)文化說服大家，中國歷史上的英雄“大禹治水”就開辟了一條由“堵”到“疏”的治水路。在坐的Parker老先生說：“治理污水與治理洪水是完全不一樣的，不能夠用歷史來說明今天，我們非常希望中國人能夠找到真正有效可持續(xù)的治理污水和修復水生態(tài)的方法，這不僅拯救了中國自己，中國也將是地球的救星。世界上還沒有這樣的牛人啊，全世界需要這樣一位牛人啊。”
胡佑忠端起酒杯對Parker老先生說：“我愿意試一下，我愿意成為能夠真正治理污水和修復水生態(tài)的人。”
Parker先生也端起酒杯站起來對胡佑忠說：“我的好兄弟，你是哲學家，你不需要教我怎么解決這個問題，你只需要告訴我們思路。如果你能說服我，我會付給你一萬澳元。”胡佑忠和Parker老先生的手緊緊地握在一起干了這杯酒，胡佑忠迎接挑戰(zhàn)，開始準備治水！
從滇池邊打賭的這一杯酒開始，胡佑忠研究員幾乎將工作之余的所有時間用來了解世界污水處理的進程和學習污水處理與水生態(tài)修復的前沿技術，為此，他辭去澳大利亞聯(lián)邦道路交通研究局高級研究員和駐東北亞代表這一令人羨慕的工作，扛上行囊，懷揣個人的全部積蓄，帶著悲天憫人的情懷，一腔為眾生而流的熱血，留下年幼的兒女在澳洲，只身一人毅然踏上回中國治理水污染和修復水生態(tài)之路。“風蕭蕭兮易水寒，壯士一去兮不復還”，明知前面的路充滿艱險，是真英雄仍然一往無前！
折戟滇池，出師未捷身幾死
滇池曾經是“高原明珠”而聞名于世，而今天卻因污染最厲害，治理難度大而聞名于世，幾乎成為世界上所有污染治理與水生態(tài)修復的公司都想攻克的難關。胡佑忠研究員回到中國的第一站就選擇了昆明滇池這一塊最難啃的骨頭。他要從成千上萬種河流湖泊治理技術中找到他們的共同缺陷然后克服它。他有時會站立在滇池邊靜靜地思索，從東升的朝霞到落日的余輝，滇池的水多少次映照他的身影，映照他一顆憂國憂民的赤子之心。他深信能夠從古老中國智慧中受到啟迪來攻克這一世界難題。
不恥下問，平易近人是胡佑忠研究員的良好性格。胡佑忠沿著滇池考察，經常會主動的與當?shù)乩习傩张收劇．敃r的滇池湖面飄蕩著瘋長的水葫蘆，像一片一望無際的草原，幾十條船和幾百名民工在湖里打撈著水葫蘆，這些民工是專業(yè)打撈水葫蘆的。有一次一位老民工指著堆積如山的水葫蘆對胡佑忠說：“這東西確實能夠清潔水，但是這東西撈起來一點用處都沒有，要是能治水的東西撈起來還有用處就好了，我撈幾年也就快要成為小富翁啦！” 說者無意，聽者有心，胡佑忠研究員仔細反復的琢磨老民工的話而恍然大悟：老民工的話的實質是希望滇池治理的工程能夠讓周邊的老百姓參與，治理滇池的過程最好能夠產生財富，老百姓能夠從水生態(tài)修復的過程中獲得利益。
踏破鐵鞋無覓處，得來全不費功夫。胡佑忠研究員豁然開朗起來，他發(fā)現(xiàn)了所有水生態(tài)修復沒有成功的根源，歸結起來其實就是兩個：第一，沒有把水中的污染物質“捕捉”起來（撈起來）；第二，沒有實現(xiàn)“過程資源化”（撈起來的東西沒有用處）。胡佑忠研究員興奮得好幾天睡不著覺。
思路找到了，那么用什么東西、怎么樣來“捕捉”水里面的污染物質并且還能夠生產財富呢？需要將思路付諸實踐的技術，需要支撐技術的工具和產品！胡佑忠研究員用幾個月的時間圍繞“捕捉”和“過程資源化”的方向苦思冥想，他把自己關在租住的房子里面，想不出結果就不下樓。胡佑忠研究員又開始研讀《道德經》。他讀到“谷神不死，是謂玄牝，玄牝之門，是謂天地根；綿綿若存，用之不勤”。胡佑忠研究員認為，老子在告訴我們：“谷神”就是生物，生物的化育生生不息是“不死”的生物鏈，是生態(tài)的根本，人也是生態(tài)中的一份子，善“用”生態(tài)就要關注人與生態(tài)的共生可持續(xù)性。功夫不負有心人，《道德經》的啟發(fā)，老民工的“點醒”，結合以前的工作經驗和在洞庭湖濱成長的人生經歷，胡佑忠研究員終于有了滇池水生態(tài)修復的路線圖。他注冊成立了“昆明天地根科技有限公司”，申請了4項專利（一種生物養(yǎng)殖治理水污染的系統(tǒng)和裝置；一種用于生物養(yǎng)殖治理水污染的封閉式浮網箱；一種用于生物養(yǎng)殖和治理水污染的造浪機和一種用于生物養(yǎng)殖和治理水污染的增氧添料機），形成了一套完整的以生物養(yǎng)殖、種植和自然能源增氧的方法對滇池進行污水治理與水生態(tài)修復的生態(tài)工程技術方案。
方案呈交給昆明市委市政府，昆明市主要領導非常重視，以昆明市滇池管理局昆信委督【2008】案字第2411號發(fā)文，要求滇池生態(tài)研究所組織專家團隊對方案進行討論評價，專家們對天地根法以捕捉滇池污染物并且將污染物轉化為資源和能源的方案給予很高的評價，認為技術和工藝都是可行的，不僅可以帶動十萬群眾參與滇池水生態(tài)修復過程的生態(tài)生產，而且每年可以創(chuàng)造30億元以上的生態(tài)收益，對修復滇池水生態(tài)系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義。但是，部分專家認為技術方案雖然理論上能夠修復滇池水生態(tài)，但是方案中采用的“一種用于生物養(yǎng)殖治理水污染的封閉式浮網箱”的專利產品與《滇池保護條例》第三章第十六條規(guī)定相沖突（禁止在滇池網箱養(yǎng)殖水產品），這一方案實施起來是不合法的。胡佑忠認為《滇池保護條例》的立法宗旨是修復和保護滇池，法令禁止的應該污染滇池的投餌網箱養(yǎng)殖，而用來凈化滇池水質，修復滇池水生態(tài)的網箱養(yǎng)殖應該是受到支持和鼓勵的，這個問題可以經“司法解釋”來解決。于是胡佑忠開始申請云南省人大的相關部門通過司法解釋來解開這個結。胡佑忠花費差不多半年的時間和巨大的努力，從司法部門得到的答復是“沒有這樣的先例”。就這樣，一部保護滇池的法律，將一套能夠真正治理滇池的技術冠冕堂皇的拒之門外。
在昆明近一年時間的高強度研發(fā)和市場推廣已經差不多花光了胡佑忠的積蓄。從啃最難啃的骨頭開始，結果差一點崩掉了牙齒，大有出師未捷身幾乎要死的感覺啦！怎么辦？胡佑忠想到了Parker先生，他將自己“捕捉法”的湖泊水生態(tài)修復的思路，已經申請了4項專利和制造出了兩件產品的樣品告訴了Parker。Parker先生完全贊同胡佑忠的“水生態(tài)修復過程資源化”的思路，他不僅給予胡佑忠金錢的支持，還先生親自到中國來為胡佑忠加油，鼓勵他繼續(xù)研究下去。
移師湖南，柳暗花明又一村
無奈地開了云南昆明，胡佑忠來到自己的家鄉(xiāng)湖南。湖南人具有敢為天下先的品格。他通過湖南大學資源環(huán)境學院院長曾光明教授介紹，在湖南農業(yè)大學與楊仁斌教授的團隊合作，將胡佑忠發(fā)明的矩陣捕捉生態(tài)修復集成系統(tǒng)在湖南農業(yè)大學的天鵝湖進行中試。錢沒有了，胡佑忠就開始在朋友和親戚間募集資金，購買中試材料和設備。
矩陣水生態(tài)修復集成系統(tǒng)將水生植物群落、微生物群落和水生動物群落的集團修復能力有機地聚集在一起，在造浪增氧和水循環(huán)動力推進下，僅僅3個半月時間，就將一個十畝水面散發(fā)著惡臭的納污水塘修復到清澈見底，荷香四溢的美景水塘，水質從地表水劣Ⅴ類改善提升到地表水Ⅲ類。
2009年5月25日，中澳合作矩陣生態(tài)修復系統(tǒng)技術鑒定會在湖南農業(yè)大學舉行，湖南省環(huán)保廳召集由一位中國工程院院士和兩位長江學者教授領銜的評審專家團隊給予矩陣捕捉水生態(tài)修復技術的評價指出：“這種低投入、低能耗、有產出、無污染、可持續(xù)的新集成生態(tài)修復技術，將水污染治理和水生態(tài)修復轉換為一個資源循環(huán)利用的清潔生產過程；實現(xiàn)人與環(huán)境和諧相處的可持續(xù)發(fā)展過程。水體矩陣生態(tài)修復技術為污水處理和湖泊生態(tài)修復提供了從根本上解決問題的途徑，在中國和世界上沒有類似報道，在理念，技術和實施工藝上是先進的，在富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復方面達到世界先進水平。填補了國內空白。”（摘錄自《科學技術成果鑒定證書》湘環(huán)科鑒字【2009】第02號）。技術鑒定會上各位專家的高度評價堅定了胡佑忠的決心。
蟄伏江城，步步為營求完善
2009年6月，胡佑忠在湖南農業(yè)大學迎來了慕名而來的武漢市水務局的領導和專家，他們參觀了矩陣生態(tài)修復系統(tǒng)，與胡佑忠進行了深入的技術交流，他們熱情的邀請胡佑忠到有“百湖之市”稱號的武漢市，將矩陣生態(tài)修復系統(tǒng)作為2009年11月在武漢召開的第十三屆世界湖泊大會中國創(chuàng)新的示范工程進行展示。胡佑忠應邀來到了武漢，這里有他的母校武漢大學，有他熟悉的東湖。當他在武漢大學東湖游泳池看到在上世紀八十年代初他曾經暢游的東湖水，現(xiàn)在因為水質惡化已經不能游泳的狀況，他心生無限惋惜之情，也深感水生態(tài)修復之任重道遠。
坐而論道不如起而行之。胡佑忠將他投資在湖南農業(yè)大學天鵝湖的矩陣生態(tài)修復中試系統(tǒng)搬遷到武漢市，在武漢水果湖重新安裝進行湖泊水生態(tài)修復的工程實例展示，他自己掏腰包展示自己的湖泊水生態(tài)修復的發(fā)明成果，從事生存環(huán)境改善的公益事業(yè)。他的付出開始有了回報，很快他在武漢打開局面，先后有多個水生態(tài)修復項目開始應用他的技術和產品，效果良好成為最有說服力的市場推廣口碑。
“九宮八卦”矩陣水生態(tài)修復系統(tǒng)示范工程(2010年4月4日拍攝于武漢水果湖)。
用什么工具能夠高效率的實現(xiàn)水生態(tài)修復過程資源化成為胡佑忠研究員這一階段研發(fā)的重點，他先后試驗過十多種產品，不斷的優(yōu)化和改進，逐步形成了適應不同氣候環(huán)境和水質環(huán)境的系列產品。他從《道德經》“萬物負陰而抱陽，沖氣以為和”中受到啟發(fā)，發(fā)明了“一種氣囊式種植盤”，能夠用氣囊一次成型，用空氣將栽種填料浮在水面，將水稻、蔬菜和很多種陸生喜水性植物浮法種植在富營養(yǎng)化湖泊的水面上；他受《道德經》“有之以為利，無之以為用”的啟發(fā)，發(fā)明了“一種嵌入式浮法種植單元”，結合微生物膜組件和微曝氣組件的集成水生態(tài)修復系統(tǒng)，在湖泊水生態(tài)修復工程中，取得非常好的效果。
湖泊水體相對靜止，水生態(tài)修復的過程比較緩慢，胡佑忠研究員在工程實踐不斷探索如何提高富營養(yǎng)化湖泊靜止水體生態(tài)修復的效率。他從《道德經》“反者道自動，弱者道之用；天下萬物生于有，有生于無”受到啟迪，將原有水生態(tài)修復系統(tǒng)的結構更改為一種“幾何反對稱”結構浮在水面，神奇的一幕出現(xiàn)啦，系統(tǒng)結構在自然力的作用下開始緩慢自動旋轉。系統(tǒng)的轉動改變了靜止水體的水動力結構，系統(tǒng)中微生物繁殖的速率加快，植物生長更加旺盛，關聯(lián)水生動物群落數(shù)量激增，水生態(tài)修復的擴散效應提高了十倍以上。當系統(tǒng)上的植物生長越高，系統(tǒng)捕捉自然風力的能力越強，在巧妙的反對稱布局之中，隱含捕捉無形的風的力量。當胡佑忠在一次國際交流會上展示出他的“旋轉式浮法濕地”系統(tǒng)時，外國專家們都驚呼：這是“浮在水面的神秘東方風車”。
胡佑忠研究員深刻領會“綠水青山就是金山銀山”，他的水生態(tài)修復工程的設計總是匠心獨運，每一項工程都是一個景點。他相信：景觀也是生產力，也是資源化的體現(xiàn)。水生態(tài)修復也要體現(xiàn)文化的要素，他設計實施的“佛喜萬福”和“八方來和”等浮法濕地結構，都成為行業(yè)經典而廣為傳頌。
在“百湖之市”的武漢的八年時間里，胡佑忠的一系列發(fā)明富營養(yǎng)化湖泊水生態(tài)修復的成果都在這里得到中試和示范工程展示。“堵”和“疏”都是工程水利的抗洪方法，“捕”才是治理污水的根本方法，胡佑忠堅定的行進水生態(tài)修復“過程資源化”路上。
光捕生態(tài)，化廢為寶創(chuàng)效益
污水處理廠是現(xiàn)代化城市的組成部分之一。一直以來城市生活污水處理采用的技術和運營模式，不僅消耗大量的能源，糟蹋寶貴的資源，造成嚴重的空氣污染，最終的排放水依然需要大量的生態(tài)水稀釋，造成地表水水污染的擴散，基本沒有經濟價值，反而使民眾承擔昂貴的費用。100多年來作為污水處理的工程實踐的局限性和有害性開始被越來越多的人認識到，城市生活污水處理廠既不符合自然邏輯，也不符合社會邏輯，污水處理廠已經走入死胡同。城市生活污水的可資源化性質越來越引起科技界的重視，世界范圍內科學家和工程技術人員都在尋找新的污水處理的技術和運營模式。一種革命已經醞釀很久，期待中的真正突破卻始終沒有到來。胡佑忠研究員將精力轉移到污水處理難題的攻克上。
《道德經》第五十二章“見小曰明，守柔曰強；用其光，復歸其明。無遺身殃，是謂習常”。胡佑忠研究員通過反復研讀得到啟迪，確立了“用其光，復歸其明”來攻克污水治理世界難題的思路。2011年胡佑忠在武漢注冊成立“天下光捕（武漢）生態(tài)科技有限公司”，以他發(fā)明的一系列“光捕”專利，創(chuàng)立“光捕生態(tài)”技術系統(tǒng)，提出了光原驅動+生物捕捉+原位提取+資源化利用的可持續(xù)污水處理模式，攻克污水處理難題。現(xiàn)代科技研究表明：光是帶有能量的粒子結合，亦稱光量子。波長介于425～490nm的藍光和640～740nm的紅光進入植物表面驅動光化學反應促進植物生長，同時帶動植物其他器官捕捉相應的營養(yǎng)元素并共同轉化為生物質能。開發(fā)和利用這種自然力將成為生態(tài)文明發(fā)展的引擎！
胡佑忠發(fā)明的超大規(guī)模光捕生物反應器（Large Scale Photon Eco-Capture Bioreactor：縮寫LSPECBR,國際專利優(yōu)先權PCT/CN2015/073453）是一種用途十分廣泛的捕碳生態(tài)生產工具。目前已經有13個發(fā)達國家和歐盟受理了該項發(fā)明的國際專利申請，已有澳大利亞等五個國家和歐盟通過專利授權。超大規(guī)模光捕生物反應器的推廣使用將改變現(xiàn)有初級生產力的基本結構，成為以捕捉經濟為特征的生態(tài)文明時代來臨的標志。光捕生態(tài)在產業(yè)發(fā)展層面，形成了材料合成，產品制造，設備組裝，系統(tǒng)集成，運營管理和深度資源化開發(fā)的產業(yè)鏈，具有發(fā)展成為生態(tài)文明建設支柱產業(yè)的巨大潛力，并逐步實現(xiàn)人類生存的主要食物來源從“種地”向“種水”的跨越。2015年10月，在北京人民大會堂召開的第十二屆中國科學家論壇大會上，胡佑忠發(fā)明的《一種污水處理裝置和處理方法（消化道法）》獲得“2015年度中國科技創(chuàng)新優(yōu)秀發(fā)明成果獎”；《超大規(guī)模光捕生物反應器及運行方法》獲得“2015年度中國科技創(chuàng)新最佳發(fā)明成果獎”。
與時俱進，文化自信促發(fā)明
胡佑忠研究員的水生態(tài)修復與污水處理的發(fā)明一直沒有停歇，他一邊發(fā)明，一邊應用，一邊改進。目前，他發(fā)明的技術和產品已經應用于水源地水安全保護與飲用水有機污染物深度消減凈化；城市生活污水的能源資源化回收與凈化（生物質能）；黑臭河道的資源化處理與景觀重構；大型湖泊湖底沉積有機質消減與資源化利用；富營養(yǎng)化水體（河、湖、庫）的生態(tài)修復與水安全；濕地生態(tài)公園的生物多樣性恢復與水質優(yōu)化；小城鎮(zhèn)與農村生活污水處理與特色村鎮(zhèn)建設；農業(yè)種植面源污染資源化攔截捕捉；海綿城市與休閑公園的水資源維護與綜合利用；大規(guī)模畜禽養(yǎng)殖的糞便資源化利用；集約化水產養(yǎng)殖水體生態(tài)修復與功能提升；流域水資源調度與水生態(tài)功能優(yōu)化模型以及近海灘涂和鹽堿地水生態(tài)修復和土壤改良。他正在與相關專家合作，將“光捕生態(tài)”技術用于油田廢水處理的“過程資源化”和污染地下水的處理與修復。胡佑忠研究員發(fā)明的技術和產品始終堅持“過程資源化”的原則和可持續(xù)發(fā)展的要求，堅持生態(tài)文明的建設由普羅大眾參與，為普羅大眾服務的宗旨，與時俱進。
將武山湖國家濕地公園水生態(tài)修復工程嵌入休閑觀光的功能，實現(xiàn)過程資源化。
2014年9月，長江大學聘請胡佑忠研究員為客座教授，他與長江大學合作成立“長江大學國際水生態(tài)研究院”，在水生態(tài)修復與污水處理方面開展國際合作和人才培養(yǎng)。
河長制是今后一個時期國家推動水生態(tài)環(huán)境改善的主要抓手，胡佑忠研究員現(xiàn)在正在研究一種河長制執(zhí)行情況的考核技術方案。他認為，以后河流與湖泊水質改善情況的考核一定要結合對污染物質“捕捉”的量化指標與水質改善效果同時進行，也就是要考核在水生態(tài)修復的“過程資源化”數(shù)據(jù)。胡研究員在思考每一級河長的功能發(fā)揮辦法，但是有一點是共同的，那就是每一級河長，在河長管理的流域范圍內一定要注意發(fā)動群眾的力量進行生態(tài)建設，參與規(guī)劃與評價，參與水生態(tài)修復的監(jiān)督，讓流域的民眾體驗到生態(tài)改善的參與感、獲得感。河長制的“金字塔”結構中，以基層河長數(shù)量為多，以浙江省為例，截至2016年底，浙江有省級河長6名、市級河長199名、縣級河長2688名、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級河長16417名、村級河長42120名。到2018年底，全國的各級河長將達到一百多萬名。要讓河長制真正運轉起來，必須有效調動村級、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級乃至縣級河長的積極性，督促基層河長履行職能，各級河長都有一個共同的職責，就是調動廣大群眾積極參與河流湖泊的污水治理與水生態(tài)修復以及水安全保護。而“光捕生態(tài)”以“捕捉”為核心，以“過程資源化”為抓手為各級河長發(fā)動群眾提供了非常有力的技術支撐。
習近平總書記在黨的十九大報告中說：“沒有高度的文化自信，沒有文化的繁榮興盛，就沒有中華民族偉大復興。”胡佑忠研究員非常謙虛，每當有人夸贊他的發(fā)明成果，他總是說，這是中華文明智慧的閃耀，他個人所做的工作，就是結合我們這個時代碰到的難題，既向古老的文明智慧叩問思路，又借助最前沿的科學技術成果研發(fā)工具，最重要的是付諸工程應用，他對自己發(fā)明的技術和產品能夠在很多工程中發(fā)揮重要作用感到欣慰。“學而時，習之，不亦樂乎”。他說他是一位“邊緣人”，很多時候都在“跨界行走”，但是從來沒有離開中華文明智慧之道。
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