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        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”

        2017-11-24 05:29:45鄭挺穎葉曉婷劉國(guó)偉
        環(huán)境與生活 2017年11期
        關(guān)鍵詞:生態(tài)

        ◎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。”

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