中國工程院院士王浩談生態流域建設：任何一片國土都要“自律式發展”

◎本刊記者 鄭挺穎 葉曉婷 劉國偉

中國工程院院士王浩談生態流域建設：任何一片國土都要“自律式發展”

◎本刊記者 鄭挺穎 葉曉婷 劉國偉

11月3日下午，中國工程院院士王浩接受《環境與生活》雜志采訪。 劉軍民/攝

11月3日下午，在“2017中國城市及區域環境發展論壇”舉辦前一天，中國工程院院士王浩與中信環境技術有限公司、江蘇宜興環保科技工業園，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，他構建了“生態流域”的理念，提出水環境治理需從“生態流域”的科學內涵出發，加強8個維度的頂層設計，實現三大平衡為根本目標的治理方略。當天，王浩院士在接受《環境與生活》雜志專訪時，就“生態流域”相關理念做了深入淺出的闡述。

特殊國情催生“生態流域”理念

說起“生態流域”這一理念的提出，王浩院士解釋，該理念是基于中國國情逐步形成的。我國的一大基本國情就是人口多，形成的污染物多，因此城市水問題有特殊性和復雜性。拿中美相比，兩國國土面積差不太多，但美國國土60%～65%是平原區，它有600多個城市分布在廣大的區域，比較稀疏，人口比較少，只有3億多。而我國平原區只占國土面積的12%，我國也有600多個城市，可大多集中在這些平原上，在城市生活的人口有七八億，比美國總人口還多幾倍。從人口密度上看，美國城市一平方公里建成區約居住3000人，我國則是一兩萬人，一線城市省會城市核心區域一平方公里甚至超過400人，按一個人一天排放1公斤到1.5公斤的垃圾計算，相當于每人每年丟棄450公斤的垃圾，再加上不像有的發達國家產業空心化，我國的產業都是實體經濟、制造業，排放的污染負荷多。這種密集型的特點造成中國城市水問題的特殊性。

王浩院士特別強調了我國農業生產中的面源污染：我國以世界6%的淡水和9%的耕地養活著世界19%的人口，成績斐然，但高單產的背后是高強度的農業投入，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，國內東部各省耕地每公頃化肥用量約400～1600公斤，每公頃使用農藥35～40公斤。農業面源污染和工業固廢液體污染等結合起來，加上高密度人口產生的垃圾，對江河流域擾動很大。

基于上述高強度污染對流域水量和水質形成了很大干擾的現實，王浩院士提出了“生態流域”的理念。他認為流域早已不再是沒有人類活動時那種自然的、只發揮生態功能的水循環，而是演變成了“自然+人工”的二元水循環，流域水的屬性增加了：原來單一的生態屬性由于人類介入后新添了“環境屬性”。流域的經濟屬性、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，但是該地區經濟發展需要370億方水，就得從別處調水。流域水環境由此產生了兩方面的問題：一方面人類從自然水循環過程中取水，使自然水量越來越少，影響了原有水體的生態功能；另一方面，排出的水造成新污染，水環境就越來越差。

“生態流域”建設要通過一系列措施，實現洪澇的海綿化、黑臭水的清潔化、雨水的資源化。

高密度人口產生的垃圾，對江河流域擾動很大。

任何一片國土都要“自律式發展”

王浩表示，建設“生態流域”的核心就是要保持自然水循環的可再生性，以流域水循環、物理、化學、生態多過程為主線，充分發揮流域對水循環的天然調節作用，規范人類水土資源開發活動，減少對自然水循環的擾動。“也就是自律式的發展，高效利用，社會水循環少向自然水循環排污，要優先布局綠色基礎設施（如山水林田湖草），和藍色基礎設施（河流、湖泊、濕地等），優先利用土壤水庫和地下水水庫，合理布局地表灰色基礎設施（即人工興建的水庫、堤防、泵站、污水處理廠），融合現代信息技術的新進展，實現地表、土壤、地下多過程的水量、水質、泥沙、水生態聯合調控，最大限度實現去‘極值化’（最大化地減少干旱與洪澇的產生），系統解決水問題。這樣的指導思想下的流域就是‘生態流域’。”

新的水文化就是“山水林田湖草”，綠色發展、綠色生活、人水和諧。

王浩院士進一步闡述了“生態流域”的科學內涵，即“生態流域”建設要通過一系列措施，實現良性的水循環，使水與人類社會相適應，實現洪澇的海綿化、黑臭水的清潔化、雨水的資源化。城市要建設成海綿城市，農田要建成海綿農田，進行山水林田湖草系統治理。城市是這樣，流域也是這樣，任何一片國土都要這樣，人自律發展、和諧發展、綠色發展，“生態流域”也就建成了。

王院士還強調，應該結合21世紀以來的大數據、云計算和物聯網等技術手段，配合河長制，方方面面配合好，建設“智慧流域”。

頂層設計的8個維度

采訪過程中，王浩院士談起了我國流域水量的不均衡性：十大一級流域中的珠江流域、長江流域、東南諸河和西南諸河4個流域只占國土面積的36%，水量卻占了全國的81%；相比之下，其他6個一級流域（淮河流域、黃河流域、海河流域、遼河流域、松花江流域和內陸河流域）占了國土面積的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，調整工作必須更精細，難度遠大于南方，此時從宏觀上掌控全局顯得尤為重要。

王院士引述習近平總書記在“十九大”報告中的說法來說明“生態流域”建設的必要性，即“人與自然是生命共同體，人類必須尊重自然、順應自然、保護自然。堅持節約優先、保護優先、自然恢復為主的方針。”“生態流域”建設要想更快更好地改善環境，王浩表示還得從頂層設計入手，為此他將“生態流域”的頂層設計分為8個維度：第一是“水安全”，要保障老百姓的生命財產安全；第二是“水資源”，即社會、經濟可持續發展，做到水的供需平衡，飲用水要健康；第三是“水環境”，即治理黑臭河流，提升水質；第四是“水生態”，即水生植物系統、動物系統、微生物系統要均衡，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成產業高地、人才高地，變成城市“櫥窗”和城市景區；第六是“水文化”，傳統的水文化如長江、黃河是母親河，或老子《道德經》所述“上善若水”，新的水文化就是“山水林田湖草”，綠色發展、綠色生活、人水和諧；第七是“水管理”，即智慧水務、智慧流域，利用大數據、云計算、物聯網等技術進行精細化管理；第八是“水經濟”，如特色小鎮，各種水景區的旅游，把傍水變成產業高地。

王浩強調，這8個維度分別對自然、人工的二元水循環進行綜合調控。“對于自然水循環的調控，我們做到兩條：保持它的產水量，保持先天的生態水文節律；把水的自然過程極值化給坦化，適合人類的需要。社會水循環的調控也要做到兩條：要自律式地發展，盡可能少地從自然水循環中取水；用水、排水都不要把更多的污染排到自然水循環中，而是再生循環、污水處理。”

根本目標是實現三大平衡

王浩院士介紹說，西方走了200多年的工業化之路，一般一個特定時期以一種突出污染為主，人們便以一種主打技術應對。相比之下，我國改革開放40年來，要應對的污染在多樣化程度和時間的集中程度上，要遠高于西方國家，因此治理難度要大得多。

他認為城市水環境治理的根本目標是實現三大耦合平衡：第一個平衡是洪水水量的平衡，做到水量的下泄和分散滯留平衡；第二個平衡是單元、區域、流域的水污染產生和消減平衡；第三個平衡是雨水的控制量和城市鄉村的利用量、回用量相平衡。

“原位生態修復”技術領跑世界

我國的“生態流域”建設和國外的流域治理哪些異同點呢？王浩表示，最大的不同點是中國的基本國情，包括上述自然環境和經濟發展模式上的巨大差異。相同點很多，例如遏制自然水循環的極值性，增加水流的可再生性，大力提倡清潔生產、循環經濟和綠色生活等。

建設“生態流域”，有哪些領域應做重點突破或研發呢？王浩認為，當下城市環境中的黑臭水體治理是一個難點和重點，為此需要過硬的技術手段進行破解。他回顧了城市黑臭河治理所采取的三代有代表性的技術手段。

第一代技術是傳統的疏通、種草和養魚，動作大，成本高（平均約500元/平方米），造成的生態擾動極大。第二代使用的超級細菌吃臟東西很高效，但有些細菌是外來物種，有造成失態失衡的隱患，而且為了達到更好效果還要經常補充菌群，成本超過200元/平方米。

第三代就是王浩帶領團隊在江蘇宜興市開展的“原位生態修復”技術，這種修復方法以“工具酶”促進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養化物質。這種方式的生態擾動最小，增加了水里的溶解氧，成本也比前兩代技術便宜了一個數量級。“我們在全國進行的300多處實踐表明，修復過程中黑臭水體透明度逐漸提高，陽光透進來了，底泥中的有機物不斷減少，水草開始扎根，一條河就像一個天然的污水處理廠，河水各項指標持續變好，植物、動物、微生物系統相互依存，由此完成了河流水質的修復。這項技術可以說領跑世界。”王浩強調，在成本上該項修復技術也是最低的，僅45元/平方米。王浩強調，萬事皆有兩面性，其技術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技術。污水處理廠的污泥產量大，含水量高，完全脫水很難，是目前環保處理上的一大難題。一些地區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境中。王浩院士工作站正在研究將污泥放進高溫釜中，經過90分鐘處理后變成生物炭的技術。“這個‘釜’就是一個碳匯生成裝置——在極短的時間里，完成了地球上需要千百萬年才能完成的煤炭生成的過程，其成效堪比營造碳匯林。”