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劉永定:水環境和流域污染治理與生態修復——從滇池流域水環境治理談起

更新時間:2017-06-27 13:00 來源:清華大學環境學院 作者: 閱讀:2846 網友評論0

 聚焦流域水環境綜合治理,引領城市水生態文明建設,“清華大學工程博士高峰論壇”——暨清華大學環境學院-北控水務流域水環境綜合治理國際研討會成功舉行。本次論壇由清華大學環境學院與北控水務主辦,國內外業界權威專家與會并發表主題發言,300多位環保領域從業者濟濟一堂,從國家政策、探索實踐、市場趨勢、技術創新等角度,一同探討流域水環境綜合治理解決之道。  

劉永定先生  

 中科院水生生物研究所研究員,原常務副所長、黨委書記;國家有突出貢獻專家,國際宇航科學院院士。劉教授從事水生生物學和環境生物學研究;涉及水體富營養化的成因與系統變化的基礎理論、有害藻華、環境湖沼學、污染水體防治。曾任國家水體污染治理與控制重大科技專項(水專項)湖泊主題專家、國家環境應急專家。  

 本次論壇上,劉教授的發言主題為《水環境和流域污染治理與生態修復——從滇池流域水環境治理談起》。  

滇池治理20年  

20年間狀態比較  

 上世紀90年代初期,滇池水質還可滿足周邊民眾下水游泳、戲水等需求,但在不到10年的時間里,滇池污染程度迅速加劇,暴發了嚴重的藍藻水華,引起了國家與當地政府的高度關注,下定決心對滇池開展大力整治。溫家寶總理曾說三湖問題難點在滇池。滇池污染治理為什么難?總結起來,可以概括為以下幾點:  

湖泊萎縮,水面縮減;  

低緯度高海拔,位置獨特;  

位于城市下游,受納污染負荷重;  

水交換率低(約4年換水1次);  

生態承載力和“環境容量”小;  

生態系統嚴重受損,水生植被蓋度從上世紀80年代前的40%縮減到本世紀初的4%。  

 經過近20年的治理,目前滇池水質企穩向好,2015年滇池綜合營養狀態指數與2010年比下降9.2%,從重度富營養轉為中度富營養,2016年國家考核中入滇河道水質全部達標,滇池水質達到20年來最好水平,實現了"與湖爭水"向"還水于湖"的歷史性轉變,所取得的成就令人欣喜。  

滇池治理措施  

 昆明地處國家西南部,經濟上并不富裕,但政府、社會公眾與科研單位共同努力,從流域管理層面,持續不斷地推進了環湖截污、交通污染控制、農業農村污染治理、入滇河道治理、生態清淤、節水工程等多項污染治理工程的建設與運行。可以說,云南省和昆明市統一思想、全流域治理、持續推進、治管結合,是滇池治理20年取得明顯成效的原因。滇池治理措施涉及多個方面,例如:加大投資新建污水處理廠,由3座增加至12座;環湖基本建成以四個層次為主的截污治污系統;入滇84條支流逐步恢復“水清岸綠”,河道綜合整治成效明顯;切實貫徹“河長制”,實現工程治理和管理上相結合;與此同時,生態清淤削減內源污染,牛欄江補水工程建成顯著提高湖泊的水體交換率等一系列扎實的工程措施發揮了良好的環境效益。  

從科學技術角度看,滇池的治理帶來水質企穩向好的過程也是國內和當地多家科研單位共同推進科技進步的過程,治理思路從水體生產力控制藍藻水華入手,逐步實現水華控制和水生態系統的穩態轉換。滇池污染治理的實踐證明,按“階段論”的思路和流域綜合治理的技術路線,循序漸進,步步為營,是切合實際、扎實推進的可行之路(如下列圖表所示)。  

 圖:基于穩態轉換理論和各態遍歷定律的水體環境-生態轉換過程的“階段論”  

湖泊污染治理的每個階段、每個營養狀態均有不同的生物物種與之相匹配,因此湖泊污染治理在不同的階段需根據不同控制對象、采取不同措施,生態修復在湖泊演替的不同階段手段也會不同(下圖可為參考)。  

可以說近20年來,滇池從技術、管理多方面形成了針對湖泊流域的系統治污。  

水環境和流域綜合治理與管理  

完整的概念與意義  

 流域系統是以水為載體、由若干要素以一定結構形式聯結構成的具有某種功能的有機整體。流域污染治理和生態修復是一個系統問題,是從水環境管理目標出發,基于土地利用格局,聯結自然生態系統和人類社會經濟、文化活動,通過結構(S)-行為(B)-功能(F)體現生物地球化學循環的“有組織的負責系統”,該定義闡釋了系統、要素、結構、功能四個概念,并表明了要素與要素,要素與系統,系統與環境之間的關系。  

流域是有組織的復雜系統  

 也許日常生活中人們并不喜歡復雜,但21世紀不可避免地是一個認識和把握復雜系統的時代。流域最重要的屬性便是其時間與空間的系統性,以及結構(S)-行為(B)-功能(F)的復雜性。因此,面對流域環境-生態開展治理修復,最重要的就是結合系統的結構、行為和功能結合,即確定其SBF框架。  

 根據復合系統理論,江湖流域系統屬于“有組織的復合系統”,沒有“紊亂的復合系統”那么復雜。盡管如此,其復雜性也足以使人們耗費大量的人力物力來面對水環境治理和水生態修復的挑戰。該系統也遵循各態遍歷定律。因此劉教授認為,水環境治理的階段論不僅是策略更是規律。  

流域污染治理模式與生態修復  

 “十三五”重點流域水環境治理包括重要河流、重要湖庫、重大調水工程沿線、近岸海域以及城市黑臭水體五個方向。這個過程中,無論借鑒日本的、美國的、澳大利亞的模式,采用集中的、分散的或二者結合的手段,都需要認識到每條河流、每個流域的獨特性,遵循“現象大不同、技術有差異、原理須謹記、根本在流域”的原則,推解探索出中國模式。劉教授建議,從流域的類型、尺度和過程綜合考慮,可以從三級系統著手,開展十個方面的工作:  

 針對流域生態修復工作,劉教授也特別強調,生態系統變化和環境變化是同步發生的,應警惕“偽生態”、“半步生態”的思維,不應把生態僅僅做成綠色景觀,也不應停留在中間階段,而是根據不同地區的不同特點,建立多元的生態評價體系,從歷史發展和不同生態條件的角度,觀察生態文明建設的現實可能和發展目標,從而制訂科學的生態城市建設評價體系,講究區域聯防聯控,講究綜合治理與自然修復結合,講究景觀建設與生態重構,堅定、逐步推進系統治理措施,最終達到健康生態。  

最后,劉教授用伽利略的一句名言作為結束語:  

 科學的真理不應在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找,而應該在實驗中和以實驗為基礎的理論中去找。真正的哲學是寫在那本經常在我們眼前打開著的最偉大的書里面的。這本書就是宇宙,就是自然本身,人們必須去讀它。——伽利略

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