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在“2017中国城市及区域环境发展论坛”举办前一天，中国工程院院士王浩与中信环境技术有限公司、江苏宜兴环保科技工业园，在北京举行了三方合作共建院士专家工作站签约仪式。王浩院士钻研流域治理多年，他构建了“生态流域”的理念，提出水环境治理需从“生态流域”的科学内涵出发，加强8个维度的顶层设计，实现三大平衡为根本目标的治理方略。当天，王浩院士在接受《环境与生活》杂志专访时，就“生态流域”相关理念做了深入浅出的阐述。

11月3日下午，中国工程院院士王浩接受《环境与生活》杂志采访。 刘军民/摄

特殊国情催生“生态流域”理念

说起“生态流域”这一理念的提出，王浩院士解释，该理念是基于中国国情逐步形成的。我国的一大基本国情就是人口多，形成的污染物多，因此城市水问题有特殊性和复杂性。拿中美相比，两国国土面积差不太多，但美国国土60%~65%是平原区，它有600多个城市分布在广大的区域，比较稀疏，人口比较少，只有3亿多。而我国平原区只占国土面积的12%，我国也有600多个城市，可大多集中在这些平原上，在城市生活的人口有七八亿，比美国总人口还多几倍。从人口密度上看，美国城市一平方公里建成区约居住3000人，我国则是一两万人，一线城市省会城市核心区域一平方公里甚至超过4万人，按一个人一天排放1公斤到1.5公斤的垃圾计算，相当于每人每年丢弃450公斤的垃圾，再加上不像有的发达国家产业空心化，我国的产业都是实体经济、制造业，排放的污染负荷多。这种密集型的特点造成中国城市水问题的特殊性。

高密度人口产生的垃圾，对江河流域扰动很大。

王浩院士特别强调了我国农业生产中的面源污染：我国以世界6%的淡水和9%的耕地养活着世界19%的人口，成绩斐然，但高单产的背后是高强度的农业投入，耗水量、化肥用量惊人。他以江苏宜兴市种植茭白为例，一亩地就要使用400公斤化肥，国内东部各省耕地每公顷化肥用量约400~1600公斤，每公顷使用农药35~40公斤。农业面源污染和工业固废液体污染等结合起来，加上高密度人口产生的垃圾，对江河流域扰动很大。

基于上述高强度污染对流域水量和水质形成了很大干扰的现实，王浩院士提出了“生态流域”的理念。他认为流域早已不再是没有人类活动时那种自然的、只发挥生态功能的水循环，而是演变成了“自然+人工”的二元水循环，流域水的属性增加了：原来单一的生态属性由于人类介入后新添了“环境属性”。流域的经济属性、资源属性也变得突出，例如多年来太湖流域的年平均水资源量为177亿方，但是该地区经济发展需要370亿方水，就得从别处调水。流域水环境由此产生了两方面的问题：一方面人类从自然水循环过程中取水，使自然水量越来越少，影响了原有水体的生态功能；另一方面，排出的水造成新污染，水环境就越来越差。

任何一片国土都要“自律式发展”

王浩表示，建设“生态流域”的核心就是要保持自然水循环的可再生性，以流域水循环、物理、化学、生态多过程为主线，充分发挥流域对水循环的天然调节作用，规范人类水土资源开发活动，减少对自然水循环的扰动。“也就是自律式的发展，高效利用，社会水循环少向自然水循环排污，要优先布局绿色基础设施（如山水林田湖草），和蓝色基础设施（河流、湖泊、湿地等），优先利用土壤水库和地下水水库，合理布局地表灰色基础设施（即人工兴建的水库、堤防、泵站、污水处理厂），融合现代信息技术的新进展，实现地表、土壤、地下多过程的水量、水质、泥沙、水生态联合调控，最大限度实现去‘极值化’（最大化地减少干旱与洪涝的产生），系统解决水问题。这样的指导思想下的流域就是‘生态流域’。”

新的水文化就是“山水林田湖草”，绿色发展、绿色生活、人水和谐。

王浩院士进一步阐述了“生态流域”的科学内涵，即“生态流域”建设要通过一系列措施，实现良性的水循环，使水与人类社会相适应，实现洪涝的海绵化、黑臭水的清洁化、雨水的资源化。城市要建设成海绵城市，农田要建成海绵农田，进行山水林田湖草系统治理。城市是这样，流域也是这样，任何一片国土都要这样，人自律发展、和谐发展、绿色发展，“生态流域”也就建成了。

王院士还强调，应该结合21世纪以来的大数据、云计算和物联网等技术手段，配合河长制，方方面面配合好，建设“智慧流域”。

顶层设计的8个维度

采访过程中，王浩院士谈起了我国流域水量的不均衡性：十大一级流域中的珠江流域、长江流域、东南诸河和西南诸河4个流域只占国土面积的36%，水量却占了全国的81%；相比之下，其他6个一级流域（淮河流域、黄河流域、海河流域、辽河流域、松花江流域和内陆河流域）占了国土面积的64%，水量却只占19%。南方水多，一排了之；北方水少，既怕旱也怕涝，调整工作必须更精细，难度远大于南方，此时从宏观上掌控全局显得尤为重要。

王院士引述习近平总书记在“十九大”报告中的说法来说明“生态流域”建设的必要性，即“人与自然是生命共同体，人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然。坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针。”“生态流域”建设要想更快更好地改善环境，王浩表示还得从顶层设计入手，为此他将“生态流域”的顶层设计分为8个维度：第一是“水安全”，要保障老百姓的生命财产安全；第二是“水资源”，即社会、经济可持续发展，做到水的供需平衡，饮用水要健康；第三是“水环境”，即治理黑臭河流，提升水质；第四是“水生态”，即水生植物系统、动物系统、微生物系统要均衡，做到生生不息；第五是“水景观”，要把滨河、滨湖所有滨水的地方建设成产业高地、人才高地，变成城市“橱窗”和城市景区；第六是“水文化”，传统的水文化如长江、黄河是母亲河，或老子《道德经》所述“上善若水”，新的水文化就是“山水林田湖草”，绿色发展、绿色生活、人水和谐；第七是“水管理”，即智慧水务、智慧流域，利用大数据、云计算、物联网等技术进行精细化管理；第八是“水经济”，如特色小镇，各种水景区的旅游，把傍水变成产业高地。

王浩强调，这8个维度分别对自然、人工的二元水循环进行综合调控。“对于自然水循环的调控，我们做到两条：保持它的产水量，保持先天的生态水文节律；把水的自然过程极值化给坦化，适合人类的需要。社会水循环的调控也要做到两条：要自律式地发展，尽可能少地从自然水循环中取水；用水、排水都不要把更多的污染排到自然水循环中，而是再生循环、污水处理。”

根本目标是实现三大平衡

王浩院士介绍说，西方走了200多年的工业化之路，一般一个特定时期以一种突出污染为主，人们便以一种主打技术应对。相比之下，我国改革开放40年来，要应对的污染在多样化程度和时间的集中程度上，要远高于西方国家，因此治理难度要大得多。

他认为城市水环境治理的根本目标是实现三大耦合平衡：第一个平衡是洪水水量的平衡，做到水量的下泄和分散滞留平衡；第二个平衡是单元、区域、流域的水污染产生和消减平衡；第三个平衡是雨水的控制量和城市乡村的利用量、回用量相平衡。

“原位生态修复”技术领跑世界

我国的“生态流域”建设和国外的流域治理哪些异同点呢？王浩表示，最大的不同点是中国的基本国情，包括上述自然环境和经济发展模式上的巨大差异。相同点很多，例如遏制自然水循环的极值性，增加水流的可再生性，大力提倡清洁生产、循环经济和绿色生活等。

建设“生态流域”，有哪些领域应做重点突破或研发呢？王浩认为，当下城市环境中的黑臭水体治理是一个难点和重点，为此需要过硬的技术手段进行破解。他回顾了城市黑臭河治理所采取的三代有代表性的技术手段。

“生态流域”建设要通过一系列措施，实现洪涝的海绵化、黑臭水的清洁化、雨水的资源化。

第一代技术是传统的疏通、种草和养鱼，动作大，成本高（平均约500元/平方米），造成的生态扰动极大。第二代使用的超级细菌吃脏东西很高效，但有些细菌是外来物种，有造成失态失衡的隐患，而且为了达到更好效果还要经常补充菌群，成本超过200元/平方米。

第三代就是王浩带领团队在江苏宜兴市开展的“原位生态修复”技术，这种修复方法以“工具酶”促进水体中原有的二三百种微生物大量繁殖，以消耗水中的氮磷钾等富营养化物质。这种方式的生态扰动最小，增加了水里的溶解氧，成本也比前两代技术便宜了一个数量级。“我们在全国进行的300多处实践表明，修复过程中黑臭水体透明度逐渐提高，阳光透进来了，底泥中的有机物不断减少，水草开始扎根，一条河就像一个天然的污水处理厂，河水各项指标持续变好，植物、动物、微生物系统相互依存，由此完成了河流水质的修复。这项技术可以说领跑世界。”王浩强调，在成本上该项修复技术也是最低的，仅45元/平方米。王浩强调，万事皆有两面性，其技术在处理氮元素方面很突出，但在处理磷元素过剩问题上还有不足，所以从长期看，要降低水中的磷含量，仍需要借助清淤手段。

王院士还介绍了其院士工作站掌握的一些污泥无害化的先进技术。污水处理厂的污泥产量大，含水量高，完全脱水很难，是目前环保处理上的一大难题。一些地区的处理方法甚至造成二次污染，如填埋后被雨水冲刷又泄漏到环境中。王浩院士工作站正在研究将污泥放进高温釜中，经过90分钟处理后变成生物炭的技术。“这个‘釜’就是一个碳汇生成装置——在极短的时间里，完成了地球上需要千百万年才能完成的煤炭生成的过程，其成效堪比营造碳汇林。”

编辑：蓝枫