日前，中國科協(xié)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)學聯(lián)合體（以下簡稱聯(lián)合體）發(fā)布2020年度中國生態(tài)環(huán)境十大科技進展。
十大科技進展包括支撐碳達峰碳中和目標決策的我國長期低碳發(fā)展戰(zhàn)略研究、面向未來的中國污水處理概念廠創(chuàng)建、黃金航道開發(fā)與河流生態(tài)保護協(xié)同的理論與方法體系、大氣污染與氣候變化協(xié)同治理路徑優(yōu)化關鍵技術、生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值（GEP）核算方法與應用、國家地表水環(huán)境質量自動監(jiān)管關鍵技術與工程應用、第三次青藏高原科學試驗—邊界層與對流層觀測、發(fā)現(xiàn)“食用蔬菜和作物吸收微塑料的通道與機制”、流域農(nóng)業(yè)面源污染分區(qū)協(xié)同防控關鍵技術、新冠病毒氣溶膠采集與監(jiān)測的研究。
2020年度生態(tài)環(huán)境十大科技進展是由兩院院士和聯(lián)合體成員單位推薦，由15位院士專家組成評委會評議投票產(chǎn)生的。今年是連續(xù)第二年開展。2020年度入選的進展內(nèi)容涉及碳達峰碳中和、大氣污染防治、水環(huán)境保護、綠色GEP核算方法、新冠病毒監(jiān)測等生態(tài)環(huán)境領域的熱點問題，反映了我國生態(tài)環(huán)境科技領域前沿發(fā)展動態(tài)，在引領生態(tài)環(huán)境領域技術創(chuàng)新，鼓勵生態(tài)環(huán)境科學研究，營造社會創(chuàng)新氛圍，提高公眾環(huán)保意識方面起到了積極的作用，影響深遠、意義重大。
中國科協(xié)黨組成員、書記處書記呂昭平表示，2020年度生態(tài)環(huán)境十大科技進展的發(fā)布，既反映了我國生態(tài)環(huán)境科技領域的前沿發(fā)展水平，也展現(xiàn)了我國生態(tài)環(huán)境科技工作者努力耕耘奮力創(chuàng)新的風采，必將為我國生態(tài)環(huán)境保護和生態(tài)文明建設提供有力的科技支撐。
聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署UNEP駐華代表涂瑞和表示，第五屆聯(lián)合國環(huán)境大會通過了環(huán)境署提交的報告，指出氣候變化，生態(tài)系統(tǒng)退化，污染是全球環(huán)境面臨的三大危機?？茖W技術在應對三大全球環(huán)境危機方面發(fā)揮著很重要的作用。環(huán)境署將繼續(xù)支持各方合作，共同應對這三大危機，共建人與自然和諧的地球。
聯(lián)合體副主席、中國工程院院士張遠航介紹了生態(tài)環(huán)境十大科技進展遴選情況。發(fā)布會上，聯(lián)合體還與美團舉行了“科創(chuàng)中國-美團青山環(huán)?？萍紕?chuàng)新示范項目”簽約儀式。
附：2020年度中國生態(tài)環(huán)境十大科技進展
01、支撐碳達峰碳中和目標決策的我國長期低碳發(fā)展戰(zhàn)略研究
該研究首次全面系統(tǒng)地提出了包含碳中和目標在內(nèi)的四種長期發(fā)展情景下的轉型路徑及其碳排放路徑、技術需求、經(jīng)濟成本和環(huán)境影響的定量評價，揭示了轉型目標、行動時機和措施力度與轉型效果及其經(jīng)濟成本間的綜合作用機制和規(guī)律，闡釋了我國同時實現(xiàn)新時代社會主義現(xiàn)代化建設目標與《巴黎協(xié)定》下控制全球溫升目標的一致性，提出了實現(xiàn)碳達峰碳中和的路徑選擇建議。
02、面向未來的中國污水處理概念廠創(chuàng)建
概念廠技術團隊構建了包括四十余項核心關鍵技術的技術體系，包括：高效極限脫氮除磷技術（LOT）、紫外催化高級氧化(UV/AOP)新興污染物氧化阻斷集成技術與裝備、高干厭氧為核心的有機固廢能量高效回收與資源深度轉化集成技術與裝備、以再生水為單一水源的大尺度水環(huán)境構建技術、污水處理設施生態(tài)綜合體構建理念與技術等。
03、黃金航道開發(fā)與河流生態(tài)保護協(xié)同的理論與方法體系
項目研究過程中，探索了全球黃金航道的可持續(xù)發(fā)展之路，構建了基于航道自然和社會經(jīng)濟雙重屬性的黃金航道識別方法；提出了黃金航道發(fā)展三階段理論，構建了長江黃金航道評價方法體系，建立了河流全要素監(jiān)測-檢測方法體系，揭示了長江全物質通量變化的驅動機制，提出了生態(tài)航道規(guī)劃、建設、運營、維護全過程開展長期生態(tài)環(huán)境監(jiān)察與審核的方案。
04、大氣污染與氣候變化協(xié)同治理路徑優(yōu)化關鍵技術
團隊在三個方面取得重大突破：開發(fā)了排放源強對經(jīng)濟、能源、治理措施的動態(tài)響應模型，建立了面向詳細行業(yè)和技術的多尺度耦合大氣污染物與溫室氣體源排放清單；開發(fā)了環(huán)境空氣質量對分行業(yè)分物種排放控制措施的實時響應模型，突破了大氣環(huán)境質量改善目標下污染物減排量的反算技術；構建了能源經(jīng)濟-空氣質量-氣候健康的跨學科綜合評估模型，實現(xiàn)了大氣污染與氣候變化協(xié)同治理措施的成本效益評估和路徑優(yōu)化，評估了實現(xiàn)空氣質量達標路徑下溫室氣體的協(xié)同減排效益，量化了低碳能源政策的健康和氣候影響。
05、生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值（GEP）核算方法與應用
GEP核算可以定量揭示生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務提供者與受益者之間的生態(tài)關聯(lián)，并能為生態(tài)保護成效評估、生態(tài)補償政策制訂，以及將生態(tài)效益納入經(jīng)濟社會評價體系提供科學依據(jù)。GEP的概念2020年被聯(lián)合國統(tǒng)計署采納為生態(tài)系統(tǒng)核算指標之一，GEP核算方法受到廣泛關注和應用，目前有青海、貴州、海南等23個市（州、盟）以及100多個縣（市、區(qū)）的GEP核算及其應用試點。完成了2015-2019年覆蓋31省區(qū)市的GEP核算以及2017年度覆蓋179個國家的全球GEP核算，發(fā)布了《陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值（GEP）核算技術指南》。
06、國家地表水環(huán)境質量自動監(jiān)管關鍵技術與工程應用
項目組研究構建了自動監(jiān)管技術體系并進行了工程應用與推廣，主要取得以下創(chuàng)新成果：率先將質控關鍵環(huán)節(jié)實現(xiàn)了自動化，質控技術手段不斷完善、時效性大幅度提高；首次研發(fā)了國家水環(huán)境自動監(jiān)測信息管理應用系統(tǒng)，實現(xiàn)了監(jiān)測全過程留痕，實現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的自動預審、智能審核；首次系統(tǒng)建立了國家地表水環(huán)境自動監(jiān)管規(guī)范化、標準化技術體系，支撐了國家水質自動監(jiān)測網(wǎng)絡的建設和運行管理。
07、第三次青藏高原科學試驗--邊界層與對流層觀測
該項目揭示出夏季青藏高原低溫環(huán)境下獨特的陸面-邊界層-對流層云降水物理特征以及青藏高原通過全球大尺度垂直環(huán)流和遙相關產(chǎn)生的全球氣候效應；提出用最大熵增模型降低數(shù)值預報模式在青藏高原及周邊地區(qū)冷偏差的觀點，通過改進高原地區(qū)陸面模式物理過程參數(shù)化方法及同化技術明顯提升了數(shù)值預報模式在青藏高原及下游地區(qū)的降水模擬能力。
08、發(fā)現(xiàn)食用蔬菜和作物吸收微塑料的通道與機制
該項目的主要成果包括：營養(yǎng)液培養(yǎng)條件下0.2 μm聚苯乙烯微球可被生菜根部大量吸收和富集，并從根部向地上遷移, 積累和分布在可被直接食用的莖葉之中；亞微米級甚至是微米級的塑料顆粒都可以穿透小麥和生菜根系進入植物體，在蒸騰拉力的作用下，通過導管系統(tǒng)隨水流和營養(yǎng)流進入作物地上部；發(fā)現(xiàn)一種塑料顆粒進入植物體的通道與機制，在植物新生側根邊緣存在狹小的縫隙，塑料顆?？梢酝ㄟ^該“通道”跨過屏障而進入根部木質部導管并進一步傳輸?shù)角o葉組織。
09、流域農(nóng)業(yè)面源污染分區(qū)協(xié)同防控
本項目取得3方面創(chuàng)新：創(chuàng)建了流域農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測方法和防控理論；突破了污染治理與資源利用結合的關鍵技術；創(chuàng)新了大理模式、興山模式和宜興模式等農(nóng)業(yè)面源污染防控技術模式并制定了3項農(nóng)業(yè)行業(yè)標準。研究成果已列入國家面源污染防治規(guī)劃，并推廣應用到118個國家面源污染治理項目縣。
10、新冠病毒氣溶膠采集與監(jiān)測的研究
研究獲得了氣溶膠傳播新冠病毒的直接證據(jù)：創(chuàng)建了現(xiàn)場空氣中新冠病毒快速檢測系統(tǒng)Air-nCov-Watch（ACW），無需人員進入被測環(huán)境即可進行程序化掃描式地采集氣溶膠樣本；（2）利用自主研發(fā)的呼出氣采集系統(tǒng)，揭示了人體呼吸也是新冠肺炎傳播的重要方式。ACW在新冠肺炎疫情防控中發(fā)揮了突出作用，研究成果為全世界科學防控氣溶膠傳播新冠肺炎疫情提供了重要的科學依據(jù)。
相關鏈接：何為“面向未來的中國污水處理概念廠”？
2014年1月7日，中國工程院院士、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員、清華大學環(huán)境學院特聘教授曲久輝，清華大學環(huán)境學院教授王凱軍，中國人民大學環(huán)境學院教授王洪臣，清華大學環(huán)境學院教授余剛，中國21世紀議程管理中心副主任柯兵，中國科學技術大學環(huán)境科學與工程系教授俞漢青等6位專家在中國環(huán)境報首發(fā)《建設面向未來的中國污水處理概念廠》一文，第一次向全社會傳遞了未來有引領性的污水處理廠應該“水質永續(xù)、能量自給、資源循環(huán)、環(huán)境友好”，設想用5年左右時間，建設一座（批）面向2030-2040年、具備一定規(guī)模的城市污水處理廠。
自此，建設面向未來的中國污水處理概念廠的想法在業(yè)界引起強烈反響。2014年-2021年，7年過去了，幾經(jīng)曲折后污水處理概念廠已見雛形，承載概念夢想的宜興概念廠將于今年年中建成投運。
回顧百年來發(fā)展歷程，污水處理對改善人居環(huán)境，推動人類文明進步作出了巨大貢獻。今年迎來“百年誕辰”的活性污泥法，長期、有效地遏制了水污染物排放，至今仍是污水處理系統(tǒng)的“中流砥柱”。上世紀60年代，美國提出了具有超前思維的“21世紀水廠”概念，將污水處理標準提升至飲用水標準，對行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。沿此思路，在本世紀初，新加坡提出了“NEWater”概念，通過傳統(tǒng)生物處理加雙膜法，實現(xiàn)了污水到飲用水的深度再生，帶動了本國水業(yè)跨躍式發(fā)展，使其一躍成為世界性水務“理念”中心。
隨著環(huán)境污染、氣候變化、能源危機以及資源枯竭等人類面臨的重大問題日益突顯，近幾年國際污水處理行業(yè)出現(xiàn)了以下三個明顯趨勢：
污染物削減功能被進一步強化。一方面，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，污染強度不斷增大，污染物種類日趨復雜；另一方面，隨著公眾環(huán)境意識增強，水環(huán)境質量要求不斷提高。為應對這一局面，城市污水處理不斷提標改造成為必然趨勢。發(fā)達國家在強化傳統(tǒng)有機污染物去除的同時，生物脫氮除磷（BNR）總體上在朝著強化脫氮除磷（ENR）方向發(fā)展，有些地區(qū)甚至達到了技術極限（LOT）水平。為應對內(nèi)分泌干擾物（EDCs）、藥物和個人護理品（PPCPs）等新興污染物，臭氧氧化和光催化氧化等高級氧化技術也已在污水處理領域得以規(guī)?；瘧?。
以提高能源自給率為目標的提效改造進展迅速。應對氣候變化和能源危機要求城市污水處理必須節(jié)能降耗，并開發(fā)能源提高能源自給率，實現(xiàn)低碳污水處理。城市污水處理是高能耗行業(yè)，美國城市污水處理電耗占全社會總電耗的3%以上；然而，城市污水中又蘊含著巨大潛能。據(jù)估計，污水所含潛在能量是處理污水能耗的10倍，全球每日產(chǎn)生的污水潛在能量約相當于一億噸標準燃油，污水潛在能量開發(fā)可解決社會總電耗的10%?；跉W洲經(jīng)驗，在提效改造的基礎上，僅以高效厭氧消化等成熟技術進行能量回收，污水處理能源自給率就可達到60%以上，有的處理廠甚至實現(xiàn)了完全能源自給。
污水處理過程的資源回收引起重視。城市污水處理將成為資源循環(huán)利用的重要載體。除水資源循環(huán)利用外，污水處理過程還可實現(xiàn)有機質及磷等資源的循環(huán)利用。特別是磷，全球磷資源行將枯竭，中國儲量也只能有效供給20~50年。因此，構建磷素的持續(xù)循環(huán)體系引起重視，而城市污水處理將是實現(xiàn)磷循環(huán)的重要途徑。日本相關機構曾經(jīng)測算，如將污水中的磷（每年5萬噸）加以回收，可解決本國磷礦石進口量的20%。
1984年，中國第一座大型污水處理廠在天津建成并投入運行。此后，經(jīng)過三十年的發(fā)展，中國污水處理事業(yè)快速發(fā)展，取得了巨大成就。截至2013年，全國建成并投入運行了3500多座縣級以上污水處理廠，日總處理能力達到1.4億m3，已與美國基本相當，為遏制水污染加劇的態(tài)勢發(fā)揮了關鍵作用。然而，每個行業(yè)都難以跨越歷史，污水處理行業(yè)高速取得的巨大成就之下也同樣隱存著短視、粗放乃至劣質。面向未來，我們必須進行反思。
首先，污水處理行業(yè)作為“綠色家族”的天生一員，卻與可持續(xù)發(fā)展理念漸行漸遠。我國絕大部分目污水處理廠取消了初沉池設計，大量采用了延時曝氣等高能耗工藝，以高能耗為代價實現(xiàn)的污染物削減與減排，形成了“減排污染物、增排溫室氣體”的尷尬局面。我國現(xiàn)有處理廠設置厭氧消化設施的數(shù)量不足3%，在硬件上直接否定了污水潛能的開發(fā)利用。更應引起注意的是：新設施的建設幾乎都還在以厭氧消化管理復雜、我國污泥有機質含量低等不成立的說法為理由，在可研階段就直接剔除厭氧消化工藝。近兩年，西方污水處理廠提效改造已經(jīng)成為與提標改造必須同步進行的過程，而“提效改造”在我國業(yè)內(nèi)卻還是個“生詞”。在資源回收方向，我國污水處理行業(yè)的具體行動更是幾近空白。
其次，污水處理缺乏面向水環(huán)境多樣化需求的科學水質標準。中國幅員遼闊，各地水環(huán)境特征差別大。目前的出水水質標準采用“一刀切”方式，沒有顧及地域不同和經(jīng)濟發(fā)展不平衡等重大差異性問題，不利于生態(tài)敏感地區(qū)的水質保護以及缺水地區(qū)的水資源問題的根本解決，在環(huán)境保護的天平上失去了應有的份量。
再次，實踐中缺乏對人與自然和諧共處的思考與追求。一是污水處理廠產(chǎn)生的污泥與自然環(huán)境不和諧。城市污水處理產(chǎn)生的大量污泥沒有安全、妥善地融入自然循環(huán)，對環(huán)境造成嚴重隱患，污泥中營養(yǎng)物也沒有得到有效利用。二是污水處理廠與周邊社會環(huán)境不和諧。伴隨城鎮(zhèn)化，很多污水處理廠已被圍入居民社區(qū)，周邊公眾對污水處理過程所產(chǎn)生的惡臭和噪聲積怨頗深，已經(jīng)成為不容忽視的環(huán)境問題。
我們認為，隨著水污染控制工作的不斷深入和城鎮(zhèn)化進程推進，我國城鎮(zhèn)污水處理設施建設還將持續(xù)高速發(fā)展，并有可能在未來10年內(nèi)完成城鎮(zhèn)污水處理設施的基本建設任務。但是，基本建設完成并不意味著發(fā)展停滯。中央城鎮(zhèn)化工作會議已將能源利用效率、環(huán)境質量等列入新時期城鎮(zhèn)化的重要內(nèi)涵，包括提標和提效的提升改造將是污水處理的一個長期任務。這些預示著，中國城市污水處理事業(yè)將迎來以可持續(xù)發(fā)展為核心的全新時期，在相當長一段時期內(nèi)，中國仍將是世界上最大的污水處理市場。
在關系污水處理事業(yè)未來的關鍵時刻，迫切需要在激發(fā)各方智慧、凝聚行業(yè)共識、明晰發(fā)展方向的前提之下，調(diào)動一切積極因素，建設一座（批）面向未來的污水處理廠，成為中國的“21世紀”和“NEWater”，引領國際污水處理的未來。這樣的污水處理廠，我們稱之為“中國污水處理概念廠”。
我們的設想是：用5年左右時間，建設一座（批）面向2030年、具備一定規(guī)模的城市污水處理廠。它應該是綠色的，是低碳的，能夠真正體現(xiàn)出可持續(xù)發(fā)展這一普世理念。同時，中國污水處理概念廠還應集中展示已經(jīng)和即將工程化的全球先進技術，引領我國污水處理事業(yè)走向世界前列。
這些認識決定了概念廠籌建時間會比較長，并且是一個重要的巨大價值創(chuàng)造過程。盡管我們在城市污水處理及環(huán)境保護領域有過多年的科學研究、工程實踐及相關管理工作的經(jīng)驗，但通過一般的討論還遠不能為概念廠畫出具象，需要更多方面的參與、更長時間的探索、更多維視角的勾畫。通過幾次研討，我們初步認同概念廠應包含但不限于以下四個方向的追求：
1. 使出水水質滿足水環(huán)境變化和水資源可持續(xù)循環(huán)利用的需要
出水水質標準無疑是污水處理廠建設者的首要考慮。我們認為應包含面向水環(huán)境保護需求和面向水資源可持續(xù)循環(huán)利用的兩類標準。
其中，第一類是指根據(jù)當?shù)丨h(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展要求而需達到的出水水質標準，應在頂層設計、長遠規(guī)劃的基礎上提出。
第二類是完全滿足水資源循環(huán)利用的標準，使污水從根本上實現(xiàn)再生，這類標準應考慮對包括新興污染物在內(nèi)的有毒有害污染物的深度去除，對缺水地區(qū)的水生態(tài)安全發(fā)揮保障作用。
2. 大幅提高污水處理廠能源自給率，在有適度外源有機廢物協(xié)同處理的情況下，做到零能耗。
如前所述，發(fā)達國家污水處理能耗已占全社會能耗的3%左右，是節(jié)能降耗的重要領域。我國污水處理廠的建設運營普遍粗放低效，節(jié)能空間更為巨大。
污水中的有機物富含能源，合理利用通常能滿足污水處理廠能耗的1/3到1/2；另一方面，污水處理新工藝、新技術、新裝備以及運營方式也有廣泛的節(jié)能效果。污水處理廠的大面積占地也為太陽能利用提供了可用空間。合理集成以上節(jié)能途徑，概念廠將實現(xiàn)在目前污水處理耗能基礎上普遍節(jié)能50%以上，在具備有機物外源時做到能源自給。沿著概念廠的方向，有望為整個社會減少1%的能耗。
3. 追求物質合理循環(huán)，減少對外部化學品的依賴與消耗
污水處理廠產(chǎn)生的物質（污泥）最終需走向社會或自然。概念廠應根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，在城市長遠發(fā)展視角下選擇合理處置方式，使污泥最終達到無害化、資源化的目的?；瘜W品的使用間接地增加了污水處理廠資源消耗，也提高了污水排放的生態(tài)風險。
因此，概念廠將在最大程度上降低對外部化學品的依賴與消耗，在更廣意義上減少對社會總體資源與能源消耗，并降低化學品的引入對污水處理廠出水、出泥帶來的環(huán)境風險。
4. 建設感官舒適、建筑和諧、環(huán)境互通、社區(qū)友好的污水處理廠
首先要做到出水、出料、出氣等所有的排出物對生態(tài)環(huán)境安全，并用多種方式展示和溝通這種安全狀態(tài)。在此基礎上要追求感官舒適、建筑和諧、環(huán)境互通，從而做到和周邊社會的心理互信。土地是我國最寶貴最緊缺的資源，但是，我們認為未來的污水處理廠最重要的并不只是多么注意它本身的節(jié)約用地，而是必須做到不影響周邊土地的使用功能，這可能比它的投資節(jié)省效益重要十倍，乃至百倍。
為實現(xiàn)以上追求，我們首先應該徹底跳出現(xiàn)有污水處理技術工藝框框，系統(tǒng)地認真地研究目前國際上的新工藝、新技術、新材料、新裝備的研究與應用進展，預判未來數(shù)年可能實現(xiàn)的突破，為城市污水處理做一次重新的系統(tǒng)勾畫。作為現(xiàn)代城市重要的基礎設施，污水處理廠也不應只是技術專家和工程師考慮的事情。應該組織政府官員、民眾、工程師、建筑師、規(guī)劃師討論、參觀、模擬，為未來城市污水處理廠探尋和構建有整體共識的范式。
文章來源: 光明網(wǎng)、中國環(huán)境報
