劉永定：水環(huán)境和流域污染治理與生態(tài)修復——從滇池流域水環(huán)境治理談起
聚焦流域水環(huán)境綜合治理，引領城市水生態(tài)文明建設，“清華大學工程博士高峰論壇”——暨清華大學環(huán)境學院-北控水務流域水環(huán)境綜合治理國際研討會成功舉行。本次論壇由清華大學環(huán)境學院與北控水務主辦，國內外業(yè)界權威專家與會并發(fā)表主題發(fā)言，300多位環(huán)保領域從業(yè)者濟濟一堂，從國家政策、探索實踐、市場趨勢、技術創(chuàng)新等角度，一同探討流域水環(huán)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(huán)境生物學研究;涉及水體富營養(yǎng)化的成因與系統(tǒng)變化的基礎理論、有害藻華、環(huán)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(huán)境應急專家。
本次論壇上，劉教授的發(fā)言主題為《水環(huán)境和流域污染治理與生態(tài)修復——從滇池流域水環(huán)境治理談起》。
滇池治理20年
20年間狀態(tài)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(fā)了嚴重的藍藻水華，引起了國家與當?shù)卣母叨汝P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(tài)承載力和“環(huán)境容量”小;
生態(tài)系統(tǒng)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(wěn)向好，2015年滇池綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)與2010年比下降9.2%，從重度富營養(yǎng)轉為中度富營養(yǎng)，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(xiàn)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(xù)不斷地推進了環(huán)湖截污、交通污染控制、農業(yè)農村污染治理、入滇河道治理、生態(tài)清淤、節(jié)水工程等多項污染治理工程的建設與運行？梢哉f，云南省和昆明市統(tǒng)一思想、全流域治理、持續(xù)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(huán)湖基本建成以四個層次為主的截污治污系統(tǒng);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(xiàn)工程治理和管理上相結合;與此同時，生態(tài)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(fā)揮了良好的環(huán)境效益。
從科學技術角度看，滇池的治理帶來水質企穩(wěn)向好的過程也是國內和當?shù)囟嗉铱蒲袉挝还餐七M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(xiàn)水華控制和水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)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(wěn)態(tài)轉換理論和各態(tài)遍歷定律的水體環(huán)境-生態(tài)轉換過程的“階段論”
湖泊污染治理的每個階段、每個營養(yǎng)狀態(tài)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(jù)不同控制對象、采取不同措施，生態(tài)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(tǒng)治污。
水環(huán)境和流域綜合治理與管理
完整的概念與意義
流域系統(tǒng)是以水為載體、由若干要素以一定結構形式聯(lián)結構成的具有某種功能的有機整體。流域污染治理和生態(tài)修復是一個系統(tǒng)問題，是從水環(huán)境管理目標出發(fā)，基于土地利用格局，聯(lián)結自然生態(tài)系統(tǒng)和人類社會經濟、文化活動，通過結構(S)-行為(B)-功能(F)體現(xiàn)生物地球化學循環(huán)的“有組織的負責系統(tǒng)”，該定義闡釋了系統(tǒng)、要素、結構、功能四個概念，并表明了要素與要素，要素與系統(tǒng)，系統(tǒng)與環(huán)境之間的關系。
流域是有組織的復雜系統(tǒng)
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(tǒng)的時代。流域最重要的屬性便是其時間與空間的系統(tǒng)性，以及結構(S)-行為(B)-功能(F)的復雜性。因此，面對流域環(huán)境-生態(tài)開展治理修復，最重要的就是結合系統(tǒng)的結構、行為和功能結合，即確定其SBF框架。
根據(jù)復合系統(tǒng)理論，江湖流域系統(tǒng)屬于“有組織的復合系統(tǒng)”，沒有“紊亂的復合系統(tǒng)”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(huán)境治理和水生態(tài)修復的挑戰(zhàn)。該系統(tǒng)也遵循各態(tài)遍歷定律。因此劉教授認為，水環(huán)境治理的階段論不僅是策略更是規(guī)律。
流域污染治理模式與生態(tài)修復
“十三五”重點流域水環(huán)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(xiàn)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(tǒng)著手，開展十個方面的工作：
針對流域生態(tài)修復工作，劉教授也特別強調，生態(tài)系統(tǒng)變化和環(huán)境變化是同步發(fā)生的，應警惕“偽生態(tài)”、“半步生態(tài)”的思維，不應把生態(tài)僅僅做成綠色景觀，也不應停留在中間階段，而是根據(jù)不同地區(qū)的不同特點，建立多元的生態(tài)評價體系，從歷史發(fā)展和不同生態(tài)條件的角度，觀察生態(tài)文明建設的現(xiàn)實可能和發(fā)展目標，從而制訂科學的生態(tài)城市建設評價體系，講究區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控，講究綜合治理與自然修復結合，講究景觀建設與生態(tài)重構，堅定、逐步推進系統(tǒng)治理措施，最終達到健康生態(tài)。
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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