專家稱中國應及早部署水科學戰略研究
“開發水資源、治理污水是一項極為龐大艱巨的工作，絕對不是僅靠一些科研人員的努力就能達成目標的。治理污水是發展中國家亟待解決的大問題。而中國位居發展中國家之首，有責任在這方面作出貢獻。”近日，美國加州大學伯克利分校物理系教授、美國科學院院士、中國科學院外籍院士沈元壤向中科院遞交了一份關于開展水科學戰略研究的建議書。中國應及早部署以解決水危機為長期目標的多學科交叉的水科學戰略研究。”沈元壤對記者表示，“在世界大部分地區，水危機將比能源危機爆發得更早。”
科學家建議：中國應及早部署水科學戰略研究
目前的技術體系無法滿足需求
水危機，主要是指生活所需潔凈水的缺乏。聯合國最近的報告指出，20年內水危機必然爆發，這將對中國及發展中國家的經濟和生活環境造成極大影響。沈元壤認為，雖然現在已經有很成熟的污水過濾、海水變淡水等工業技術，但在效率、價格等方面還亟待改善。中科院生態環境研究中心研究員潘綱在接受《科學時報》采訪時也表示了同樣擔憂：盡管近年來國家在水污染治理方面投入了巨大的財力、人力、物力，但現有水質改善及天然水體修復技術大都是在傳統的理論框架下改進或組合，在成本、效果和效率上還遠不能滿足水質危機高效控制的國家需求。
潘綱以湖泊治理為例介紹，由于近年來我國湖泊受人類活動的影響劇烈，污染控制和綜合流域管理越來越被公認為治理湖泊的首要任務。“有些人認為，現有的湖泊治理技術不會在技術原理上有大的發展，主要是傳統技術的集成和組合，但實際上有些現有技術從原理上就存在著規模、生態安全和效率等方面的局限性，難以滿足大面積、高效率、低成本的湖泊治理實際需求。”2008年，國務院批準國家發改委提出的1300億元的太湖流域治理項目，滇池污染治理到2012年也計劃投入1000多億元。但據專家預測，像太湖、滇池這樣的大型湖泊，即使實現了零污染排放，也至少需要幾十年才能恢復健康的水生態系統。
“如果從多學科交叉的基礎研究上提出解決現有技術原理固有缺陷的新原理，則有可能在搞好綜合流域管理的同時，大大加速湖泊治理的進程。”潘綱說。多年從事水的表面及界面科研工作的沈元壤，還參加了美國國家科學基金會（NSF）水純化科研中心的團隊，對水的研究問題逐漸形成了自己的看法。他以污水處理為例介紹，處理污水主要是將水中有害的無機有機雜質、病菌等清除或變成無害。用的方法一般有化學處理、光催化作用、蒸餾、過濾等。
“需要由科研來解決的問題是，如何用更少的能量、更少的費用凈化污水，取得更多可飲可用的水。”沈元壤認為，這些問題牽涉到物理、化學、生物、材料、工程等各方面科研的結合。2008年第452期《自然》上一篇題為“ScienceandTechnologyforWaterPurificationinthecomingDecades”的文章，對目前污水凈化的應用科研情況也有相當清楚的描述，文章指出了當前污水處理問題的癥結所在，即研究的進展往往受阻于對材料、物化機理等基礎研究的認識不夠，也就是應用科研還需要基礎科研的輔助。
缺乏整體性研究計劃
英國政府首席科技顧問約翰·貝丁頓3月31日在中國農業科學研究院的主題演講中就發出警告：到2030年，全球能源需求將增長50%，食物需求將增長50%，水資源需求將增長30%。一場世界性的食品、水資源和能源危機可能很快就會到來。正是基于水資源的重要性和水資源危機的緊迫性，世界各國在加強水研究方面都不遺余力，像西方國家在水的基礎科研方面長期以來就有很大的投入。但遺憾的是，西方國家至今也沒有一個整體性的研究計劃。
更令沈元壤擔憂的地方是：“至今人們對水的基本結構及性質仍不很清楚。”另一方面，水的基礎科研與應用科研結合也不夠緊密，對促進開發治理污水的新技術還沒有起到應有的作用。至于應用科研方面，也沒有很強的整體計劃。此外，美國能源部（DOE）還明確表示，對水的科研不重點支持。美國NSF也只以10年為期資助了一個主題為水純化的科研中心，規模很小，影響也十分有限。
沈元壤認為，西方國家沒有水研究方面的整體性計劃很容易理解，因為對西方國家而言，水資源還不是一個緊迫的問題，不需要作為國家重要戰略來考慮。因此，目前國外在水方面的研究仍處于一種自發和零散的狀態，這使中國沒有現成的經驗與技術體系可以借鑒。
不過，水資源危機不僅對我國可持續發展是一個挑戰，同時對我國科學體系的發展也是一個難得的機遇。潘綱建議，我國應及早部署、建立多學科交叉的水科學綜合研究平臺，適時進行國家級戰略部署，有效地整合我國在各個學科已有的優秀科技人才，以使我國的水科學、水技術領域走在世界前列，為高效解決水危機這樣的重大國家需求提供科技支撐。
元壤指出，中國如想在水的科學研究方面獲得成功，必須有一個完善的中長期計劃，建立一個跨學科的強有力的科研團隊——成員需來自不同的有關學科，基礎與應用基礎科研按比例并重，互相之間能緊密合作，有意共同努力邁向改善污水處理方法的重大目標。
“如果政府有完善的計劃，領導持續強力投入水的科研，我國科學家有可能在這一領域超越世界，成為真正的先驅者。”沈元壤認為，由于水科學還直接牽涉到能源問題（如發電廠需要水冷卻，陽光可以分解水為氫和氧等問題）、材料科學、環境科學（如水在自然界如何溶解礦物質、傳遞營養等問題）、生命科學等重要領域，水科學的研究也會帶動中國其他許多前沿學科的發展。
建立多學科交叉的水科學研究平臺
2008年，潘綱所帶領的團隊提出的水華與湖泊綜合治理技術順利通過了在無錫太湖示范工程的驗收，無錫市將該技術作為今后無錫太湖水華控制的重要技術之一。
記者在潘綱的電腦中看到了這項技術在無錫太湖現場示范的系列圖片：通過一次性噴灑經過改性的當地土壤材料，湖泊里的水華就可以被清除，水質逐漸變清，水體和底質的厭氧狀態可以被快速修復，這又為沉水植被修復創造了條件。
據悉，這一新原理可望突破現有湖泊治理技術在效率、成本、生態安全、多功效等方面的瓶頸限制，使水華和湖泊的原位治理實現大規模機械化操作。幾艘基于該技術的自動化噴灑船即可實現近百平方公里水域水華災害的有效控制。
“我們正是從多學科交叉的前沿基礎研究中提出與現有技術體系不同的研發方向，從而實現技術和工程上的突破。”潘綱說，研究人員根據表面科學中的新原理、新方法，通過添加微量的天然物質對固體表面進行一系列的改性，使取自任一湖泊岸邊的土壤變成水華清除和湖泊修復的高效、廉價的生態型材料。
"通過這個例子可以看出，基于化學、物理、環境、生態等多學科交叉的基礎研究，有可能為發展突破性的水質改善技術開辟重要的研發方向。”潘綱說，水危機是宏觀尺度上的問題，但要克服現有技術體系的局限，推動相關技術的革命性發展，往往需要深入開展基礎層面的科學研究。
潘綱說，事實上，我國在水科學的研究領域已經涌現出了不少一流水平的基礎研究成果，但長期以來由于傳統研究體制的限制，沒能形成一個多學科交叉的水科學技術綜合研究平臺，使這些基礎研究成果尚未在解決水危機這樣的重大國家需求方面發揮應有的重要作用。
2008年11月，以“水科學研究中的若干基礎前沿問題”為主題的香山科學會議第334次學術討論會在京舉行，與會專家不約而同地提出了我國應建立多學科交叉的水科學綜合研究平臺的建議。
“必須從國家層面進行戰略部署，探索多學科交叉的研發模式，才有可能提出更有效的原理與技術，維持國民經濟的可持續發展。”潘綱說。而水科學的基礎研究只有在國家層面，在政策性的戰略部署與引導之下進行，才能突破現有的概念，使涉及水的技術領域產生根本性的變革，產生新的發展方向，使我國水科學的研究從原有的“消防員”式的解決迫在眉睫的短期問題，過渡到具有前瞻性規劃的科學發展軌道上來。
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