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以系統思維科學防治水污染

 作者:瑞典皇家工程學院外籍院士,國際生態安全合作組織專家委員會主任,北京航空航太大學“藍天清水智庫”主任,原全國節水辦公室常務副主任、水利部水資源司司長,原聯合國教科文組織科技部門高技術與環境顧問 吳季松

4月16日,國務院正式發佈《水污染防治行動計畫》(簡稱“水十條”),將實施最嚴格的源頭保護和生態修復制度,節約保護水資源,全力保障水生態安全。“水十條”提出,到2020年,長江、黃河等七大重點流域水質優良比例總體達到70%以上,地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內。到2030年,全國七大重點流域水質優良比例總體達到75%以上,城市建成區黑臭水體得到消除,城市集中式飲用水水源水質達到或優於Ⅲ類比例總體為95%左右。到本世紀中葉,生態環境品質全面改善、生態系統實現良性迴圈。這是令人欣慰的目標,也是一項十分艱巨的任務。

水污染防治是我國新時期發展中一件刻不容緩的大事。改革開放以來,我國水污染現象日益凸顯,從1995年至今突發水環境事件1.1萬起,平均每天1.5起。我國地表水已有近1/10失去使用功能;1/4的重點湖庫呈高營養狀態;地下水水質監測點中,較差的逾6成,極差的近1/6;全國9個重要海灣中,6個水質為差或極差。

我國水資源總量也在連年下降。1950—1999年,我國水資源總量的年統計平均值為27950億m3。但近15年,年均水資源總量已下降為26800億m3。人均水資源量下降趨勢更為明顯,2000年至2014年的平均值已達1990m3/人,進入中等缺水國家行列。這種狀況嚴重影響了人民生活和經濟發展,給子孫後代留下了隱患,亟須採取堅決有力的措施科學治理、嚴格保護。

1制定科學的水情考量標準

要掌握真實的水情,需要有科學的考量標準。

1992年,筆者在聯合國教科文組織科技部門任高技術與環境顧問,主持制定了水資源與環境標準,被美、法和越南等多國引用。

以前聯合國教科文組織只有以人均1700m3為缺水線的粗標準。為制定水資源與環境標準,我們組織力量遍查聯合國110國、302個地區的水資料,經整理分析,取統計平均值得出了具體標準:人均水資源量在3000m3以上為豐水;2000m3—3000m3為輕度缺水;1000m3—2000m3為中度缺水;500m3—1000m3為重度缺水;低於500m3為極度缺水;人均水資源量300m3左右為維繫可持續發展的最低標準。

事實證明,這一標準符合世界大部分國家和地區的實際情況。從目前看來,除6個豐水國家外,到2050年其他國家人均水資源量將低於3000m3,即世界大部分地區將由豐水進入缺水狀態。

針對世界嚴重缺水地區不斷增加,我們定出了300m3/人的維繫可持續發展最低標準,對跨流域調水與缺水移民有十分重要的參考價值。

考慮到上述標準只是生活與生產的需水標準,如沙漠綠洲地曠人稀,人均水資源量可能很大,但水生態系統惡劣而脆弱,同樣難以保障可持續發展,我們同時確立了“生態水”的概念,建立了地表徑流深的水生態標準(見附表)。

水資源、水環境和水生態是水的三大子系統,是一個統一體,不可分割。沒有水資源就無所謂水環境,沒有好的水生態系統就不可能有好的水資源(量)和好的水環境(質),過去的認識誤區就在於分割了這一共同體,形成了“九龍治水”的不利局面。

有了對實際情況的科學認識,還必須有理論指導。筆者自1985年起持續進行實地調查和理論研究,創立和完善了水資源總量控制工程管理動態平衡模型。

該模型的主旨是在流域內對水資源實行總量控制,達到量與質供需動平衡狀態,從而以水資源的可持續利用保障可持續發展。根據水資源迴圈的規律,總量控制以年為時間單元,有模型如下:

水資源總需求WD=水資源總供給WS

其中水資源總需求WD包括:生活用水Dl、生產用水Dp和生態用水De,WD=Dl+Dp+De。

水資源總供給WS包括:地表水Wg、地下水Wu和再生水Wr,WS=Wg+Wu+Wr。

Dl+Dp+De=Wg+Wu+Wr

這一模型將傳統的“以需定供”工程思維方式改為“以供定需”,通過工程建設與運行管理在流域範圍內實施雙向調節,維繫生活用水、生產用水和生態用水“三生”需求與地表水、地下水和再生水“三源”供應之間的動態平衡。這一平衡不是靜止的平衡,而是動態的平衡;不是算術的平衡,而是函數的平衡;不僅是數量的平衡,也包含品質的平衡。這樣才能科學、全面地分析,達到人與自然和諧,才能保證經濟發展、各種用水與水生態系統安全。

依據水文學和生態學,水資源的分佈及其所支撐的生態系統是以流域為單元的,因此人與自然和諧的水資源利用系統應與流域相吻合,即以流域為模型系統分析的邊界。這一模型不僅是水資源供需平衡的保障,也是水污染治理的依據。

2守好三條“控制紅線”是節水關鍵

節水是水污染防治的關鍵所在。節水可從兩個方面防治水污染:淨水增多可增加水的自淨能力,增加水環境容量;少用水便可減少污染物排放。因此,水環境防治的前提是控制用水。不認識“節水優先”,只強調大建汙水處理廠是理論與措施的誤區。

要切實節水,關鍵是要守好三條“控制紅線”。

水資源開發利用控制紅線

確立我國水資源開發利用控制紅線,其基本指導思想是充分考慮水資源的承載能力。

進入21世紀以來,世界人均水資源使用量約為550m3/人。我國目前人均水資源使用量為440m3/人,水利部提出到2020年將水資源使用總量控制在6700億m3,即約465m3/人,比目前世界平均水準低15%。鑒於我國屆時已成為中度缺水國家,低於世界平均水準是必要的。

從水資源總量來看,我國60年平均水資源量為27700萬億m3,據聯合國教科文組織研究,取用水量應在水資源總量的25%以下,才不會對生態系統有較大影響。預計我國2020年取用水量相當於總量的24.2%,已經達到水的可取用極限。所以,水利部提出的2020年水資源開發利用控制紅線是科學且符合我國實際的,必須牢牢守住。

用水效率控制紅線

確定用水效率控制紅線的指導思想是轉變經濟發展方式,在資源利用方面實現人水和諧。這對處於依賴自然資源快速發展階段的中國十分重要。

2013年,世界每立方米水的平均產出水準是20.4美元,而我國2014年的平均水準是14.4美元,僅及世界平均水準的70%,目前仍在降低。如果2020年能把我國用水效率提高到世界平均水準,那麼我國就完全能以6700億m3的用水使GDP再翻一番,此後用水將進入不與GDP線性相關階段。這就要求我國自2015年起到2020年單位GDP水耗每年降低5%以上。要在迴圈經濟概念的指引下,充分發揮市場配置水資源的作用,在各行各業都樹立萬元GDP用水遞減的概念,推動經濟結構轉型升級。

水功能區限制納汙紅線

水功能區限制納汙紅線的確立,基本指導思想是“人類活動與自然資源和諧”。

2011年,我國完成了水功能區的劃定工作。水功能區限制納汙的依據是水域納汙總量,即某年某一水域通過地表收納、地下水交換和水體內源產生的廢污水總量。如2009年我國廢污水排放總量為768億噸,為我國水資源總量的2.9%,其自降解汙淨比為1/34.7,一般水域地表水自降解能力約為1/40,即每年多排廢污水220億噸。要達到我國水域納汙限制,以2009年為基準,還要減少220億噸/年的廢污水排放,或對440億噸廢污水進行一級處理(經處理後降解汙淨比可達1/20)後達標排放,即全國廢污水一級以上的總處理率應達到60%以上。

3貫徹“水十條”應特別注意的突出問題

科學應對當前水生態系統退化的嚴峻形勢

水的“質”與“量”是不可分的,水資源的過度開發利用是“水髒”的主要成因。目前,我國水域水功能區達成率僅為47.4%,問題嚴重。一方面,大量用水產生了大量的工業廢水、生活污水,污染了水環境;另一方面,過度用水又從水量上大大減弱了水生態系統的自淨能力,使河流斷流、湖泊萎縮、濕地乾涸、地下水位下降,造成水生態系統嚴重退化。因此,必須採取措施遏制水生態系統退化態勢。

調整水資源利用的宏觀戰略思路

實現用水總量控制除以供定需、嚴格管理、節水和再生水回用等政策以外,還應考慮如下方面:

依據水資源整體佈局調整糧食產地。由於我國水資源總量的80%以上在南方,中國歷史上多是“南糧北運”,充分利用了南方的水資源。目前我國60%的糧食由北方生產,南、北方噸糧產量用水大體相當,而54%的農業用水集中在僅占全國水資源總量20%的北方。在半乾旱地區種糧,造成缺水;把牧業向北壓至貧瘠草原又造成過度放牧,這些都大大削弱了北方水資源的自淨能力。這種逆動只是近百年來的事,目前糧田北移的歷史原因已基本不存在,應該以單位糧產取水為標準,提高農業用水效率,促進糧田逐步南歸。

調整產業結構,在保證食物產量的前提下,以用水效率為標準改變農業的產業結構和種植業的種植結構;對採煤等工業用水大戶進行煤層氣等技術改造,實現大量節水;依據當地水資源狀況調整產業結構。

大力保護水資源地,尤其是大江大河源頭和飲用水水源地。具體措施為退耕還林、封山育林,造林要造混交林,保證土壤的蓄水能力,最大限度減少水土流失。

在明晰水權的基礎上實施水資源總量控制

對水資源進行總量控制首先要明確水權(包括排汙權),其分配要有法可依。要多學科綜合研究水權理論,結合我國實際確立水權配置原則,借鑒國外經驗確定初始水權,並面向國際明確宣告中國原則。依水權—水價—水市場的思路建立和完善取、退水許可制度、水資源稅制、合理水價機制、水市場准入制度和交易(包括排汙權交易)規則等一系列法規,做到依法行政,依法“治水”。

科學制定水污染治理規劃

切實做好水資源管理、水環境治理和水生態修復規劃。在制定規劃之前,要進行深入的、長期的實地調查,針對國家急需,因地制宜地制定規劃,並建立具有可操作性的核查機制。絕不能搞“規劃、規劃,牆上掛掛”這種不接地氣、百姓反感的形式主義。

建立規劃制定責任制促進規劃實施

實際上,我國當前已出臺一套水環境治理與水生態修復的相關規劃,基本覆蓋了地市一級。但因為科學的理論基礎、具體的實踐經驗、深入的實地考察和認真的工作作風均不足,相當多規劃被實際執行者棄之高閣,起不到指導實際工作的作用。必須下大氣力改變。其中,最重要的是依法“明確和落實各方責任”並“強化公眾參與和社會監督”,尤其是要明確規劃制定者的責任。各級規劃制定者負有重要責任,必須建立規劃制定責任制。應當參照國際慣例,建立專家(1/2來自非同行的相關學科)、具體實施的各級幹部(1/3為基層,1/3為退休)和當地公眾代表(1/2為水污染受害者)各占1/3的規劃評審委員會。委員會擁有否決權,並與媒體合作,全程監督規劃實施,要依據各地定期公佈的水質資料建立跟蹤記錄,隨時查找問題,直至最終對規劃實施效果作出評定。規劃本身存在問題的,應依規、依法追究制定者的責任。

強化水環境治理的科學技術支撐

我國污水治理中偏重環境工程技術研究,而環境工程科學研究與形勢要求有差距。環境科學作為一門新興的交叉學科,是生態學、系統論、化學、生物學、水工學、水文學與經濟學的融合。這種大系統分析與實證性極強的學科,對研究者提出了很高的要求。例如,需要有很強的英文閱讀能力瞭解世界情況;同時,在世界範圍內幾乎沒有持續80年以上的系列生態記錄資料,所以研究者本人必須盡可能多地實地考察世界各類水環境與生態系統,才能對我國治水有所借鑒,不能閉門造車,也不能只靠參加國際會議來獲取資訊。同時,環境工程科學與環境工程技術有脫節現象,以我國適宜環境技術為主的研究方向不夠明確,使環境工程科學與環境規劃缺少支撐,不少突出問題難以解決。

建設一支高素質的水利人才隊伍

要建立一支門類齊全、層次分明的水利人才隊伍。既要有水工、水污染治理技術專家,又要有學貫古今、熟悉水情、通曉治水歷史與現狀,並且對國外治水實踐與經驗有所瞭解的專家;還要有兼通系統論、生態學、管理學、水文學和經濟學的複合型專家。同時,要有優秀的水利管理人才,要懂水科學,瞭解水實際,對水利工作的具體事項進行嚴格合理的科學管理。

總之,解決水環境問題,在科學上,需要學科交叉,不能各立學派;在管理上,應該部門協調,不能九龍治水;在思路上,應多維考慮,不能“單打一”。只要明確各方責任,依法行政,“水十條”的宏偉目標一定能實現,中國的水污染治理也有望達到國際先進水準。

 

 

 

 

 








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