◎本刊記者 鄭挺穎 葉曉婷 劉國(guó)偉

中國(guó)工程院院士王浩談生態(tài)流域建設(shè)：任何一片國(guó)土都要“自律式發(fā)展”

◎本刊記者 鄭挺穎 葉曉婷 劉國(guó)偉

11月3日下午，中國(guó)工程院院士王浩接受《環(huán)境與生活》雜志采訪。 劉軍民/攝

11月3日下午，在“2017中國(guó)城市及區(qū)域環(huán)境發(fā)展論壇”舉辦前一天，中國(guó)工程院院士王浩與中信環(huán)境技術(shù)有限公司、江蘇宜興環(huán)?？萍脊I(yè)園，在北京舉行了三方合作共建院士專家工作站簽約儀式。王浩院士鉆研流域治理多年，他構(gòu)建了“生態(tài)流域”的理念，提出水環(huán)境治理需從“生態(tài)流域”的科學(xué)內(nèi)涵出發(fā)，加強(qiáng)8個(gè)維度的頂層設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)三大平衡為根本目標(biāo)的治理方略。當(dāng)天，王浩院士在接受《環(huán)境與生活》雜志專訪時(shí)，就“生態(tài)流域”相關(guān)理念做了深入淺出的闡述。

特殊國(guó)情催生“生態(tài)流域”理念

說起“生態(tài)流域”這一理念的提出，王浩院士解釋，該理念是基于中國(guó)國(guó)情逐步形成的。我國(guó)的一大基本國(guó)情就是人口多，形成的污染物多，因此城市水問題有特殊性和復(fù)雜性。拿中美相比，兩國(guó)國(guó)土面積差不太多，但美國(guó)國(guó)土60%～65%是平原區(qū)，它有600多個(gè)城市分布在廣大的區(qū)域，比較稀疏，人口比較少，只有3億多。而我國(guó)平原區(qū)只占國(guó)土面積的12%，我國(guó)也有600多個(gè)城市，可大多集中在這些平原上，在城市生活的人口有七八億，比美國(guó)總?cè)丝谶€多幾倍。從人口密度上看，美國(guó)城市一平方公里建成區(qū)約居住3000人，我國(guó)則是一兩萬人，一線城市省會(huì)城市核心區(qū)域一平方公里甚至超過400人，按一個(gè)人一天排放1公斤到1.5公斤的垃圾計(jì)算，相當(dāng)于每人每年丟棄450公斤的垃圾，再加上不像有的發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)業(yè)空心化，我國(guó)的產(chǎn)業(yè)都是實(shí)體經(jīng)濟(jì)、制造業(yè)，排放的污染負(fù)荷多。這種密集型的特點(diǎn)造成中國(guó)城市水問題的特殊性。

王浩院士特別強(qiáng)調(diào)了我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的面源污染：我國(guó)以世界6%的淡水和9%的耕地養(yǎng)活著世界19%的人口，成績(jī)斐然，但高單產(chǎn)的背后是高強(qiáng)度的農(nóng)業(yè)投入，耗水量、化肥用量驚人。他以江蘇宜興市種植茭白為例，一畝地就要使用400公斤化肥，國(guó)內(nèi)東部各省耕地每公頃化肥用量約400～1600公斤，每公頃使用農(nóng)藥35～40公斤。農(nóng)業(yè)面源污染和工業(yè)固廢液體污染等結(jié)合起來，加上高密度人口產(chǎn)生的垃圾，對(duì)江河流域擾動(dòng)很大。

基于上述高強(qiáng)度污染對(duì)流域水量和水質(zhì)形成了很大干擾的現(xiàn)實(shí)，王浩院士提出了“生態(tài)流域”的理念。他認(rèn)為流域早已不再是沒有人類活動(dòng)時(shí)那種自然的、只發(fā)揮生態(tài)功能的水循環(huán)，而是演變成了“自然+人工”的二元水循環(huán)，流域水的屬性增加了：原來單一的生態(tài)屬性由于人類介入后新添了“環(huán)境屬性”。流域的經(jīng)濟(jì)屬性、資源屬性也變得突出，例如多年來太湖流域的年平均水資源量為177億方，但是該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要370億方水，就得從別處調(diào)水。流域水環(huán)境由此產(chǎn)生了兩方面的問題：一方面人類從自然水循環(huán)過程中取水，使自然水量越來越少，影響了原有水體的生態(tài)功能；另一方面，排出的水造成新污染，水環(huán)境就越來越差。

“生態(tài)流域”建設(shè)要通過一系列措施，實(shí)現(xiàn)洪澇的海綿化、黑臭水的清潔化、雨水的資源化。

高密度人口產(chǎn)生的垃圾，對(duì)江河流域擾動(dòng)很大。

任何一片國(guó)土都要“自律式發(fā)展”

王浩表示，建設(shè)“生態(tài)流域”的核心就是要保持自然水循環(huán)的可再生性，以流域水循環(huán)、物理、化學(xué)、生態(tài)多過程為主線，充分發(fā)揮流域?qū)λh(huán)的天然調(diào)節(jié)作用，規(guī)范人類水土資源開發(fā)活動(dòng)，減少對(duì)自然水循環(huán)的擾動(dòng)?！耙簿褪亲月墒降陌l(fā)展，高效利用，社會(huì)水循環(huán)少向自然水循環(huán)排污，要優(yōu)先布局綠色基礎(chǔ)設(shè)施（如山水林田湖草），和藍(lán)色基礎(chǔ)設(shè)施（河流、湖泊、濕地等），優(yōu)先利用土壤水庫(kù)和地下水水庫(kù)，合理布局地表灰色基礎(chǔ)設(shè)施（即人工興建的水庫(kù)、堤防、泵站、污水處理廠），融合現(xiàn)代信息技術(shù)的新進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)地表、土壤、地下多過程的水量、水質(zhì)、泥沙、水生態(tài)聯(lián)合調(diào)控，最大限度實(shí)現(xiàn)去‘極值化’（最大化地減少干旱與洪澇的產(chǎn)生），系統(tǒng)解決水問題。這樣的指導(dǎo)思想下的流域就是‘生態(tài)流域’?！?/p>

新的水文化就是“山水林田湖草”，綠色發(fā)展、綠色生活、人水和諧。

王浩院士進(jìn)一步闡述了“生態(tài)流域”的科學(xué)內(nèi)涵，即“生態(tài)流域”建設(shè)要通過一系列措施，實(shí)現(xiàn)良性的水循環(huán)，使水與人類社會(huì)相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)洪澇的海綿化、黑臭水的清潔化、雨水的資源化。城市要建設(shè)成海綿城市，農(nóng)田要建成海綿農(nóng)田，進(jìn)行山水林田湖草系統(tǒng)治理。城市是這樣，流域也是這樣，任何一片國(guó)土都要這樣，人自律發(fā)展、和諧發(fā)展、綠色發(fā)展，“生態(tài)流域”也就建成了。

王院士還強(qiáng)調(diào)，應(yīng)該結(jié)合21世紀(jì)以來的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，配合河長(zhǎng)制，方方面面配合好，建設(shè)“智慧流域”。

頂層設(shè)計(jì)的8個(gè)維度

采訪過程中，王浩院士談起了我國(guó)流域水量的不均衡性：十大一級(jí)流域中的珠江流域、長(zhǎng)江流域、東南諸河和西南諸河4個(gè)流域只占國(guó)土面積的36%，水量卻占了全國(guó)的81%；相比之下，其他6個(gè)一級(jí)流域（淮河流域、黃河流域、海河流域、遼河流域、松花江流域和內(nèi)陸河流域）占了國(guó)土面積的64%，水量卻只占19%。南方水多，一排了之；北方水少，既怕旱也怕澇，調(diào)整工作必須更精細(xì)，難度遠(yuǎn)大于南方，此時(shí)從宏觀上掌控全局顯得尤為重要。

王院士引述習(xí)近平總書記在“十九大”報(bào)告中的說法來說明“生態(tài)流域”建設(shè)的必要性，即“人與自然是生命共同體，人類必須尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然。堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主的方針?！薄吧鷳B(tài)流域”建設(shè)要想更快更好地改善環(huán)境，王浩表示還得從頂層設(shè)計(jì)入手，為此他將“生態(tài)流域”的頂層設(shè)計(jì)分為8個(gè)維度：第一是“水安全”，要保障老百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全；第二是“水資源”，即社會(huì)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，做到水的供需平衡，飲用水要健康；第三是“水環(huán)境”，即治理黑臭河流，提升水質(zhì)；第四是“水生態(tài)”，即水生植物系統(tǒng)、動(dòng)物系統(tǒng)、微生物系統(tǒng)要均衡，做到生生不息；第五是“水景觀”，要把濱河、濱湖所有濱水的地方建設(shè)成產(chǎn)業(yè)高地、人才高地，變成城市“櫥窗”和城市景區(qū)；第六是“水文化”，傳統(tǒng)的水文化如長(zhǎng)江、黃河是母親河，或老子《道德經(jīng)》所述“上善若水”，新的水文化就是“山水林田湖草”，綠色發(fā)展、綠色生活、人水和諧；第七是“水管理”，即智慧水務(wù)、智慧流域，利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)進(jìn)行精細(xì)化管理；第八是“水經(jīng)濟(jì)”，如特色小鎮(zhèn)，各種水景區(qū)的旅游，把傍水變成產(chǎn)業(yè)高地。

王浩強(qiáng)調(diào)，這8個(gè)維度分別對(duì)自然、人工的二元水循環(huán)進(jìn)行綜合調(diào)控?！皩?duì)于自然水循環(huán)的調(diào)控，我們做到兩條：保持它的產(chǎn)水量，保持先天的生態(tài)水文節(jié)律；把水的自然過程極值化給坦化，適合人類的需要。社會(huì)水循環(huán)的調(diào)控也要做到兩條：要自律式地發(fā)展，盡可能少地從自然水循環(huán)中取水；用水、排水都不要把更多的污染排到自然水循環(huán)中，而是再生循環(huán)、污水處理?！?/p>

根本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)三大平衡

王浩院士介紹說，西方走了200多年的工業(yè)化之路，一般一個(gè)特定時(shí)期以一種突出污染為主，人們便以一種主打技術(shù)應(yīng)對(duì)。相比之下，我國(guó)改革開放40年來，要應(yīng)對(duì)的污染在多樣化程度和時(shí)間的集中程度上，要遠(yuǎn)高于西方國(guó)家，因此治理難度要大得多。

他認(rèn)為城市水環(huán)境治理的根本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)三大耦合平衡：第一個(gè)平衡是洪水水量的平衡，做到水量的下泄和分散滯留平衡；第二個(gè)平衡是單元、區(qū)域、流域的水污染產(chǎn)生和消減平衡；第三個(gè)平衡是雨水的控制量和城市鄉(xiāng)村的利用量、回用量相平衡。

“原位生態(tài)修復(fù)”技術(shù)領(lǐng)跑世界

我國(guó)的“生態(tài)流域”建設(shè)和國(guó)外的流域治理哪些異同點(diǎn)呢？王浩表示，最大的不同點(diǎn)是中國(guó)的基本國(guó)情，包括上述自然環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式上的巨大差異。相同點(diǎn)很多，例如遏制自然水循環(huán)的極值性，增加水流的可再生性，大力提倡清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和綠色生活等。

建設(shè)“生態(tài)流域”，有哪些領(lǐng)域應(yīng)做重點(diǎn)突破或研發(fā)呢？王浩認(rèn)為，當(dāng)下城市環(huán)境中的黑臭水體治理是一個(gè)難點(diǎn)和重點(diǎn)，為此需要過硬的技術(shù)手段進(jìn)行破解。他回顧了城市黑臭河治理所采取的三代有代表性的技術(shù)手段。

第一代技術(shù)是傳統(tǒng)的疏通、種草和養(yǎng)魚，動(dòng)作大，成本高（平均約500元/平方米），造成的生態(tài)擾動(dòng)極大。第二代使用的超級(jí)細(xì)菌吃臟東西很高效，但有些細(xì)菌是外來物種，有造成失態(tài)失衡的隱患，而且為了達(dá)到更好效果還要經(jīng)常補(bǔ)充菌群，成本超過200元/平方米。

第三代就是王浩帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在江蘇宜興市開展的“原位生態(tài)修復(fù)”技術(shù)，這種修復(fù)方法以“工具酶”促進(jìn)水體中原有的二三百種微生物大量繁殖，以消耗水中的氮磷鉀等富營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)。這種方式的生態(tài)擾動(dòng)最小，增加了水里的溶解氧，成本也比前兩代技術(shù)便宜了一個(gè)數(shù)量級(jí)?！拔覀?cè)谌珖?guó)進(jìn)行的300多處實(shí)踐表明，修復(fù)過程中黑臭水體透明度逐漸提高，陽(yáng)光透進(jìn)來了，底泥中的有機(jī)物不斷減少，水草開始扎根，一條河就像一個(gè)天然的污水處理廠，河水各項(xiàng)指標(biāo)持續(xù)變好，植物、動(dòng)物、微生物系統(tǒng)相互依存，由此完成了河流水質(zhì)的修復(fù)。這項(xiàng)技術(shù)可以說領(lǐng)跑世界。”王浩強(qiáng)調(diào)，在成本上該項(xiàng)修復(fù)技術(shù)也是最低的，僅45元/平方米。王浩強(qiáng)調(diào)，萬事皆有兩面性，其技術(shù)在處理氮元素方面很突出，但在處理磷元素過剩問題上還有不足，所以從長(zhǎng)期看，要降低水中的磷含量，仍需要借助清淤手段。

王院士還介紹了其院士工作站掌握的一些污泥無害化的先進(jìn)技術(shù)。污水處理廠的污泥產(chǎn)量大，含水量高，完全脫水很難，是目前環(huán)保處理上的一大難題。一些地區(qū)的處理方法甚至造成二次污染，如填埋后被雨水沖刷又泄漏到環(huán)境中。王浩院士工作站正在研究將污泥放進(jìn)高溫釜中，經(jīng)過90分鐘處理后變成生物炭的技術(shù)。“這個(gè)‘釜’就是一個(gè)碳匯生成裝置——在極短的時(shí)間里，完成了地球上需要千百萬年才能完成的煤炭生成的過程，其成效堪比營(yíng)造碳匯林。”