霍守亮,張含笑,金小偉,曹曉峰,吳豐昌
(1.中國環(huán)境科學研究院,北京 100012;2.環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室,北京 100012;3.中國環(huán)境監(jiān)測總站,北京 100012;4.清華大學水質與水生態(tài)研究中心,北京 100084)
水生態(tài)環(huán)境安全是我國實現(xiàn)2035年“生態(tài)環(huán)境質量根本好轉和生態(tài)文明建設”國家目標的重要保障,也是長江大保護、黃河流域生態(tài)保護、京津冀協(xié)同發(fā)展等國家戰(zhàn)略的重大需求[1,2]。我國不斷統(tǒng)籌推進“五位一體”總體布局,將生態(tài)環(huán)境保護擺在了更加重要的戰(zhàn)略位置;自2015年4月國務院發(fā)布實施《水污染防治行動計劃》以來,以改善水環(huán)境質量為核心,出臺配套政策措施,加快推進水污染治理,全國水生態(tài)環(huán)境明顯改善,人民群眾獲得感顯著增強[3~7]。
國家科技重大專項、重點研發(fā)計劃等的實施為我國水環(huán)境質量改善、“三河三湖”等重點流域水質由不斷惡化轉為持續(xù)向好、讓老百姓喝上放心水提供了強有力的技術支撐。當前,我國水生態(tài)環(huán)境形勢依然嚴峻,水體富營養(yǎng)化、飲用水源地污染、地下水與近海海域污染、新污染物、生態(tài)用水短缺等水生態(tài)環(huán)境問題未得到根本解決,水資源、水環(huán)境和水生態(tài)問題仍是區(qū)域高質量發(fā)展的最大短板,“三水共治”處于壓力疊加、負重前行的關鍵期[8~15]。
本文緊密圍繞長江大保護、黃河流域生態(tài)保護、京津冀協(xié)同發(fā)展等重大戰(zhàn)略需求,針對我國生態(tài)文明建設過程中水生態(tài)環(huán)境安全保障的突出問題,系統(tǒng)解析我國水生態(tài)環(huán)境總體形勢,提出我國水生態(tài)環(huán)境安全保障的戰(zhàn)略思路和指導原則,形成我國水生態(tài)環(huán)境安全保障的對策建議以及重大科技工程建議。
目前,全國七大流域化學需氧量和氨氮等常規(guī)污染得到了有效遏制,污染治理成效明顯,水污染加劇的態(tài)勢有了明顯改善,全國地表水中的優(yōu)良水質斷面比例不斷增加。2021年,在3641個國家地表水考核斷面中,水質優(yōu)良(I~Ⅲ類)斷面比例為84.9%,與2020年相比上升了1.5個百分點;劣V類斷面比例為1.2%[5]?!笆濉币詠恚R?guī)污染物控制效果明顯,但總磷、總氮等污染問題開始突出。然而,在《地表水環(huán)境質量標準》(GB 3838—2002,以下簡稱《標準》)中,河流水體沒有總氮標準,總氮指標也不是約束性指標,我國河流總氮濃度較高。
2021年,在我國監(jiān)測的210個重點湖庫中,水質優(yōu)良(I~Ⅲ類)的湖庫個數(shù)占比為72.9%,同比下降0.9個百分點;劣V類水質的湖庫個數(shù)占比為5.2%,同比持平,主要污染指標為總磷、化學需氧量和高錳酸鹽指數(shù)。在209個監(jiān)測營養(yǎng)狀態(tài)的湖庫中,中度富營養(yǎng)的湖庫有9個,占比為4.3%;輕度富營養(yǎng)的湖庫有48個,占比為23%;其余湖庫為中營養(yǎng)或貧營養(yǎng)狀態(tài)[5]。全國湖庫水質總體進一步改善,但藻類生物量逐年升高;太湖、巢湖以及滇池的氮磷含量逐漸降低,但水華發(fā)生頻率和范圍未明顯改善。
2021年,在監(jiān)測的230個入海河流國家考核斷面中,I~Ⅲ類水質斷面占比為71.7%,比2020年上升4.5個百分點;劣V類水質斷面占比為0.4%,比2020年下降0.9個百分點。主要超標指標為化學需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、總磷和氨氮[5]。河口缺氧問題嚴重,渤海灣、長江入海口和珠江入??谟杉竟?jié)性大面積缺氧逐步發(fā)展為長年缺氧。
2021年,監(jiān)測的876個地級及以上城市在用集中式生活飲用水水源斷面點位中,全年均達標的有825個,占比為94.2%[5]。但是,飲用水源地檢出的新型污染物不斷涌現(xiàn),區(qū)域水生態(tài)、人體健康和飲用水安全存在風險,發(fā)現(xiàn)飲用水中存在標準外的農藥、高氯酸鹽、全氟化合物、亞硝胺類、內分泌干擾物、抗生素等新型污染物。農村飲用水水源受農業(yè)面源污染、生活污染、垃圾污染等影響,存在突發(fā)性安全隱患。我國不少化工、石化等重污染行業(yè)布局在江河沿岸,由于一些企業(yè)建廠早、設備陳舊、管理落后,水污染事故安全隱患大,對飲用水源地造成潛在威脅。
我國水資源可利用量約為8.14×1011m3,2020年國內用水總量約為6.7×1011m3,約占水資源可開發(fā)利用量的82%。水資源的過度開發(fā)以及全球氣候變化影響致使生態(tài)用水被擠占、河流干枯、濕地退化、灘涂消失、流域生態(tài)功能嚴重失調等水資源問題。水資源時空分布不均,供需矛盾突出;地下水超采嚴重,地下水超采引發(fā)地面沉降;具有重要生態(tài)屏障作用的干旱半干旱地區(qū)湖泊由于生態(tài)用水短缺,萎縮嚴重。
當前,流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)管的約束性指標為化學需氧量和氨氮,總氮、總磷等關鍵水生態(tài)環(huán)境指標未納入約束性指標。而氮磷是地表水體藻類生產(chǎn)力的基本營養(yǎng)元素,是導致湖泊、水庫、河口和近岸海域富營養(yǎng)化的關鍵因素。流域關鍵水環(huán)境指標中氮磷總量控制指標、分區(qū)營養(yǎng)物標準體系的缺失,無法從根本上控制不同類型水體的氮磷污染負荷,不能有效指導流域從源頭、過程和末端削減氮磷量和入水體量,導致湖泊、水庫、河口和近岸海域設定的富營養(yǎng)化控制目標不科學,未能有效控制水體富營養(yǎng)化。
《標準》依據(jù)水域環(huán)境功能和保護目標將水體劃分為五類?!稑藴省分械捻椖抗灿?09項,包括基本項目24項、集中式生活飲用水地表水源地補充項目5項以及特定項目80項。當前,《標準》已實施20年,對于新時代水生態(tài)環(huán)保提出的新目標要求,已設定的污染物指標數(shù)量和標準限值與現(xiàn)實需要存在諸多不適應的問題,如標準限值的水質基準研究支撐不足、各功能水體與水質要求對應性不強、功能指標重污染防治而輕生態(tài)保護、部分污染物項目和限值缺失或陳舊、標準值未體現(xiàn)空間差異性等。此外,《標準》缺乏對河流中總氮的標準限值,缺乏對河湖之間總磷標準值的有效銜接。
水生態(tài)環(huán)境安全保障是集技術、法律、行政、經(jīng)濟等于一體的系統(tǒng)工程。我國現(xiàn)行的水生態(tài)環(huán)境管理體系是以污染排放控制和水環(huán)境質量為核心,尚未形成“水生態(tài)健康-水環(huán)境質量-污染排放控制-流域水土綜合調控”相銜接的技術體系;現(xiàn)階段流域管理仍然以行政區(qū)劃范圍內的行政管理為主,由于區(qū)域間的發(fā)展需求和管理要求不同,形成了在同一流域不同地區(qū)管理上的差異化,流域管理缺乏協(xié)同性和整體性。當前,水生態(tài)環(huán)境安全管理的環(huán)境目標多為重污染控制、輕水生態(tài)健康保護;水功能區(qū)劃則主要是從水體使用功能角度出發(fā),對水生態(tài)區(qū)域差異及其功能保護考慮不足。我國現(xiàn)行水環(huán)境質量評估的重點是關注水化學指標,水生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法尚未得到應用,在水風險、生態(tài)流量、水生態(tài)方面管理薄弱。
當前,保障水生態(tài)環(huán)境安全的科技支撐尚需加強,需要系統(tǒng)開展理念創(chuàng)新,統(tǒng)籌“山水林田湖草沙”自然生態(tài)的各個要素,按照生態(tài)系統(tǒng)的整體性、系統(tǒng)性及其內在規(guī)律,統(tǒng)籌考慮自然生態(tài)各要素、山上山下、地上地下、陸地海洋以及流域上下游,進行整體性保護、系統(tǒng)性修復、綜合性治理,增強生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)能力,維護生態(tài)平衡。統(tǒng)籌開展治水與治山、治水與治林、治水與治田,進行宏觀管控和綜合治理;統(tǒng)籌流域和行政區(qū)域的關系,統(tǒng)籌上下游、干支流,統(tǒng)籌城市和鄉(xiāng)村,統(tǒng)籌水域和陸地系統(tǒng),推進河湖治理與保護,形成“預防-改善-修復-保護-水生態(tài)文明”的全過程區(qū)域的水環(huán)境科技系統(tǒng)化解決方案。
在“十四五”時期及中長期發(fā)展階段,水質改善仍然是水生態(tài)環(huán)境保護的當務之急,要推進“三水統(tǒng)籌”,以流域水生態(tài)環(huán)境質量改善為核心,綜合考慮水質改善、水生態(tài)保護和水環(huán)境風險防控,按照“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”原則,堅持“山水林田湖草沙”是一個生命共同體的理念,統(tǒng)籌水資源利用、水生態(tài)保護和水環(huán)境治理,強化源頭控制、綜合施策,著力構建現(xiàn)代化的水生態(tài)環(huán)境治理體系,突出解決重點流域和區(qū)域問題,加強氣候變化對水生態(tài)環(huán)境的影響研究,強化適應氣候變化的能力,逐步推進“美麗中國”水生態(tài)環(huán)境保護目標的實現(xiàn)。
以習近平生態(tài)文明思想為指導,面向國家2035年生態(tài)環(huán)境根本好轉、“美麗中國”基本實現(xiàn)的戰(zhàn)略目標,構建水生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)和水環(huán)境風險有效防控為重點的水生態(tài)安全體系,構建以水生態(tài)環(huán)境質量持續(xù)好轉為核心的現(xiàn)代化水生態(tài)環(huán)境管理體系。面向2035年保障水生態(tài)環(huán)境安全,按照“協(xié)同治理、整體修復和系統(tǒng)保護”三步走戰(zhàn)略,2025年實現(xiàn)全國水環(huán)境質量總體改善;2035年實現(xiàn)全國水生態(tài)功能基本恢復;2050年實現(xiàn)全國水生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。
改善生態(tài)、優(yōu)化經(jīng)濟。正確處理水生態(tài)環(huán)境安全保障與經(jīng)濟社會優(yōu)化發(fā)展的關系,將單純地解決水生態(tài)環(huán)境問題轉為發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境安全保障相協(xié)調,保護和修復水生態(tài)環(huán)境,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和低碳技術,不斷改善水環(huán)境質量和生態(tài)系統(tǒng)健康,推動經(jīng)濟社會發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境安全協(xié)同發(fā)展。
空間管控、嚴守紅線。從戰(zhàn)略性、系統(tǒng)性角度出發(fā),設定并嚴守流域水資源利用上限、水環(huán)境質量底線、水生態(tài)保護紅線;立足區(qū)域差異性,提出具有差別化、有針對性、可操作性的分類管控要求,指導和落實水生態(tài)環(huán)境安全保障方案;重視流域水生態(tài)環(huán)境污染的空間管控,開展綜合管理與控制,統(tǒng)籌好流域上下游之間的協(xié)調關系。
水陸統(tǒng)籌、綜合防治。從流域的整體性、系統(tǒng)性出發(fā),重視水陸統(tǒng)籌、陸海統(tǒng)籌的流域水生態(tài)環(huán)境污染的預防、生態(tài)建設和系統(tǒng)管理,統(tǒng)籌流域水陸之間的協(xié)調關系,兼顧流域生態(tài)系統(tǒng)健康、環(huán)境功能保障和流域經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展,采用技術、經(jīng)濟、行政、法律等綜合手段進行流域全過程污染防治。
分區(qū)控制、分類指導。針對不同區(qū)域的水生態(tài)環(huán)境問題和污染特征,并結合區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和技術水平,提出科學、合理的水生態(tài)環(huán)境管理目標和任務,采用基于區(qū)域差異的分區(qū)控制策略。按照水生態(tài)環(huán)境污染和退化特征及其對經(jīng)濟社會的支撐功能,對水生態(tài)環(huán)境安全保障進行分類指導。
生態(tài)優(yōu)先、風險控制。開展水生態(tài)環(huán)境的系統(tǒng)修復,將生態(tài)修復與污染治理相結合,改善水體生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能;改善河流水質、水文條件,維持河流生態(tài)需水量;恢復水生生物群落,保護瀕危、珍稀、特有生物物種。加強流域水生態(tài)風險防范,注重采用水生態(tài)風險管理與防范的方式來解決有毒污染物的環(huán)境管理問題。
加強對長江、黃河等重點流域“山水林田湖草沙”協(xié)同治理和整體修復的科學規(guī)律認識和理念創(chuàng)新,形成新時代“山水林田湖草沙”協(xié)同治理和水生態(tài)整體修復的理論體系。統(tǒng)籌水循環(huán)、水環(huán)境和水生態(tài),建立保障長江、黃河等流域河流以及湖泊、水庫生態(tài)健康的水質水生態(tài)基準標準和排放限值,突破重點區(qū)域水環(huán)境協(xié)同治理和水生態(tài)整體修復的關鍵技術瓶頸;建立基于區(qū)域水生態(tài)安全的梯級水庫群生態(tài)風險控制與生態(tài)調度技術體系。構建生物、高端裝備制造、新能源、新材料等新興行業(yè)水污染風險防控技術體系,發(fā)展大型工業(yè)聚集園區(qū)生產(chǎn)鏈的廢水全過程控制技術,研發(fā)整裝成套化的應急污染處理處置新工藝、新材料與成套設備,提出長江、黃河等流域區(qū)域水環(huán)境治理和水生態(tài)系統(tǒng)保護的整體科技解決方案。
針對京津冀協(xié)同發(fā)展區(qū)水生態(tài)文明建設的戰(zhàn)略需求,研究構建“區(qū)域循環(huán)、多元循環(huán)、生態(tài)循環(huán)、梯級利用”的新模式、新系統(tǒng)和技術體系,構建區(qū)域“趨零取水、趨零排水”系統(tǒng),發(fā)展“域內循環(huán)、自給自足”的新型供排水體系的構建技術和管理體系。針對面向未來的城市水環(huán)境治理技術需求,開展污水資源回收與回用技術、水處理超凈排放技術、污泥中能源和資源高效回收利用技術研究。研發(fā)集成近岸海域保護-陸地污染控制-產(chǎn)業(yè)結構調整的協(xié)同治理技術,建立陸海統(tǒng)籌的近岸海域環(huán)境保護科學理論、方法與技術體系。研發(fā)先進地下水污染治理設備、先進材料和工藝技術,構建實用、有效的源頭控制-過程阻斷-末端治理的地下水污染防控技術體系,突破高效可持續(xù)地下水修復的關鍵技術,推進原位修復、協(xié)同修復、綠色修復技術的工程化應用,構建基于風險管控的污染監(jiān)管與決策支持技術體系。從提標擴容、流域綜合治理目標要求和急需的管理政策出發(fā),研究適用于新階段經(jīng)濟社會發(fā)展特點的水環(huán)境戰(zhàn)略決策平臺、水環(huán)境管理體制和環(huán)境政策體系。
開展飲用水水質持續(xù)提升和智慧化運行監(jiān)管方面的科技創(chuàng)新,強化飲用水安全保障能力。開展水中新污染物的識別和風險評價,建立標準-效應協(xié)同的水源和飲用水新標準;研發(fā)水源保護與改善的生態(tài)化技術,研發(fā)全球氣候變化條件下的水源水質調控技術,研發(fā)以無藥劑(少藥劑)為核心的低能耗、短流程的水處理新技術與新工藝、以微量污染物控制及有害副產(chǎn)物阻斷為目標的膜工藝和高級氧化技術,研發(fā)水廠與管網(wǎng)協(xié)同的輸配過程水質維持技術,構建飲用水安全保障全過程的綠色技術體系,持續(xù)提升飲用水水質;利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息化手段,研發(fā)水源水質演變模擬和可視化監(jiān)控技術、水處理工藝單元實時模擬優(yōu)化技術、管網(wǎng)智能感知和漏損控制技術,構建從水源到龍頭全過程的集感知-診斷-決策-控制為一體的智能保障技術體系;創(chuàng)新供水模式、管理體制與機制,建立現(xiàn)代化的飲用水科技與管理平臺。通過全國示范應用和行業(yè)業(yè)務化運行,帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展,實現(xiàn)飲用水技術體系現(xiàn)代化。
建立基于生態(tài)系統(tǒng)地帶性差異的水質分區(qū)管控原則、水體用途管控原則及水質反降級原則,建立《標準》中有關項目、標準限值和檢測技術的動態(tài)調整機制,形成河湖氮磷標準的有效銜接機制。按水體指定用途補齊現(xiàn)行《標準》中的缺項,突出重點,更新陳舊或者沖突的項目、限值和方法。針對保護人體健康和水生生物安全分別設置污染物項目與標準限值,污染物項目突出重金屬、有機化合物、激素等項目的標準設定;標準限值增加反映水生態(tài)健康狀況的生態(tài)學指標,依據(jù)水體使用目的、水生生物及其生境保護用途體現(xiàn)水質標準的差異化。針對抗生素等水生環(huán)境風險較大的物質列出優(yōu)先污染物和優(yōu)先危害物質清單,制定相應的水環(huán)境質量標準,使保護對象更加明確、保護目標更加清晰,滿足水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合治理和精細化管理的需求。
為《標準》的修訂配套修改相關政策法規(guī)。配套修改《水污染防治行動計劃》、重點流域水污染防治規(guī)劃和重點行業(yè)工業(yè)水污染物排放標準中涉及以《標準》為依據(jù)制定的水生態(tài)環(huán)保目標、污染物排放總量控制目標、污染物特別排放限值、水污染物排放許可、水質監(jiān)測與評估、水生態(tài)環(huán)境質量考核排名等方面內容;系統(tǒng)研究并預測新標準實施后可能帶來的經(jīng)濟、社會、技術等問題和沖突,提出解決辦法,充分做好銜接過渡工作。
盡快制定湖泊分區(qū)營養(yǎng)物基準標準,發(fā)布分區(qū)湖泊營養(yǎng)物基準技術文件和湖泊營養(yǎng)狀態(tài)評價標準,并納入《標準》的修訂中。基于湖庫營養(yǎng)狀態(tài)評價標準,建立具有重要功能的湖泊流域氮磷總量控制制度;選擇不同區(qū)域的典型湖泊開展流域氮磷容量總量控制試點,依據(jù)氮磷總量控制示范成果,分期逐步在全國實施重點湖泊流域氮磷總量控制。
制定太湖、巢湖、洱海等重點湖泊氮磷營養(yǎng)物分級標準,實施氮磷營養(yǎng)物分期控制計劃。近年來,太湖、巢湖、洱海等重點湖泊藍藻水華發(fā)生頻率和面積居高不下,根源是湖體氮磷濃度遠遠高于營養(yǎng)物標準值,建議盡快制定太湖、巢湖等重點流域氮磷營養(yǎng)物分級標準,實施基于分級標準的氮磷分期控制計劃,優(yōu)先采用控磷為主、兼顧控氮的措施,明晰分期削減湖體磷濃度的具體目標,實現(xiàn)重點湖泊藍藻水華的逐步控制。
定期開展湖泊生態(tài)安全評估,編制全國湖泊富營養(yǎng)化控制規(guī)劃。建議定期組織開展湖泊生態(tài)安全評估,編制國家層面的湖泊富營養(yǎng)化控制規(guī)劃,科學確定全國湖泊富營養(yǎng)化控制的分階段目標,明確國家和地方在湖泊富營養(yǎng)化控制的責任和義務,對湖泊進行分區(qū)管理、分類控制、分期達標,為國家和地方科學進行湖泊富營養(yǎng)化控制提供指導。
①在保護目標方面,承接“水十條”的工作思路,建議制定“2035年水生態(tài)安全保護規(guī)劃”,參考具體的、可測量的、可實現(xiàn)的、相關的和定時的(SMART)保護思路和目標,建立與之相適應的法律法規(guī)和標準規(guī)范制度體系,保障其實施。②在管理模式方面,建議由生態(tài)環(huán)境部門牽頭加強頂層設計,打破條塊分割的管理模式,結合“自下而上”的地方驅動和“自上而下”的政府主導方式,由各地方政府制定具體的推進實施與協(xié)調計劃,在國家統(tǒng)一的水生態(tài)管理策略下,努力提升地方水生態(tài)保護的積極性和能動性。③在監(jiān)測體系方面,堅持“一河一策”“一湖一策”的原則,著力以最簡單的指標反映水生態(tài)的變化,建議生態(tài)環(huán)境、水利、自然資源、農業(yè)農村等管理部門聯(lián)合開展研究,建立具有流域特色的監(jiān)測評價指標和標準。加強新技術方法的適用性及標準化研究,如自動化、高通量的新方法,以應對當前生物評估多要素、流域大尺度的挑戰(zhàn)。④在監(jiān)測網(wǎng)絡方面,建議由生態(tài)環(huán)境部門牽頭,整合環(huán)境、水利、國土、農業(yè)等各級監(jiān)測網(wǎng)絡,秉承數(shù)據(jù)公開、共享,形成健全統(tǒng)一的標準規(guī)范體系,完善水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測質控體系,實現(xiàn)數(shù)據(jù)可比,全國一盤棋。⑤在公眾參與方面,加強科普,加大宣傳力度,多渠道推廣和普及水生態(tài)安全理念和實踐,讓水生態(tài)安全深入人心。
全面加強湖庫型水源源頭、水處理、供給過程到水龍頭的水質監(jiān)控,協(xié)調水利、生態(tài)環(huán)境、衛(wèi)生、住房和城鄉(xiāng)建設等不同管理部門,構建基于大數(shù)據(jù)融合的“從源頭到龍頭”全過程水質實時一體化、智慧化監(jiān)測、評估、預警、決策平臺。同時,加強水華突發(fā)、極端氣候事件下應急備用水源與管網(wǎng)建設,形成有效的水源地應急預案與應急演練制度,做到科學調度、穩(wěn)定供水,提高飲用水安全應急保障能力。