［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

文章編號(hào)：1671-0037（2015）02-37-3

收稿日期：2015-1-24

作者簡(jiǎn)介：朱學(xué)彥（1978.9-），女，管理學(xué)博士，助理研究員，研究方向：創(chuàng)新管理、技術(shù)預(yù)見(jiàn)。

The Key Technology Selection and Strategy in Ecological Environment Based on Technology Foresight——The Case of Shanghai

Zhu Xueyan

（Shanghai Institute of Science，Shanghai 200235）

Abstract：This study analyzes global trends and recent hot research topics in the field of ecological en?vironment.Taking into consideration the demand of urbanization，rapid development of economic and indus?trial structure upgrade，demand brought by changes in consumption patterns，this study focuses on research of five themes including water pollution prevention，contaminated soil remediation，air pollution control，bio?diversity conservation and ecosystem restoration as well as significant environmental emergency forecast and countermeasures. Furthermore，it puts forward strategies and recommendations for the future.

Keywords：technology foresight；ecological environment；key technologies

中國(guó)在創(chuàng)造出人類(lèi)歷史上最大規(guī)模的工業(yè)化、現(xiàn)代化進(jìn)程奇跡的同時(shí)，也使先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)百年積累的環(huán)境問(wèn)題在我國(guó)短時(shí)期內(nèi)集中爆發(fā)?？梢钥匆?jiàn)，空氣污染長(zhǎng)期化的城市，正面臨對(duì)高端人才與高能級(jí)項(xiàng)目產(chǎn)生“環(huán)境擠出效應(yīng)”的風(fēng)險(xiǎn)，這必將在未來(lái)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位。良好的生態(tài)環(huán)境成為城市發(fā)展的一種競(jìng)爭(zhēng)力，且與經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型具有內(nèi)在的耦合性，環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力已成為世界各國(guó)國(guó)家綜合競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵組成部分 ［1］。以技術(shù)預(yù)見(jiàn)的理念和方法對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行選擇并提出相關(guān)策略，具有重要意義。

1　國(guó)際生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)

目前，生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域發(fā)展集中體現(xiàn)在多尺度的全球變化、生物多樣性保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與恢復(fù)重建、可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系等方面。

1.1　基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)理論問(wèn)題和全球性生態(tài)環(huán)境問(wèn)題受到廣泛重視

全球范圍內(nèi)正開(kāi)展大規(guī)模的試驗(yàn)研究，如CTFS網(wǎng)絡(luò)在全球建立了18個(gè)大型實(shí)驗(yàn)基地，檢驗(yàn)生態(tài)學(xué)基本理論。此外，呈現(xiàn)出“網(wǎng)絡(luò)化”以及“多學(xué)科”特征，如全球變化的碳通量全球網(wǎng)絡(luò)、國(guó)際長(zhǎng)期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)（ILTER）等；在解決問(wèn)題時(shí)除傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)方法和技術(shù)外，還采用分子生物學(xué)、自然地理學(xué)、遙感科學(xué)、數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)以及社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科的方法和技術(shù)應(yīng)對(duì)生態(tài)學(xué)問(wèn)題 ［2］。

1.2　以數(shù)字化、集成研究為主要解決手段，并更加重視對(duì)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)

生態(tài)系統(tǒng)與人類(lèi)活動(dòng)、自然系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的集成研究成為解決全球生態(tài)環(huán)境問(wèn)題研究的主體思路，定量評(píng)估和科學(xué)預(yù)測(cè)生態(tài)與環(huán)境變化成為生態(tài)環(huán)境研究追求的科技目標(biāo)，生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)、模擬實(shí)驗(yàn)和虛擬數(shù)值模擬成為綜合生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的主要手段，基于物質(zhì)循環(huán)的環(huán)境技術(shù)、綠色技術(shù)成為解決環(huán)境污染問(wèn)題的根本途徑。

1.3　生物多樣性保護(hù)越來(lái)越受到重視

生物多樣性具有重要的生態(tài)功能，先進(jìn)技術(shù)在生物多樣性研究和保護(hù)中的作用日益突出 ［3］。隨著人類(lèi)社會(huì)對(duì)自然資源可持續(xù)利用需求的增強(qiáng)，當(dāng)前生物多樣性研究仍然是一項(xiàng)前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域 ［4］。而且全球變化的背景下，生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)會(huì)如何做出響應(yīng)，是當(dāng)前人們關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)系（biodiversity and ecosystem service，BES）（Cardinale et al.，2012）成為新的研究重點(diǎn)。

2　國(guó)內(nèi)生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢(shì)

中國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的30余年來(lái)，生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)了嚴(yán)峻的形勢(shì)，尤其是與公眾日常生活密切相關(guān)的水、空氣、土壤污染、食品安全等問(wèn)題令人擔(dān)憂。若不采取新的行動(dòng)，在今后幾十年內(nèi)我們將不可避免地面臨環(huán)境基礎(chǔ)受害、經(jīng)濟(jì)繁榮難以為繼的風(fēng)險(xiǎn)。為避免這種局面，必須采取緊急行動(dòng)，尤其是針對(duì)氣候變化、生物多樣性喪失、水資源缺乏和污染、危險(xiǎn)化學(xué)品的健康影響等嚴(yán)重的問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)包括：

2.1　開(kāi)始關(guān)注退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建以及生物多樣性保育

開(kāi)始著手研究中國(guó)主要類(lèi)型區(qū)生態(tài)系統(tǒng)退化的類(lèi)型與成因，不同類(lèi)型區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)機(jī)制和途徑及可恢復(fù)程度，研究生物多樣性演化時(shí)空規(guī)律及其入侵控制，以生態(tài)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，擬定完善的退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的診斷指標(biāo)體系，闡明生態(tài)恢復(fù)對(duì)區(qū)域環(huán)境及全球變化的響應(yīng)。

2.2　對(duì)城市化與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系的認(rèn)識(shí)日趨全面、深入

城市化帶來(lái)人口集聚、產(chǎn)業(yè)集聚，城市化與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系取決于對(duì)生活污染和生產(chǎn)污染兩種作用效果的權(quán)衡，國(guó)內(nèi)已開(kāi)始研究復(fù)合污染發(fā)生機(jī)制和先進(jìn)控制技術(shù)，突破城市廢棄物資源化和生物地球化學(xué)過(guò)程的定向控制技術(shù)，提高生產(chǎn)污染與生活污染的集中處理能力與治理效率，加強(qiáng)對(duì)工業(yè)園區(qū)、科技園區(qū)、新區(qū)等產(chǎn)業(yè)集聚地的環(huán)境規(guī)劃，利用產(chǎn)業(yè)集聚與人口集聚帶來(lái)的集中排污、集中處理等環(huán)境保護(hù)紅利。

2.3　深入分析環(huán)境污染與健康效應(yīng)的機(jī)理意義重大、前景廣闊

人類(lèi)保護(hù)環(huán)境的目的是保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的完整性和人類(lèi)健康，該領(lǐng)域的研究不僅關(guān)注目前人類(lèi)面臨的一些常規(guī)污染物，更關(guān)注不斷出現(xiàn)的一些新型污染物如抗生素、內(nèi)分泌干擾物、藻類(lèi)毒素、氧化消毒副產(chǎn)物等。重點(diǎn)研究有毒污染物的致毒機(jī)理、環(huán)境污染生態(tài)效應(yīng)的評(píng)價(jià)與預(yù)報(bào)技術(shù)、快速診斷技術(shù)、國(guó)家環(huán)境毒物篩選共享平臺(tái)、環(huán)境疾病預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)等。

2.4　先進(jìn)監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展將得到進(jìn)一步的重視和投入

生態(tài)與環(huán)境的研究不僅需要闡明過(guò)去和現(xiàn)在的過(guò)程，還需要通過(guò)對(duì)這些研究來(lái)認(rèn)識(shí)規(guī)律，開(kāi)展環(huán)境過(guò)程的系統(tǒng)模擬與仿真技術(shù)、污染事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)設(shè)備和預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)的應(yīng)用研究，主要發(fā)展方向包括：先進(jìn)的化學(xué)和生物傳感器及其在線環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的研發(fā)與集成應(yīng)用；無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸——終端處理——模型（模擬耦合系統(tǒng)）的構(gòu)建，形成污染預(yù)警、預(yù)報(bào)技術(shù)；低空觀測(cè)技術(shù)與數(shù)字地球、環(huán)境過(guò)程的系統(tǒng)模擬與仿真技術(shù)等。

3　上海生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域發(fā)展重點(diǎn)的選擇

上海的生態(tài)環(huán)境狀況已進(jìn)入到復(fù)合型環(huán)境污染的新階段、發(fā)達(dá)國(guó)家上百年工業(yè)化過(guò)程中分階段出現(xiàn)的環(huán)境問(wèn)題正在上海集中出現(xiàn)。面對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)峻的現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢(shì)，環(huán)境污染控制、治理、修復(fù)和保障環(huán)境安全將成為環(huán)境污染防治的重要科技戰(zhàn)略需求之一。維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)健康，面對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)峻的現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢(shì)，尤其是大量化學(xué)品進(jìn)入環(huán)境后復(fù)雜的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程和復(fù)合污染效應(yīng)及表征行為，生態(tài)健康和環(huán)境安全領(lǐng)域仍然尚未取得突破性進(jìn)展 ［5］。在未來(lái)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，以環(huán)境安全和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制為核心的生態(tài)系統(tǒng)科技戰(zhàn)略將是上海生態(tài)環(huán)境污染防治的重要科技戰(zhàn)略需求之一。在充分認(rèn)識(shí)國(guó)內(nèi)外生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合上海實(shí)際，從以下維度進(jìn)行需求側(cè)分析，以便厘清上海應(yīng)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)：

3.1　充分考慮城市化的需求

城市化過(guò)程帶來(lái)單位面積物質(zhì)代謝和消耗強(qiáng)度增加、土地利用方式的改變等，城市土地新增、水資源消耗量、能源消耗量、生活廢水消耗量、廢氣污染、生活垃圾等也會(huì)大幅增加。因此，城市生態(tài)環(huán)境面臨的壓力是巨大的，這些問(wèn)題如果不能很好解決，將持續(xù)作用并限制城市的可持續(xù)發(fā)展。

3.2　充分考慮高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的需求

一方面，快速的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)將會(huì)導(dǎo)致更多的環(huán)境污染；另一方面，工業(yè)部門(mén)和服務(wù)業(yè)以及交通運(yùn)輸部門(mén)的產(chǎn)出份額上升也意味著更具污染性的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。在技術(shù)方面，雖然作為中間投入品，煤炭的使用強(qiáng)度有望減少，但石化產(chǎn)品的使用可能增加，這仍將帶來(lái)大氣污染物的大量增加。

3.3　充分考慮消費(fèi)方式變化帶來(lái)的需求

整體而言，2016-2030年，物質(zhì)生產(chǎn)與消費(fèi)規(guī)模將不斷擴(kuò)大，隨著生活水平的提高，人們?nèi)找嬖黾拥哪茉聪暮臀镔|(zhì)消費(fèi)還將大規(guī)模增加廢棄物的數(shù)量，為環(huán)境帶來(lái)更大的壓力，從而使生態(tài)與環(huán)境問(wèn)題更加突出 ［6］。

基于國(guó)際發(fā)展的重點(diǎn)方向和熱點(diǎn)問(wèn)題，以及未來(lái)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際需求，兼顧上海的已有基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)，結(jié)合多位權(quán)威專家的觀點(diǎn)和建議，綜合分析得出生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的五個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的主題：水污染防治與利用、污染土壤修復(fù)、大氣污染防治、生物多樣性保護(hù)與生態(tài)功能提升、突發(fā)重大環(huán)境事件預(yù)警與應(yīng)對(duì)等。

4　策略與建議

4.1　“水污染防治與利用”主題發(fā)展的建議

4.1.1　開(kāi)展“從源頭到龍頭”飲用水水質(zhì)提升全過(guò)程技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范，進(jìn)行集排水、內(nèi)澇防治與雨水資源化技術(shù)集成的關(guān)鍵技術(shù)體系創(chuàng)新研究，研發(fā)面向未來(lái)的污水能源循環(huán)、資源回收利用、污泥減量與資源化、微量污染物控制以及污水處理系統(tǒng)碳排放評(píng)估與控制等方面的領(lǐng)先技術(shù)。

4.1.2　針對(duì)農(nóng)村生活污水，開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、操作簡(jiǎn)單的污水處理技術(shù)，并采用專業(yè)化、市場(chǎng)化統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)管理；污水收集管網(wǎng)系統(tǒng)與污水處理系統(tǒng)加強(qiáng)同步設(shè)計(jì)、同步建設(shè)等。

4.1.3　強(qiáng)化滲透技術(shù)示范工程引領(lǐng)、制定科學(xué)的導(dǎo)則規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)立法強(qiáng)制推行，力爭(zhēng)通過(guò)政策實(shí)現(xiàn)全面保障。

4.2　“污染土壤修復(fù)”主題發(fā)展的建議

4.2.1　總結(jié)上?，F(xiàn)有科研成果、示范工程成果和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，建立污染土壤修復(fù)工程技術(shù)指南，盡快建立典型污染土壤的修復(fù)技術(shù)示范，解決面大、點(diǎn)多、影響大的污染土壤風(fēng)險(xiǎn)控制和修復(fù)技術(shù)難題。

4.2.2　優(yōu)化完善土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)體系，科學(xué)布局監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，優(yōu)化監(jiān)測(cè)指標(biāo)，逐步建立適合不同用途的評(píng)價(jià)體系。根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，除原有指標(biāo)外，增加對(duì)多環(huán)芳烴和有機(jī)氯農(nóng)藥等有機(jī)污染物指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。

4.2.3　推進(jìn)工業(yè)場(chǎng)地和耕地環(huán)境調(diào)查，開(kāi)展工業(yè)場(chǎng)地用地規(guī)劃適宜性評(píng)估和耕地環(huán)境管控技術(shù)等研究工作，加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)導(dǎo)則研究與編制。

4.3　“大氣污染防治”主題發(fā)展的建議

4.3.1　實(shí)施清潔能源行動(dòng)，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域、行業(yè)、企業(yè)的污染排放，實(shí)施全面在線監(jiān)測(cè)。提高本市大型貨運(yùn)車(chē)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)貨運(yùn)行業(yè)整頓管理。率先制定船舶尾氣污染排放及船用燃料油油品標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)船舶進(jìn)港后運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)管。

4.3.2　建立區(qū)域信息共享機(jī)制，統(tǒng)一協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)各城市污染排放標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)保準(zhǔn)入門(mén)檻、機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)保標(biāo)識(shí)、環(huán)保處罰措施等，推進(jìn)區(qū)域聯(lián)合。建立區(qū)域重污染天氣應(yīng)急預(yù)案，構(gòu)建區(qū)域、省、市聯(lián)動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)體系，落實(shí)協(xié)調(diào)應(yīng)對(duì)措施。

4.3.3　提高工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的能源利用效率，加強(qiáng)材料的研發(fā)和管理，促進(jìn)和推動(dòng)建筑節(jié)能；通過(guò)建立可持續(xù)的現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系，加強(qiáng)交通運(yùn)輸行業(yè)的節(jié)能降耗。遏制移動(dòng)源污染加速進(jìn)程，強(qiáng)化道路機(jī)動(dòng)車(chē)、非道路機(jī)械和船舶排放污染控制，推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)等低排放汽車(chē)行業(yè)發(fā)展。

4.4　“生物多樣性保護(hù)與生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)”主題發(fā)展的建議

4.4.1　加強(qiáng)與生物多樣性相關(guān)的前沿技術(shù)研究，針對(duì)合成生物學(xué)、地球工程和生物質(zhì)燃料等新出現(xiàn)的技術(shù)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)科學(xué)研究。

4.4.2　主動(dòng)跟蹤國(guó)外新技術(shù)研究進(jìn)展，結(jié)合實(shí)際情況，分析新技術(shù)應(yīng)用對(duì)上海區(qū)域生物多樣性保護(hù)的影響，評(píng)估生物多樣性面臨的風(fēng)險(xiǎn)。

4.4.3　建立退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)技術(shù)體系，開(kāi)發(fā)出一批針對(duì)上海地域特征（流域特征）污染物和污染效應(yīng)控制的物化、生物和生態(tài)工程技術(shù)，保障生態(tài)安全。

4.5　“突發(fā)重大環(huán)境事件預(yù)警與應(yīng)對(duì)”主題發(fā)展的建議

4.5.1　制定突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急監(jiān)測(cè)的布點(diǎn)與采樣、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)分析方法、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理與上報(bào)、監(jiān)測(cè)的質(zhì)量保證等技術(shù)規(guī)范。

4.5.2　系統(tǒng)分析和研究城市地下空間開(kāi)發(fā)利用的安全性問(wèn)題及面臨的主要災(zāi)害特點(diǎn)，基于防災(zāi)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的監(jiān)測(cè)與評(píng)估，多重災(zāi)害下地下空間的易損性和災(zāi)害預(yù)警，城市地下空間多重災(zāi)害系統(tǒng)應(yīng)對(duì)與抗災(zāi)優(yōu)化改造等集成技術(shù)。

4.5.3　研究城市大型建筑物安全運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估、安全運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)控制與應(yīng)急響應(yīng)、災(zāi)害預(yù)防、預(yù)警、引導(dǎo)、疏散管理等關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)城市大型建筑物安全運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)字化智慧管理系統(tǒng)。