水环境理论的研究现状与趋势

Dec.,2008

=综 合>

水环境理论的研究现状与趋势

卜全民

1,2

(1.南京大学环境学院,江苏南京210093;2.南京大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏南京210093)

摘 要:目前,水环境理论研究主要集中于水环境基础理论、水环境经济学、水环境安全、水环境治理理论及技术和水环境标准等方面。随着社会经济的发展和科技进步,特别是可持续发展理论的提出,对水环境研究提出了更高的要求,水环境理论研究亦呈现出注重多学科交叉、灾害机理及演变规律、多要素综合分析、高新技术集成应用和试验示范等趋势。关 键 词:水环境;水环境理论;水环境安全;水环境治理;水环境标准;研究现状中图分类号:X820.2 文献标识码:A 文章编号:1000-1379(2008)12-0014-02 水环境直接或间接影响着人类的生活和发展。目前水环境恶化的问题日渐突出,对世界各国的经济发展产生了制约作用,各国正在积极寻求适合国情的水环境保护策略,以保障经济的可持续发展

[1]

建立水环境安全评估和保障体系是水环境理论研究的重要内容。重点是研究水环境安全指标、标准等基础性的理论,探讨建立国家重大水域水环境污染预警预报及应急系统。应在水环境信息平台建设、重大水域实时监测网络建设的基础上,依托水域水环境系统综合模拟技术,建立重要水域的水环境污染预警预报及应急系统[7]。该系统可预报突发污染事故的水环境后果,提供应急分析的技术平台,研究应急处理技术预案,最大程度地降低突发水环境事故的灾害风险,提高重要水域的水环境安全保障能力。

。水环境保护问题已经上升到了世界各国

战略发展的高度,而水环境保护问题的解决,迫切需要相应的水环境理论和技术支持,因此有关水环境理论的研究已成为当前全球研究的重点领域之一。

1 水环境理论研究的现状

水环境学科曾是一门关于水污染、水资源保护的环境技术分支学科,但在现代水环境理论中,水环境与经济发展的关系已经成为水环境问题的重点研究内容之一[2]。水环境理论需要从区域和流域系统的角度,综合考虑水环境的自然、社会和工程特性及其相互影响。因此,目前的水环境理论研究主要集中于水环境基础理论研究、水环境经济学、水环境安全、水污染治理理论及技术和水环境标准等方面[3-4]。

1.4 水环境治理理论及技术

从各国颁布的地表水环境质量标准看,主要目的在于控制水污染。水污染问题日趋严重,促使水污染治理技术的研究在全球范围内不断深入。随着常规处理技术的不断完善,目前研究的重点逐渐转向微污染水的处理、难降解物质的处理等方面。前沿研究的内容包括低污染负荷废水脱氮除磷技术、藻毒素物质的分子调控降解技术、非点源污染控制技术、重点污染行业难降解有机工业废水污染防治高新技术、危险废物处理处置集成技术、特种废物以及污废水回收利用技术等方面[8]。此外,受污染地下水的治理与恢复技术、受污染水域的自然和人工修复技术也是该领域的前沿研究课题。

1.1 水环境基础理论

从理论上探讨水环境演变中各种复杂的物理、化学、生物等过程的客观变化规律,以及水环境对人类活动的响应关系,通过监测、物理化学分析、物理模型、数值模拟等各种技术手段分析其变化现象,研究水环境的自然改善和人工调控途径[5]。

1.5 水环境标准体系

在水环境行为研究和价值研究的基础上,通过建立相关的水环境标准体系和技术导则,规范对水环境的评价和技术应用工作,以保证获得改善水环境的效果。建立不同层次的水环境安全指标及保护标准,从实际应用需求的角度,量化水环境保护目标及标准。

收稿日期:2008-10-08

基金项目:/十一五0国家科技支撑计划项目(2006BAC02A15);江苏省高校自然科学基础研究项目(08KJB620001);江苏省博士后基金重点资助项目(0801006C);国家自然科学基金重点资助项目(40771080,06CJY014)。 作者简介:卜全民(1976)),男,江苏徐州人,讲师,博士,主要从事水处理、环境风险分析方面的研究工作。 E-mai:lqmbu@sina.com

1.2 水环境经济学

现代水利建设及保护需要从价值观的角度,计量水生态及环境的功能价值及保护效益,进而指导保护和管理的决策。在目前水环境持续恶化的严峻形势下,为制定切实有效的水环境保护对策,迫切需要开展水环境及其与社会经济发展关系的系统研究,描述并分析水生态系统与经济系统的关系,这使得生态及环境价值化研究成为当前水环境经济领域的最前沿课题

[6]

。水环境的价值化研究,集中在水环境价值的内涵、类型及

量化指标和方法上,其中水环境的生态价值越来越受到关注。

1.3 水环境安全

水环境安全关系国家经济发展和安全,保证水环境安全、 第12期 卜全民:水环境理论的研究现状与趋势

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趋成熟,将水环境各专业技术有机集成,构建水环境综合分析

2 水环境理论研究的趋势

随着社会经济的发展和科技进步,特别是可持续发展理论的提出,对水环境研究提出了更高的要求。通过探索水环境的自然发展以及在人类活动影响下的演变规律,寻求经济社会发展与资源、环境系统的协调模式,协调水环境保护与经济发展的关系,以水资源的可持续利用、水环境的可持续承载,支撑社会经济的可持续发展。由此,水环境理论研究开始注重多学科交叉、灾害机理及演变规律、多要素综合分析、高新技术集成应用、试验和示范等研究[9]。

技术系统成为当前的趋势。水生态与水环境研究逐渐发展成将各专业技术有机集成,形成水生态与水环境综合分析技术系统,在技术应用中突出水生态、水环境与区域及流域经济活动的关系描述[12]。与此同时,GIS、RS、DEM等高新技术的发展,在水环境领域中不断得到应用,极大地丰富了水环境科学的研究手段,提高了工作效率,特别是数字化技术和遥感技术的应用,实现了水环境技术发展的现代化[13],提高了信息丰度、分析效率以及研究成果的决策支持能力。

2.5 水环境试验和示范

随着水环境理论和技术的发展,试验和示范得到越来越广泛的重视,理论研究和技术发现越来越依赖于长期连续观测资料的积累与分析。如水生态与水环境重大研究计划将注重与大型观测计划相配合,新理论新技术的推广和验证必须依靠试验和示范[14]。有关地球环境资源变化的长期观测、监测与信息网络系统等将逐渐建立,这对于水环境理论的研究将起到积极的促进作用。

2.1 多学科交叉发展

多学科的交叉融合是当今科学研究的一个显著特点,其理论和研究方法的综合运用是必然的趋势。水环境理论已经形成水文学、水动力学、环境水力学、水化学、水利工程学等传统科学与经济学、生态学等学科交叉发展的趋势。可持续发展理论已成为研究水环境与经济发展关系的指导性理论,成为研究水生态、水环境与经济发展关系的基础。在进行水环境自然演变规律研究的同时,注重人类活动特别是工程建设的水生态效应,强调水土保持、河道整治、大型水电工程建设等与水环境的相互作用关系。注重水环境的社会效益和经济效益分析,使生态水文学、生态水动力、生态水工程、水环境修复、水环境经济等新理论得以创新和发展,并逐渐在水环境规划及治理、河湖水体水环境修复、水生态建设等实践中得到应用和发展。

3 结 语

水环境理论研究已经上升到国家战略的高度,迫切需要相应的水环境理论为水环境的合理利用和有效保护提供科学依据与支撑。为此,人类在探求社会发展与水环境系统协调的较优模式,并不断地将新的研究成果用于指导人类的社会活动。水环境理论的研究必将越来越受到重视,研究前景也必将越来越广阔。

2.2 水环境灾害机理

研究水环境灾害发生机理、水环境系统演变规律等基础性理论,并建立水环境演变的物理、化学及生物过程耦合关系。从非生命要素和生命要素两个方面,在流域尺度内分析水环境的演变过程,拓展水环境的研究尺度,补充和丰富传统水环境的分析理论体系[10]。研究水环境超载的长期生态效应和经济损失,建立水环境保护与社会发展之间相互协调的定量判定依据。

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2005,

39

2.3 水环境多要素综合分析

由于水的流动与循环,加之水中生命组成的存在,因此水环境系统比其他系统更具有在不同时空尺度下的能量、物质、生物的循环、流动、交换和交互影响。在过去较长时间内,水环境的研究基本是以单要素、小区域、微观尺度分析为主。但是,这种研究尺度和单要素分析方法,难以客观反映水环境系统的整体变化和相互影响。随着各专业技术和信息技术的发展,信息获取和整合能力的提高,水环境研究开始将多种要素进行整合分析,并从区域和流域尺度开展研究。在水循环过程方面,从以地表水为主的单一过程研究发展为全过程研究,并在全过程的水循环中考虑物质循环

[11]

。在水环境要素方面,将水量、

水质、泥沙、水生物等综合考虑,分析水污染与水体的流动方式、与河道形态、与泥沙的吸附与解析、与水生植物和动物的生命过程等的作用关系,特别是将表征要素从单一的非生命物质要素向藻类、浮游动植物、底栖生物等生命物质的多要素发展。在研究范围方面,从局部河段到整个河流、从水域到周边区域、从区域到流域逐渐扩展。

2.4 水环境高新技术集成应用

随着水文、水动力、水化学、环境工程等专业理论与方法日(下转第20页)

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人 民 黄 河 2008年

杂,受到多种因素的影响,如自然地理条件、社会经济条件、政策等,并且也需要相关的措施给予配合。因此,要应用虚拟水战略解决缺水区域的水资源短缺问题,就必须认真研究当地的实际情况,一切从实际出发,找出问题产生的根本原因,制定切实可行的政策,实施有效的配合措施。

及时提供生产信息、指导生产,保护生产者的生产积极性。市场在虚拟水战略的实施中扮演着重要角色,因此政府要加强对市场的监管,尽量防止市场因素引起的不利影响。政府也要在技术和资金上做好相关的支持准备,鼓励生产者大力发展高效益、低耗水的产业,以保证虚拟水战略的实施效果。

3.5 巩固退耕还林还草成果

1999年开始实施的退耕还林还草工程不但没有影响到区域的粮食安全,而且切实缓解了当地人地关系的矛盾。在不适合发展农业的地区减少或限制农业生产,既减轻了生态环境的压力,又可以使少粮缺粮地区用前期国家的财政补贴从外地购进粮食。因此,从虚拟水战略的高度继续推进退耕还林还草,协调区域经济社会和生态的良好发展,也是当前解决人地关系矛盾的有效措施。

参考文献:

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[5] 徐中民,龙爱华,张志强.虚拟水的理论方法及在甘肃省的应用[J].地理学

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4 结 语

虚拟水从概念的提出到现在才十几年时间,因此国内外的研究内容与方法都还不成熟。虚拟水战略的实际应用十分复

=责任编辑 赵宏伟>

(上接第15页)

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(上接第17页)

(1)可持续开发与利用。对水资源的开发与利用一定要秉持可持续的观点,其可持续利用是促进可持续发展的基本资源保证。水资源可持续利用的出发点和根本目的就是要保证水资源的永续、合理和健康使用。水资源和水生态环境是资源和环境系统中最活跃和最关键的因素,是人类生存和持续发展的首要条件。可持续发展要求人们根据可持续性的条件调整自己的生活方式,在不破坏生态环境的范围内确定自己的消耗标准,保证水资源的良性循环。

(2)可持续管理与监督。与水资源相关的治理、配置、节约、保护,要建立长久、发展的管理监督机制,制定水资源管理法律、法规、规章、制度,从政策方针上,建设水资源管理监督的可持续之路。另一方面,应建立广泛的公众参与机制,加大节水宣传力度。

就节水型社会内涵来看,节水型社会建设工作是一项庞杂

的系统工程,需要在制度、观念、技术、工程等多方面进行系统改革与完善。

参考文献:

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