中國工程院院士吳豐昌：“水專項”讓問題水變成放心水
【谷騰環保網訊】21世紀初，水體污染成為我國經濟社會發展的重大挑戰，其中，松花江重大水污染、太湖大規模藍藻水華等事件，讓全社會對水污染問題投入了極大關注。為了徹底扭轉水污染帶來的被動局面，2007年，我國啟動了“水體污染控制和治理重大專項”，系統解決水環境治理問題。經過10多年的努力，曾經的綠水青山再次回到我們面前。在“水專項”啟動前，我國優良水體，也就是Ⅰ類到Ⅲ類水體斷面的比例只有55%，而到2022年，全國優良水體斷面比例大幅上升至87.9%，劣Ⅴ類水體從20.8%下降到0.7%；“水專項”啟動前，城鎮供水水質達標率僅為58%，2019年，已經提高到96%以上。是什么重新點亮了江河湖泊的美麗秀色，讓問題水變成放心水？
水體污染控制和治理是一項技術約束型的行業，有極強的社會公益屬性。它不能全靠市場經濟手段，更需要有組織地開展集中攻關，充分發揮我國新型舉國體制優勢。10多年來，我國集中了全國最優秀的科研力量，包括300多家科研院所、10多所高校、100多家企業、4萬余名科技人員，組成了產學研用聯合攻關團隊，探索了完整高效的產學研用合作技術鏈和產業鏈，邊研究邊應用，大幅提升了我國水污染控制治理能力現代化水平和綜合治理效能。
遍布全國的“眼睛”
水質是水污染治理最重要、最關鍵的指標。水質監測，就像環境保護的眼睛，如何快速準確地實時監測，是國家水污染治理和管理的基礎和依據，非常重要。以往我們的水質監測，主要是靠人工采樣、手工監測，采樣人員經常要跋山涉水去很遠的地方。因為有的河流、湖泊是在深山老林里面，從樣品的采集、運送到實驗室，人力物力投入比較大，監測耗時長，樣品也不易保存，所以不能真實地反映實際水質的真實狀況。同時監測數據是靠人工報送，數據的實時性和準確性也難以保障，存在著很多監管盲區。經過10多年的產學研用聯合攻關，我們克服了大量科技和標準化難題，取得了重大突破。
一是全國建網。我國從南到北、從東到西，水系是非常復雜的，水質、水量差異非常大，有的地方水很少，有的地方水很多，影響因素又比較多。我們系統地搞清楚了全國流域的水系，結合行政區域邊界，還有一些重要的污染源企業的分布以及重要河流、湖泊、水庫的特征，按照國際最新的流域水生態功能分區的思路，在全國1835條流域和210個湖庫上重點設置了1837個水環境自動監測站。
二是自動監測。建網以后需要解決監測哪些指標的問題，我們系統分析了全國不同區域、不同類型水環境變化的規律，篩選提出了“9+N”，也就是COD（化學需氧量）、氨氮、總氮、總磷等9個指標，再加一些特征指標。“9+N”的自動監測指標體系能夠達到差異化水環境管理的要求，更重要的是，研制出了適合我國水質梯度的同步自動監測儀器。自動監測儀器的核心設備實現了100%的國產化，進口儀器原來每個水站需要300萬元，現在國產儀器只需要50萬元，而且性能非常穩定。
三是建設平臺。實現了自動監測數據傳輸、智能審核、預警預報、智能化管理和調控決策支持系統的一系列關鍵技術。建設了由國家、流域、省級、地市級組成的四級水質自動監測業務平臺，實現了對我國十大重點流域的水質監測評價，重點水源地以及跨省界水質管理的預報預警，形成了自動站和信息化建設的系列技術標準。目前每月可審核數據2000萬條以上，可累計產生監測數據760多萬條，質控數據和監測運行日志達到950萬多條，數據有效率在95%以上。
目前國家水質監測網在我國水環境質量評估、考核、監管等業務化工作中發揮了非常重要的作用。水質自動監測網的建設是我國重大管理需求驅動產學研用合作模式的成功典范，通過業務運維的標準化，推動形成了自動監測的硬件生產、軟件開發、試劑供應和系統運營等上下游產業發展的技術鏈和產業鏈。到目前為止，帶動了全國一萬多個省、市、區、縣監測預警平臺的建設和上千億元的工程投資。我國自動監測網是目前為止世界上規模最大、功能最齊全、發揮效果最好的監測網，它的業務化運行在我國環境保護歷史上具有重要的里程碑意義，標志著我國水環境實現了統一管理、無死角監控、責任垂直落實，水質監測實現了智能化和信息化。
讓科研成果實現從“書架”到“貨架”的順利對接
政府與市場協同發力，共建智能化水質監測網，體現了新型舉國體制強大的動員能力和攻堅克難的巨大執行力。長期以來，我國環保裝備制造業技術創新能力不足，核心裝備國產化率較低。面對巨大的市場需求，企業有動力，但是缺乏核心技術；而科研單位的成果又常常局限于“書架”和“實驗室”。科技重大專項恰恰是在政府與市場之間架起了一座橋梁，打通了產學研用之間的通道，讓科研成果實現從“書架”到“貨架”的順利對接。水質監測網為監測和評估全國的水質狀況提供了可靠依據，而臭氧發生器等高科技裝備的重大突破，則為污水治理提供了技術保障。經過10多年的努力，水專項在工業廢水治理、城鎮污水治理和飲用水安全保障治理等重點領域一次次取得突破，我國的各類水體質量不斷好轉。
工業廢水處理是困擾企業的關鍵性環保難題，為了幫助企業解決好工業廢水處理問題，“水專項”以企業實際需求為導向，在治理技術、治理效果、治理成本等多個方面設置專項課題進行研究，一步步推動了我國工業水污染控制技術的進步。經過10多年的努力，我國主要工業廢水和污染物排放占比平均下降了20個百分點，兩種主要污染物——化學需氧量和氨氮大幅下降了80%到90%，多項技術已經實現了國際領先。
除了工業廢水凈化，城鎮污水處理也是水專項的一個重要課題。2006年，原國家環？偩痔岢鲆螅鬯畯S凈化水向重點流域或者湖庫等水域排放時，必須執行一級A標準，水體懸浮物、總氮、總磷等物質的含量必須達標。這對于當時的大部分污水處理廠來說，都難以達標，都需要改造升級。當時國內沒有可參照的工程經驗，國際上也沒有成熟的技術方案，如何才能執行一級A排放標準，大家心里沒底。因此圍繞一級A提標改造核心技術，我們組織產學研用聯合攻關，選擇了無錫市蘆村污水處理廠作為典型示范，邊研究邊應用，打造出了全國首座一級A提標改造的樣板工程。“水專項”作為國家課題，聚焦我國城鎮污水處理廠改造升級，組織國內多家優秀團隊共同攻關，打造了世界領先、成本可控的技術體系，全面達到一級A標準。推動太湖流域成為全國首個污水處理整體達標的區域，引領帶動巢湖、京津冀、三峽庫區和滇池等重點流域，開展污水處理提標改造，并進一步輻射至多項國家重大工程。污水處理廠提標改造的技術服務和產品深受市場歡迎，銷售額已突破500億元，帶動了萬億級的城鎮水環境工程設施建設和效能提升。
水污染治理中最受公眾關注、與日常生活息息相關的，無疑是飲用水。10多年前，我國飲用水的深度處理、輸配技術相對比較落后。曾經某一時段，出現過水龍頭流黃水的現象，應急的處理方法，就是讓居民大量地放水，直到它變清為止。2008年北京黃水問題，就是因為當時北京調用了河北黃壁莊水庫的水。河北來的水和北京的供水水質上有微小的差異，所以使管網管垢中多年已經形成的平衡被打破了，造成部分供水發生流黃水的現象。我們提出了兩項具有普適性的水源切換管網黃水的預測指標標準，通過這個標準就可以判別水源切換時，管網是否敏感，是否容易流黃水。在南水北調大規模進京的時候，我們提早繪制了1.5萬多公里長的北京管網黃水風險分布圖，針對判別出來存在流黃水風險的這些地區，和水廠同志一起，制定逐步提高外來水比例的技術方案，過了一段時間，完全切換成新水源。在這個過程中，我們還要同時調節水廠消毒劑的投加量，對管網末梢的余氯加以控制，達到綜合調控、維持管網穩定性的目的。這套技術方法，在南水北調北京受水區得到了比較成功的應用。目前南水北調來水已占整個北京城區日供水量的70%以上，沒有發生過大面積流黃水的現象，有力支撐了南水進京后首都供水安全保障。同時這套技術方法還推廣到其他受水區，如山東的濟南、河南的鄭州等，以及南水北調東中線一期工程。
“產學研用合作駐點”發揮重要作用
10多年來，“水專項”在長江中下游部署了50多個合作駐點團隊，由科技部、生態環境部集結國家百城千縣、萬名專家，實施大規？萍紟头鲂袆，深入一線，解決長江流域突出的生態環境問題。2021年，長江干流Ⅰ到Ⅲ類優良水體斷面比例為92%，較2015年的73%，上升了19個百分點；國內生產總值達到53萬億元，較2015年增長了73%，實現了生態環境和社會經濟的雙贏。新型舉國體制下的“產學研用合作駐點”模式，由政府牽頭、科研院所研發、企業落實，與地方治污工程建設深度融合，是一大成功的探索和實踐，在我國典型流域和重點地區發揮了重要作用。同時，這一機制在京津冀生態廊道建設中，也發揮了重要的支撐作用。
永定河治理中產學研用合作模式就是一個典型例子。美麗的永定河是京津冀三條生態廊道之一，非常漂亮，是華北地區非常靚麗的一道風景線。自20世紀80年代以來，官廳水庫以下常年斷流，水體自凈能力比較差，生態受損。2016年國家發展改革委、水利部、原國家林業局聯合印發《永定河綜合治理與生態修復總體方案》。2018年6月，北京、天津、河北和山西四地政府與戰略投資人共同出資組建永定河流域投資有限公司，負責永定河流域的總體治理。生態環境部、住房和城鄉建設部與河北、北京、天津地方政府簽署了部省共同推進實施合作備忘錄，納入水十條績效考核。確立了地方首長和首席科學家負責制，地方是責任主體，對環境質量改善負責，科學家負責技術攻關和科學目標的完成，企業負責落地和實施，地方政府負責管理、組織、協同和配套政策，產學研用各有分工，密切合作。
經過多年的努力，產學研用合作支撐了永定河78個修復工程，總投資在370億元以上，取得了顯著效果。865公里長的永定河，實現了40年來的首次全線通水，媯水河水質明顯改善，世園會周邊8000米枯河重現清流，有效保障了2022年冬季奧運會和北京世園會等重大項目的實施。永定河上游新增水源涵養林面積6.65萬平方公頃，水生態系統也得到有效恢復。與2007年相比，京津冀三省市，2020年優良水體斷面的比例增加了34%，有效支撐實現有河有水、有水有魚、有魚有草、人水和諧，助力了京津冀協同發展、雄安新區、北京城市副中心等一大批國家重大戰略的實施。
為了讓老百姓喝上放心水，10多年來，“水專項”針對黃水、高藻水、嗅味等飲用水的突出問題，研發出一系列核心技術與設備，構建了從源頭到龍頭的飲用水安全保障技術體系。同時，在太湖流域、京津冀、南水北調沿線等重點區域，開展了綜合示范和推廣應用。全國城市供水水質抽查達標率已由2009年的58.2%，提高到近年的96%以上，直接受益人口超過1億，惠及人口5億多。
我們趕上了一個非常好的時代，以國家重大戰略和解決問題為導向的產學研用合作和舉國體制，是被證明的非常重要的兩條寶貴經驗。生態文明建設為產學研用提供了廣闊的舞臺。治水之路沒有終點，未來我們還要繼續堅持和持續發揮新型舉國體制的優勢，充分發揮產學研用合作的疊加效應，為美麗中國建設保駕護航。
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