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水污染治本之策在綠色發(fā)展
來源:中國科學報
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作者:趙利利
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發(fā)布時間: 2017-11-17
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生態(tài)建設是城市現(xiàn)代化發(fā)展的必然要求,。黨的十九大報告指出,，建設生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計,，要堅持人與自然和諧共生,，必須樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念,。
當前,，我國城市水環(huán)境狀況不容樂觀,，城市化建設承受著巨大的水污染“陣痛”,。
在近日舉辦的2017中國城市及區(qū)域環(huán)境發(fā)展論壇上,，中國環(huán)境科學學會原理事長王玉慶表示，“形成綠色發(fā)展方式和生活方式是城市和區(qū)域環(huán)境治理的根本之策,，中國經(jīng)濟已經(jīng)進入中高速增長新常態(tài),，到了只有轉型升級才能持續(xù)增長的關鍵階段?？萍紕?chuàng)新和技術進步是轉型升級最強大的動力,，轉向哪兒？轉向綠色發(fā)展,?！?/span>
城鎮(zhèn)化凸顯特殊性
水環(huán)境在區(qū)域城市發(fā)展中發(fā)揮著至關重要的作用，到底有多重要,？中國工程院院士侯立安舉了個例子：“比如說,，我們國家今年作出了建設雄安新區(qū)的重大決策，但是，如果沒有白洋淀水域,，新區(qū)建設可能連最基礎的資源條件都不具備,。”
然而,，侯立安同時表示,，目前的白洋淀水域無論是從水量還是水質方面考量，都難以滿足雄安新區(qū)當前建設和未來發(fā)展的需求,。
我國是一個嚴重缺水的國家,，人均水資源量僅為世界平均水平的1/4。京津冀作為國家經(jīng)濟社會建設的重要區(qū)域,，人均水資源不到300 立方米,，而聯(lián)合國制定的人均水資源“最貧窮”標準為500 立方米。
不僅如此,，嚴重的水污染問題越來越成為城市現(xiàn)代化建設的掣肘,。數(shù)據(jù)顯示，2016年全國地表水1940個考核斷面（點位）中,，Ⅲ類以下水質占32.2%,；全國地下水水質較差、極差的比例分別占45.4%,、14.7%,；截至2017年10月底，全國295座地級及以上城市中,，有220座城市發(fā)現(xiàn)黑臭水體,，占74.6%。
“水是生態(tài)系統(tǒng)的控制性要素,，也是最活躍的控制性要素,。”中國工程院院士王浩強調了水資源趨緊的危害,，“人類活動影響了水循環(huán)的時空分布,，而水時空分布的改變則脅迫生態(tài)系統(tǒng)退化，反過來威脅到人類的生存和可持續(xù)發(fā)展,?！?/span>
王浩進一步闡述了城市發(fā)展與水環(huán)境問題之間的關系，“城市化發(fā)展過程通常呈現(xiàn)出一條‘S’型曲線,，被稱為諾瑟姆曲線,。這條曲線抽象了許多發(fā)達國家的城市化發(fā)展規(guī)律，證明城市化率達到30%~70%時是城市化最快的時期,。以人口計算,，2016年我們國家城市化率是57%,，這表明我國正處于城市化高速發(fā)展的時期?！彼J為,，城市水問題的“中國困境”與我國城鎮(zhèn)化進程直接相關。
我國城市水問題有其特殊性和復雜性,。除氣候原因之外,，王浩表示，一方面,，我國人口多,、城市密集，每平方公里建成區(qū)擁有1萬~2萬人,，而美國僅為3000人,；與西方國家“空心化”程度較高不同，我國產(chǎn)業(yè)結構以實體經(jīng)濟和制造業(yè)居多,，排放的污染負荷比較大,。另一方面,，我國城市化發(fā)展過程中存在著基礎設施建設跟不上的問題,，比如設計標準偏低以及污水處理能力和質量達不到要求等。
破解新型污染難題
“水十條”實施兩年來,，我國總體水環(huán)境質量有了一定程度的改善,，“南水北調”工程的全面通水也帶來了顯著的生態(tài)和社會效益。據(jù)南水北調中線建設管理局數(shù)據(jù),，截至2017年5月底,，南水北調中線工程向北方累計供水77.79億立方米，沿線京津冀豫四省市受益人口已達5300多萬,。北京市“南水”的日供水量超過七成,，地下水位出現(xiàn)明顯回升。
盡管如此,，由于我國經(jīng)濟發(fā)展方式尚未得到根本改變,，城市水資源問題仍然不容小覷?！半S著環(huán)境保護力度的加大和環(huán)保執(zhí)法的深入,，傳統(tǒng)形式的污染逐步減少，而新型污染源則有上升趨勢,，并且對城市水環(huán)境影響較大,。”王浩說,。
城市水污染的根本來源是生活和工業(yè)排污等傳統(tǒng)污染源,，但是,，以城市垃圾不當處理引起的水污染、大氣污染干濕沉降等為代表的新型污染源近年來日益引起人們的重視,。
“當前,，我國垃圾堆存量已經(jīng)達到60億噸，全國660個城市中有200個城市陷入垃圾圍城的困境,?！蓖鹾平榻B道，我國城市垃圾的主要處理方式是填埋處理,，垃圾在填埋過程中會產(chǎn)生威脅周圍水源和公眾健康的垃圾滲濾液,，形成二次污染，“即使在填埋場封場后的數(shù)年內,，這種現(xiàn)象仍會持續(xù),。垃圾滲濾液是一種非常復雜的高濃度有機污水，有機物和氨氮的含量都很高,，它比垃圾堆放的直接污染更為嚴重,。”
“不要小看大氣干濕沉降,?！蓖鹾普f，“我們經(jīng)過詳細的大數(shù)據(jù)實地原型觀測發(fā)現(xiàn),，太湖流域的總污染負荷中,，來自大氣的污染源占到20%。華北地區(qū),，包括北京,，每年每平方公里光是鉛沉降就達到6~8公斤，硫沉降為14~16噸,，還有其他很多數(shù)據(jù),，這些是城市水污染的新型污染源?！?/span>
侯立安也認為,，水體中非常規(guī)污染物的威脅在逐漸加大?！跋窨股?、干擾素、激素,、藻毒素以及一些塑料,、微顆粒等對水安全的威脅逐漸成為國際關注的熱點，這些污染物在引發(fā)人類機體致病的同時也給水污染處理帶來了很大的困難,?！?/span>
在當前污染物種類多元化的情況下,，傳統(tǒng)水處理工藝的凈水效果非常有限。以飲用水為例,，目前全國95%以上的公共供水廠是在飲用水衛(wèi)生新標準頒布之前建設的,，很難確保徹底去除水中含有的消毒副產(chǎn)物、重金屬,、有機物等殘留物,。
“我們90%左右的自來水廠還是過去的混凝、沉淀,、過濾,，對于滿足新國標106項標準的凈水工藝，特別是新型污染物的處理,，顯然它力不從心,。”侯立安說,。
科學建立水生態(tài)保障體系
按照綠色發(fā)展要求,，解決城市水環(huán)境面臨的問題還要靠走綠色發(fā)展道路。王玉慶表示,，當前,，信息技術、互聯(lián)網(wǎng)技術與智能制造及新能源的結合大大提高了生產(chǎn)力,，減少了環(huán)境污染,，新經(jīng)濟模式的興起為綠色發(fā)展創(chuàng)造了前所未有的機遇,。
“水污染問題在水里,，原因在岸上?！蓖鹾普J為,，目前一些排放標準設定的科學性、合理性及與我國國情的適合程度都“不大對頭”,。以流域為單元,，通過識別點源、面源,、內源,、外源的貢獻來評估河流環(huán)境承載能力，進而確定水污染排放控制總量的水污染問診方式事實上要求“目標倒逼核算技術”,。
王浩表示,，“首先要確定河段的生態(tài)服務功能，其次確定其水質等級及水環(huán)境容量,，在此基礎上,，經(jīng)過污染源調查,、軟件模擬算出入河污染總量，從而得出污染物總量,。把控制的污染物總量分解到各個河段的面源入口,、大氣干濕沉降以及排污口，再從排污口的分解量倒推到陸域上,，分向排污企業(yè),，這樣倒推的排放標準才是科學的?！?/span>
無論水問題的表現(xiàn)形式如何,，生態(tài)流域問題是產(chǎn)生水問題的根本癥結。城市水生態(tài)建設其實是要通過一系列措施實現(xiàn)良性的水循環(huán),，使水與人類社會相適應,。
王浩把生態(tài)流域建設的科學內涵概括為洪澇的海綿化、黑臭的清潔化,、雨水的資源化,。“從生態(tài)流域的科學內涵出發(fā),，城市水環(huán)境治理的根本目標是實現(xiàn)三大耦合平衡,。一是洪水水量的平衡，做到水量的下瀉和分散滯留平衡,；二是污染的產(chǎn)生和消減平衡,；三是雨水的控制量和城鄉(xiāng)利用量、回用量之間的相互平衡,?！?/span>
此外，創(chuàng)新水生態(tài)保障技術也是綠色發(fā)展的要義所在,，這就意味著要在水專項,、“973”計劃、國家科技支撐計劃等項目的基礎上,，進一步開展包括新型污染物的強化去除技術,、管網(wǎng)安全輸配技術等在內的大量技術攻關和工程示范。正如侯立安所言,，集成具有流域特色的“從源頭到龍頭”的水安全保障技術體系,。另外，創(chuàng)新水生態(tài)保障技術也要探索大數(shù)據(jù),、水質監(jiān)管系統(tǒng)等,，“互聯(lián)網(wǎng)、云計算,、大數(shù)據(jù)也要利用起來”,。
當前,，我國城市水環(huán)境狀況不容樂觀,，城市化建設承受著巨大的水污染“陣痛”,。
在近日舉辦的2017中國城市及區(qū)域環(huán)境發(fā)展論壇上,，中國環(huán)境科學學會原理事長王玉慶表示，“形成綠色發(fā)展方式和生活方式是城市和區(qū)域環(huán)境治理的根本之策,，中國經(jīng)濟已經(jīng)進入中高速增長新常態(tài),，到了只有轉型升級才能持續(xù)增長的關鍵階段?？萍紕?chuàng)新和技術進步是轉型升級最強大的動力,，轉向哪兒？轉向綠色發(fā)展,?！?/span>
城鎮(zhèn)化凸顯特殊性
水環(huán)境在區(qū)域城市發(fā)展中發(fā)揮著至關重要的作用，到底有多重要,？中國工程院院士侯立安舉了個例子：“比如說,，我們國家今年作出了建設雄安新區(qū)的重大決策，但是，如果沒有白洋淀水域,，新區(qū)建設可能連最基礎的資源條件都不具備,。”
然而,，侯立安同時表示,，目前的白洋淀水域無論是從水量還是水質方面考量，都難以滿足雄安新區(qū)當前建設和未來發(fā)展的需求,。
我國是一個嚴重缺水的國家,，人均水資源量僅為世界平均水平的1/4。京津冀作為國家經(jīng)濟社會建設的重要區(qū)域,，人均水資源不到300 立方米,，而聯(lián)合國制定的人均水資源“最貧窮”標準為500 立方米。
不僅如此,，嚴重的水污染問題越來越成為城市現(xiàn)代化建設的掣肘,。數(shù)據(jù)顯示，2016年全國地表水1940個考核斷面（點位）中,，Ⅲ類以下水質占32.2%,；全國地下水水質較差、極差的比例分別占45.4%,、14.7%,；截至2017年10月底，全國295座地級及以上城市中,，有220座城市發(fā)現(xiàn)黑臭水體,，占74.6%。
“水是生態(tài)系統(tǒng)的控制性要素,，也是最活躍的控制性要素,。”中國工程院院士王浩強調了水資源趨緊的危害,，“人類活動影響了水循環(huán)的時空分布,，而水時空分布的改變則脅迫生態(tài)系統(tǒng)退化，反過來威脅到人類的生存和可持續(xù)發(fā)展,?！?/span>
王浩進一步闡述了城市發(fā)展與水環(huán)境問題之間的關系，“城市化發(fā)展過程通常呈現(xiàn)出一條‘S’型曲線,，被稱為諾瑟姆曲線,。這條曲線抽象了許多發(fā)達國家的城市化發(fā)展規(guī)律，證明城市化率達到30%~70%時是城市化最快的時期,。以人口計算,，2016年我們國家城市化率是57%,，這表明我國正處于城市化高速發(fā)展的時期?！彼J為,，城市水問題的“中國困境”與我國城鎮(zhèn)化進程直接相關。
我國城市水問題有其特殊性和復雜性,。除氣候原因之外,，王浩表示，一方面,，我國人口多,、城市密集，每平方公里建成區(qū)擁有1萬~2萬人,，而美國僅為3000人,；與西方國家“空心化”程度較高不同，我國產(chǎn)業(yè)結構以實體經(jīng)濟和制造業(yè)居多,，排放的污染負荷比較大,。另一方面,，我國城市化發(fā)展過程中存在著基礎設施建設跟不上的問題,，比如設計標準偏低以及污水處理能力和質量達不到要求等。
破解新型污染難題
“水十條”實施兩年來,，我國總體水環(huán)境質量有了一定程度的改善,，“南水北調”工程的全面通水也帶來了顯著的生態(tài)和社會效益。據(jù)南水北調中線建設管理局數(shù)據(jù),，截至2017年5月底,，南水北調中線工程向北方累計供水77.79億立方米，沿線京津冀豫四省市受益人口已達5300多萬,。北京市“南水”的日供水量超過七成,，地下水位出現(xiàn)明顯回升。
盡管如此,，由于我國經(jīng)濟發(fā)展方式尚未得到根本改變,，城市水資源問題仍然不容小覷?！半S著環(huán)境保護力度的加大和環(huán)保執(zhí)法的深入,，傳統(tǒng)形式的污染逐步減少，而新型污染源則有上升趨勢,，并且對城市水環(huán)境影響較大,。”王浩說,。
城市水污染的根本來源是生活和工業(yè)排污等傳統(tǒng)污染源,，但是,，以城市垃圾不當處理引起的水污染、大氣污染干濕沉降等為代表的新型污染源近年來日益引起人們的重視,。
“當前,，我國垃圾堆存量已經(jīng)達到60億噸，全國660個城市中有200個城市陷入垃圾圍城的困境,?！蓖鹾平榻B道，我國城市垃圾的主要處理方式是填埋處理,，垃圾在填埋過程中會產(chǎn)生威脅周圍水源和公眾健康的垃圾滲濾液,，形成二次污染，“即使在填埋場封場后的數(shù)年內,，這種現(xiàn)象仍會持續(xù),。垃圾滲濾液是一種非常復雜的高濃度有機污水，有機物和氨氮的含量都很高,，它比垃圾堆放的直接污染更為嚴重,。”
“不要小看大氣干濕沉降,?！蓖鹾普f，“我們經(jīng)過詳細的大數(shù)據(jù)實地原型觀測發(fā)現(xiàn),，太湖流域的總污染負荷中,，來自大氣的污染源占到20%。華北地區(qū),，包括北京,，每年每平方公里光是鉛沉降就達到6~8公斤，硫沉降為14~16噸,，還有其他很多數(shù)據(jù),，這些是城市水污染的新型污染源?！?/span>
侯立安也認為,，水體中非常規(guī)污染物的威脅在逐漸加大?！跋窨股?、干擾素、激素,、藻毒素以及一些塑料,、微顆粒等對水安全的威脅逐漸成為國際關注的熱點，這些污染物在引發(fā)人類機體致病的同時也給水污染處理帶來了很大的困難,?！?/span>
在當前污染物種類多元化的情況下,，傳統(tǒng)水處理工藝的凈水效果非常有限。以飲用水為例,，目前全國95%以上的公共供水廠是在飲用水衛(wèi)生新標準頒布之前建設的,，很難確保徹底去除水中含有的消毒副產(chǎn)物、重金屬,、有機物等殘留物,。
“我們90%左右的自來水廠還是過去的混凝、沉淀,、過濾,，對于滿足新國標106項標準的凈水工藝，特別是新型污染物的處理,，顯然它力不從心,。”侯立安說,。
科學建立水生態(tài)保障體系
按照綠色發(fā)展要求,，解決城市水環(huán)境面臨的問題還要靠走綠色發(fā)展道路。王玉慶表示,，當前,，信息技術、互聯(lián)網(wǎng)技術與智能制造及新能源的結合大大提高了生產(chǎn)力,，減少了環(huán)境污染,，新經(jīng)濟模式的興起為綠色發(fā)展創(chuàng)造了前所未有的機遇,。
“水污染問題在水里,，原因在岸上?！蓖鹾普J為,，目前一些排放標準設定的科學性、合理性及與我國國情的適合程度都“不大對頭”,。以流域為單元,，通過識別點源、面源,、內源,、外源的貢獻來評估河流環(huán)境承載能力，進而確定水污染排放控制總量的水污染問診方式事實上要求“目標倒逼核算技術”,。
王浩表示,，“首先要確定河段的生態(tài)服務功能，其次確定其水質等級及水環(huán)境容量,，在此基礎上,，經(jīng)過污染源調查,、軟件模擬算出入河污染總量，從而得出污染物總量,。把控制的污染物總量分解到各個河段的面源入口,、大氣干濕沉降以及排污口，再從排污口的分解量倒推到陸域上,，分向排污企業(yè),，這樣倒推的排放標準才是科學的?！?/span>
無論水問題的表現(xiàn)形式如何,，生態(tài)流域問題是產(chǎn)生水問題的根本癥結。城市水生態(tài)建設其實是要通過一系列措施實現(xiàn)良性的水循環(huán),，使水與人類社會相適應,。
王浩把生態(tài)流域建設的科學內涵概括為洪澇的海綿化、黑臭的清潔化,、雨水的資源化,。“從生態(tài)流域的科學內涵出發(fā),，城市水環(huán)境治理的根本目標是實現(xiàn)三大耦合平衡,。一是洪水水量的平衡，做到水量的下瀉和分散滯留平衡,；二是污染的產(chǎn)生和消減平衡,；三是雨水的控制量和城鄉(xiāng)利用量、回用量之間的相互平衡,?！?/span>
此外，創(chuàng)新水生態(tài)保障技術也是綠色發(fā)展的要義所在,，這就意味著要在水專項,、“973”計劃、國家科技支撐計劃等項目的基礎上,，進一步開展包括新型污染物的強化去除技術,、管網(wǎng)安全輸配技術等在內的大量技術攻關和工程示范。正如侯立安所言,，集成具有流域特色的“從源頭到龍頭”的水安全保障技術體系,。另外，創(chuàng)新水生態(tài)保障技術也要探索大數(shù)據(jù),、水質監(jiān)管系統(tǒng)等,，“互聯(lián)網(wǎng)、云計算,、大數(shù)據(jù)也要利用起來”,。