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關鍵詞:河道治理;生態環境;南康區;修復技術
引言
河道為構成水環境系統和城鄉河湖水系的重要載體,在促進人類社會進步和促進農業經濟發展中占據著重要地位[1]。經濟的不斷發展使得各行業用水量急劇增大,各類污染物不斷被排入河流而引起一系列的問題,如水體中有機物、懸浮物、氮磷含量過高造成的水體黑臭、渾濁和發綠等問題;河流含氧量的降低和各類污染物的排放,嚴重威脅的河流水體安全。所以,河流水系統屬于污染治理和生態失衡的綜合性復雜體系[2]。不同區域的河流受污染特征、類型不同,相應的污染源也存在一定差異,由此導致僅僅依賴于生物、化學或物理修復措施往往不能達到徹底修復水環境的目標[6]。鑒于此,結合工程實踐經驗和河流生態修復技術,提出了某兩種或多種技術集合的多方位生態修復體系,然后將其應用于贛州市南康區城市水環境治理工程,大大提升了河流生態服務功能和河道的水環境恢復能力。
1多方位生態修復技術體系
多方位生態修復技術體系是一種以技術集成、統籌管理、綜合治理、長效運行為基本原則,通過內源控制、人工凈化、外源截留以及自凈強化等一系列治理措施實現水生態系統的自然修復,見表1。
1.1外源污染控制
實踐表明,初期雨水對河流水體的污染程度更大,為改善水質狀況無法僅僅依靠點源污染控制。因此,多方位生態修復采取了一種工程化雨水處理技術,即雨水原位自動膜濾設備,通過采取具有膜過濾和前處理一體化的超低壓膜過濾工藝,對雨水徑流污染物進行高標準的去除。選擇折疊式濾膜作為濾芯,在保障過水能力的同時實現截污的目的。通過設置水體貯存池,由此可大大降低人工維護的成本和截留污染物的累計,從而延長濾芯的工作年限。該設備能夠有效降低雨水污染含量,因此通常安裝在雨水管網的入河末端,經系統過濾可防止直排河道產生的二次污染[7]。自然河岸的“可滲透性”利用駁岸生態滯留系統恢復,由此減少未排入管網系統的雨水流入受納河道的污染負荷和徑流量[8]。水系的水運、防洪等功能為傳統駁岸的最根本的目標,由此對河流生物多樣性、生態環境等產生一定的破壞。基于自然材料的生態駁岸可為植被的生長提供了環境條件,具有增強水岸自然景觀、涵養水源和保護水土等功能。另外,將棲息地和生物走廊等修建于生態駁岸,可形成具有良好滲透性的水陸交界面,從而提高生態服務功能和水體自凈能力。根據滯留系統能夠將駁岸、水陸面構成一個整體,而能量和物質的交換途徑有各種植物間隙、孔洞、空隙等,同時空氣中的氧氣在不同水流速度下被攜帶至水體,有利于水體的凈化。因此,大幅度降低水污染物排放量、恢復河流濕地及河道的生態系統、嚴禁新占河道與濕地等為解決河道面臨的生態問題的主要措施。
1.2內源污染控制
城市河流水質在很大程度上受外源入河沉淀的影響,即底泥對水體環境可產生二次污染。氮磷、重金屬等在外源污染有效控制的條件下也會在特定的條件下進入水體,并在河道底部逐漸積累,對河流上部分水體產生影響。對此,可采取機械清淤和生物酶底泥修復相結合的內源污染控制的有效措施,具有可持續性好、去除污染率高及減少快等優點[9]。機械清淤可在一定程度上改善底泥和河流水體的理化性質,但該項措施的投資成本較高,一般適用于污染負荷高的小面積水域修復。在受污染程度較低、涉及范圍較小的區域比較適用生物酶底泥修復技術,從而顯著提升微生物在自然條件下降解有害有度污染物的能力。另外,底泥理化性質的可持續性在提高微生物活性后得到重要保障[10]。
1.3人工凈化體系
河道水環境系統在外界污染物迅速進入河道時產生失衡或不穩定,通過采用應急措施確保河流水系統的完整性。因此,河道抵抗外界干擾的能力可通過人工凈化干預體系提升[11]。當前應用較為廣泛的技術措施為超微凈化水工藝,見圖1。該技術是采用超高壓氣水混合法形成大量的微小氣泡,由此實現增大水體氧容量和氧化有機物、去除各類污染物的目標,從而大大提升水體能見度,在河流水體凈化方面具有較強有效性。超微凈化水處理技術可逐個消除河流重金屬污染、含氧量低、水體黑臭、渾濁、發綠等常見的水質問題,具體的凈化過程為:微米級氣泡可迅速去除發綠水體中的黏附藻類;攜帶正電荷的超微氣泡能夠直接分離、吸附水體中的泥沙和膠體,從而凈化渾濁的水體;水體中的有機物在超微氣泡破裂和沉降過程中產生的自由基、氫氧基作用下發生分解、氧化,由此可實現治理黑臭水體的目標。
1.4水體自凈化
應根據河道不同的受損和受污染程度,采取相應的管理、修復和治理策略,從而提高工程資金的使用效率和各項治理措施的成效。當前,水生態系統在河道整治中的應用越來越廣泛,對于強化水體的自身功能發揮著重要作用,水體自凈過程見圖2。對生態系統受損不嚴重、受污染脅迫時間不長且水質超標不嚴重的那些河道,采取以減量為主的措施,通過采取有效的治理措施改善水體質量,減少入河污染量,發揮河流生態系統的自凈化、自組織功能自然修復。挺水、沉水、浮葉植物為構建水生植物群落的主要內容,其中挺水及浮葉植物群落發揮著維持水體環境和增強景觀效果的作用。在維持生態多樣性和系統穩定的條件下對水陸系統之間的能量、物質交流發揮著重要作用。通常將水下草皮布置在岸邊較淺水域,如四季常綠矮型枯草等。為提高深水區景觀度將四季常綠、體形較高的水下森林一般布置在中部較深區域。群落的構建主要考慮如下原則:氮磷等富營養物質主要由沉水植物的吸附作用消除;通過有效控制懸浮物,顯著減少氮磷的釋放;通過光合放氧促進鐵、鋁與泥質中磷的有效結合,降低磷含量;充分發揮沉水植物的功能抑制藻類的繁殖與生長。針對生態功能結構完全受損退化、水質嚴重惡化和長期污染物超負荷輸入的河道,采取養護、修復、減量相結合的綜合整治措施加快污染物減量化步伐,如通過實施補水換水、布放人工水草、投加微生物、修建曝氣及清淤池等措施,在條件允許的情況下也可引入旁側濕地進行強化治污,盡快為河流生物群落營造良好的生存環境。另外,枝角類浮游動物在實現動物蛋白與有機物、藍綠藻轉化的同時,又可作為天然餌料被魚類攝食,從而形成良好的生態循環系統。此階段的工作重點為如何提高重建生物群落的增殖率、成活率以及確保建成的治污設施持續高效的發揮作用,這也是中小河道生態整治和環境修復易被忽視的環節。
2實例應用
以贛州市南康區城市水環境治理工程為例,治理項目位于南康區龍嶺鎮內,堤線從丫叉村到大樹下,河流全長13.33km,本次治理8.58km。河流中TP、NH3-N、COD濃度分別為1.6mg/L、12.5mg/L、290.2mg/L,屬于劣Ⅴ類水質,現狀河流透明度極低、水體發黑發臭等問題突出。由于上游河道沒有設置相應的截污措施,使得各種污水和部分降水直接進入河道,考慮選用隔膜導流處理受污染水體,隔膜的外、內層分別為聚酯纖維膜和土工膜,布置于南康區河道南岸2km處。通過導流作用,將部分污水流至下游可降低進入南康城區段的污水量,由此實現部分非溶解性污染物的有效攔截。針對直接排入河道的雨污水,為提高底泥和水體微生物的新陳代謝能力與呼吸強度,氧化和消減底泥內源污染,采取將生物酶投入至河道激活其活性的措施,由此實現底泥的原位治理和河道黑臭底泥現狀的改善[12]。根據水質相關要求利用河流生態技術,進一步美化環境維持水生態系統循環。在河道綜合整治項目中引入超微凈化設備技術,這是受污染河道尤其是城市河流治理的有效方法,水質凈化指標見表2。根據表1可知,南康區河段水環境質量得到明顯改善,為河道水生態環境創造了良好的條件。康區城市水環境治理項目,通過拋灑、投放的方式構建浮游和底棲動物群落,以鯽魚、鰱魚為主的魚類群落以及以伊樂藻、矮型苦草為主的沉水植物群落,形成了自然良性循環的水生態系統。項目實施2個月后,河流水體由之前的淡綠色逐漸轉變為清澈見底、無色透明的水體,河流水環境得到明顯改善,TP、NH3-N、COD等污染指標降低至0.4mg/L、8.1mg/L、23.5mg/L,顯著提升了水體自凈能力和地表水環境狀況。
關鍵詞:河道治理;生態水利;現狀;應用
中圖分類號: TV 文獻標識碼: A
一、生態水利的概述及重要性
1.1 生態水利的概述
傳統的水利工程主要目標在于控制水流來滿足人們的供水、防洪、發電、航運等要求,但是在水工建筑物發揮其功能的同時,生態環境已經一步一步遭受破壞,經濟建設和環境保護嚴重失衡。而生態水利指的是在水利工程建設中兼顧水利樞紐建設和生態系統建設的水利系統,河流成為了這個生態系統的骨干,既滿足了人們需求又保留了完整的生態體系,其重要性不言而喻。
1.2 生態水利的重要性
(1)生態環境惡化
當前社會面臨的重大全球性問題就是能源和生態問題。雖然隨著經濟建設的加速,我國在河流治理、水土保持、植樹造林等方面取得了一定的成績,但是人口增長和消費需求增多,造成了許多地區資源浪費和環境惡化的問題,水資源短缺和水環境危機日益凸顯。與此同時,傳統的水利工程過分強調人類改造自然的能力,忽視了生態系統的保護和建設,這更進一步加劇了生態環境的惡化。同時由于在我國傳統的水利工程理論中,比較多的受到改造自然、人定勝天思想的影響,沒有把人類作為流域內生態系統的一部分來加以研究和考察,而是片面強調滿足人類社會發展的愿望,以至干擾甚至破壞了流域內生態系統的協調和均衡。生態環境是經濟、社會持續穩定發展的基礎。生態環境的惡化己成為我國社會經濟進一步發展的重大制約因素,改善和保護生態環境,尋求經濟、社會、環境協調發展的途徑,是當前十分迫切的任務。
(2)生態水利是社會和環境可持續發展的需要
從水利建設的發展歷程可以看出:水利工程數目越來越多,規模越來越大;水資源的利用趨向綜合性,單向工程逐步發展成流域系統綜合利用開發,除了傳統水利具有的功能之外,還與生態與環境保護緊密相關。因為生態環境是人們生存發展的重要基礎自然資源,而傳統的水利工程無法長遠持久的實現人們和環境的雙贏,它帶來了越來越多的生態環境問題,只有穩定發展生態水利才是社會經濟可持續發展的重要保證。
(3)生態水利是實現生態系統循環的需要
生態系統良性循環是其健康發展的重要因素,而保持其動態平衡的關鍵就在于控制其關鍵因素。生態水利充分考慮生態系統,在經濟建設的同時維持好生態系統的動態平衡,實現良性發展。
二、河道治理對生態環境的影響及其現狀
河道的主要功能是行洪排澇,而現階段人與自然和諧相處是主要特征,不再是為了治河而治河,而是通過綜合整治流域,充分發揮水系的基本功能和生態功能,實現流域的可持續發展。
2.1 河道治理對于生態環境的影響
傳統的河道治理,往往只單獨考慮河道自身的功能,忽略了生態環境保護功能.更加忽略了河道與周邊的人文、地理、環境的協調,對原有生態景觀、人類生存環境及生態環境造成不利影響。具體來說,河道治理工程通常是在天然河道基礎上進行的,這就直接破壞了原有的長期形成生態系統,導致了河流局部形態的單一和非連續。例如水庫的建設改變了其水溫水質,蓄水后的壩前水溫高于河道水溫,嚴重干擾了魚類繁殖,而河流流速的改變則降低了污染物的遷移擴散能力,降低了其自凈能力。另一方面,河道治理施工勢必破壞大量植被,對陸生動物造成了極大影響,同事施工中排放的污廢水將改變河道理化性質,危害周邊生物的生存發展。
2.2 河道治理現狀
因人們需求和社會經濟環境不同,我國的河道治理主要經歷了以下幾個階段:依附自然被動階段,該階段基本是在原有自然條件下進行,河流防洪效益不高;與河爭地的階段,該階段是在國民經濟增長的同時修建了提水灌溉、河道治理、堤防建設等工程,但治理方法落后、單一、不科學;經濟治河階段,主要是利用有限的資金進行河道整治以保護耕地、道路設施和排放污廢水;和諧治理階段,在我國沿海地區和中心城市首先在經濟建設的同時,考慮到提高生活品質和創造優美環境,河道治理工程保持了河道的社會功能和生態功能,實現可持續發展。
然而坦白說,我國河道治理理念仍相對滯后,導致了我國的河道系統主要面臨以下幾個問題:防洪能力下降、堤防功能單一、基流減少、水質污染嚴重、生態系統遭受破壞等。可見,生態水利建設迫在眉睫。
三、生態水利在河道治理中的應用
現實工程之中,河道治理工程當中已經涉及到一些生態方法,如構建水生植被、構建水生動物種群、種植水生花卉和機械除藻等。整體而言,生態水利在河道治理中的應用策略主要在生態河堤和自然化河流建設兩個方面。
3.1 生態河堤建設
生態河堤指的是對自然河堤進行人工恢復的人工護岸,它保持了河床的原有功能,同時兼顧滲透性,充分保障河流與河岸之間的水分交換和調節功能,又具備足夠的抗洪功能。一般生態河堤有以下幾個類型:(1)自然原型護岸,通常采用植物保護河堤,如柳樹、水楊、蘆葦等;(2)自然型護岸,相比前者增加了天然材料護底;(3)人工自然型護岸,在前者的基礎增加混凝土等材料增強防洪功能。
一般來說,生態護岸的設計有以下幾個原則:經濟性原則,即是保證相關功能的同時降低工程造價;協調性原則,為美化工程環境,應盡量減少剛性結構;需要進行準確的水文分析,確定不同區域下的植被種類和數量;多孔性構造原則;自然性原則,即是盡量采用自然材料,避免二次污染;親水性原則。在實際工程設計之中,應切實考慮岸邊線的布置,因為它的布置直接影響著河流的整體形態和景觀效果。另一方面,要考慮親水性,如以低護岸制造近水的感覺。最后,相關材料的選擇應充分考慮河流所在區域的自然條件,注重護岸表面形態的多樣化,主要有天然材料、疊砌塊石、漿砌塊石和混凝土等,具體做法本文不再贅述。
3.2 自然化河流建設
自然化河流建設是指河流治理既要保持、重現及創造河流原始的自然風情又要實現其相關水系功能。它不是簡單的保護自然環境,而是在采實現防洪抗澇等作用的同時,降低人類對河流環境的損害,與自然和諧共存。在自然化河流建設之中,水邊環境的建設是重中之重,包括空間環境、生物環境和水環境三部分。
自然化河流建設的原則主要在于在趨向自然的前提下創造豐富的環境條件,例如將河岸線設計成不規則型,彰顯結構多樣性;盡量順應自然,例如分區域分階段的治理河道,盡量利用自然動力進行治理,宜沖則沖,宜彎則彎;建設綠化網絡,河流是較為孤立的生態系統,應將水和綠化網絡化,使豐富和穩定生物物種;構造簡潔的河流景觀,盡量采用自然的植被石材,讓建設的河流形態盡可能的接近原生態。自然化河流建設方法有以下兩種:(1)河道治理,河道治理的主要作用在于改善河道流路及河床的物理特性,從而構造出最自然狀態,河流具有有不同的流速帶,河底的沖刷不再那么大,即是河流有淺灘也有深潭,采用多孔化河床,保證水體流動多樣性從而讓生物物種具有多樣性。如植石治理法常常將自然石埋入河床構造深溝及淺灘,營造出魚類喜歡的棲息環境。但是這種植石治理法有一定的限制,適用于河床比降大于1/500,植石帶不易被洪水沖走且不會被沙土堵塞的河道。為了提高抗洪能力,另一種常用方法為浮石帶治理法,它是構造混凝土框架用來抵御洪水的同時又為魚類提供巢穴,資源利用率明顯提高;(2)護岸治理,即是選用生態水利方案構造自然型護岸。
結束語
傳統的河道治理工程將會加重環境負擔,影響著我國經濟社會的可持續發展。生態水利工程保護和尊重自然環境,實現了經濟發展和環境保護的雙重目的。在環境日益惡化的今天,只有認識到水利河道與生態環境之間的關系,才能在河道治理中充分的應用到生態水利。
參考文獻:
[1]李祥龍,陳廷濤.生態水利在河道治理中的應用[J].科技與企業,2012,(1).
關鍵詞:生態型水環境;治理技術;生態技術
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.214
0 引言
我國是一個水資源非常匱乏的國家,并且存在著嚴重的水污染問題,水污染嚴重危害著人們的身體健康和生命安全,因此人們對水污染的治理非常重視。隨著人們環保意識的增強,生態型水環境治理技術在近年來得到了人們的高度重視,其是一種新型的水環境治理技術,尊重自然,在去除污染物質的同時,也注重對水體的生態修復。
1 水環境治理的思路
在傳統的水環境治理中,往往非常注重對水體污染中污染物質的去除,但是去忽視了水體的修復和治理。近年來,由于人們對水環境治理技術的研究不斷深入,因此出現了一些新工藝和新技術,有效緩解了水體污染。
對于水環境治理來說,不僅僅是將水體中的污染物質去除,同時還要從水環境的整體發展情況來看。在傳統的水環境治理中,需要采用各種技術和手段來修建污水收集系統,然后對水體污染進行集中治理。在這個過程中,就消耗了大量的資金,同時也需要花費很多的人力和物力,水環境治理的費用非常高。在污水收集的過程中,由于污水往往不是集中在同一個區域的,往往比較分散,因此對于污水和廢水的收集也不好操作。有的地區,對地下水的使用非常多,但是卻不注重回灌,最終導致這些地方出現水量不平衡。很多地方采用二級處理技術來對污染進行治理,但是在這個過程中,并不能有效將污水中的氮和磷等元素去除,會導致水體出現富營養化。總之,在以往的水環境治理中,并沒有考慮到水環境的整體發展,沒有徹底對水環境的質量進行改善。
其次,對于水環境治理來說,還應該注重保持水環境的良心循環。水是一種可以循環利用的資源,水的循環過程包括社會循環和自然循環。如果在使用水資源的過程中,沒有按照水資源的循環規律來取水和處理污水,就很容易破壞水的自然循環。所以在水環境治理中,一定要遵循水資源的循環特征,才能讓排放到自然界中的水還能夠為人們所用。
2 生態型水環境治理技術
2.1 人工濕地凈化技術
人工濕地凈化技術是一種最常見的生態型水環境治理技術,主要是指模仿天然的濕地來構建一個人工濕地,其具有和天然濕地一樣的功能,可以凈化水資源,是一種污水處理的良好方式。在眾多的污水處理技術中,采用的方法按照污水處理的不同可以分為物理處理技術、化學處理技術和生活處理技術,而人工濕地凈化技術就是一種綜合技術,其同時使用了化學、物理和生物處理技術,其消耗的資金和各種材質非常少,但是污水處理的能力卻很好。利用人工濕地,可以對廢水進行綜合處理。人工濕地凈化系統主要分為填料表面、生物膜等,其中廢水經過生物膜,污水中的一些有害物質就會被生物膜中的填料或者植物的根系攔截,并且生物膜還會吸收有機污染物,或者通過生物反應來將其消除。人工濕地系統中的植物根底可以釋放出一定的氧氣,所以周圍的環境中,在靠近植物根系的部分,就可以存在好氧菌,在原理的位置,就可以存在厭氧菌,廢水中的氮和磷元素就可以通過微生物的營養吸收和硝化或者反硝化的作用去除。
2.2 生態護岸技術
生態護岸技術是一種常見的生態水環境治理技術,簡單來說,就是在可以在河邊、湖邊等通過種植植物,來增強土壤的抗沖擊力,畝減少決堤的情況發生,提高其防洪能力。從實際的情況來看,人們往往通過在河流的岸堤構建硬質護岸體系來提升岸堤的抗沖擊能力,一般采用的原料為漿砌石料。在這個過程中,雖然一定程度提升了岸堤的抗洪能力,但是與此同時,也會河岸的生態系統造成了不好的影響。在一般情況下,陸地生態系統和河流生態系統是一個整體,但是如果人們人為地構建硬質的護岸體系,就將原本為一體的生態系統隔絕開了,自然就會導致河岸帶的生態系統功能削弱。因此,從生態型水環境治理的角度來看,應該尊重自然,不能適用各種硬質的護案體系,而是要充分利用生態護岸體系,利用水運動規律和介質的排列來構建生態護岸體系。生態護岸的形式有很多種,分別為陡坡型、緩坡型和直立型,通過生態護岸體系,就可以對河堤的生態系統群落結構進行優化,不僅可以發揮一定的防洪效果,同時還能夠發揮控制污染的效果,防止水土流失,同時還可以延生生物的生存和活動的空間,將地下水和河水聯系起來。
2.3 湖濱帶凈化技術
湖濱帶凈化技術也是一種生態型的污水凈化技術。湖濱帶是指水和陸地生態交叉的地方,是一種生態過渡帶,主要存在湖泊流域和陸地生態系統之間。湖濱帶的生態性能非常好,可以維持生物的多樣化,同時還可以涵養水分,具有防旱和蓄洪的功能。在湖濱帶的水底,將一些吸附填料和一些酶促填料放置其中,就可以構建一個功能多樣的生態污水凈化系統,可以對污水凈化,并且呈現出來的景觀效果非常好。當雨水或者湖水流到湖濱帶時,通過湖濱帶的各種生物和植物的凈化作用,就可以減少各種污染物,然后經過凈化之后的水資源進入到湖泊中,就可以保持湖泊水資源的環保性,可以避免雨水對湖泊的水體造成污染。
3 結語
目前的水治理技術普遍存在運行費用高,基建投資大的特點,并且主要集中在點源污染治理上。從生態型技術出發,探討了一些原位型生態修復技術,指出應該充分尊重自然,遴選符合水環境健康循環的技術。生態型水環境治理技術必將成為未來的水環境治理技術的發展趨勢生態型水環境治理技術是一種從整體的角度上來對污水進行處理的一種技術,并且其要求遵循自然規律來處理水環境。從目前的情況來看,人工濕地凈化技術、湖濱帶凈化技術和生態護岸技術是常見的生態型水環境治理技術,在實際中應該加強使用和研究。
參考文獻:
[1]冉星彥.淺論城市水環境的治理[J].北京水利,2001(04):12-14+46.
[2]宋蘭合.城市水環境治理與污染控制的科技對策[J].建設科技,2008(14):5-7.
關鍵詞:水環境治理;產業生態化
中圖分類號:F2文獻標識碼:Adoi:10.19311/ki.16723198.2017.04.009
0引言
長期以來,我國的水資源環境治理成效甚微,并沒有從根本上扭轉水質惡化的局面。究其原因,就在于我國的經濟發展方式并未發生根本轉變。基于新古典經濟學理論,產生水環境污染問題的原因是外部性。因此,對于水環境治理,通常的思路是將環境成本內部化。然而,無論是基于庇古傳統的排污費,還是基于科斯傳統的排污權交易,均屬于末端治理,并未直接解決水環境惡化的根本問題――產業發展方式,使得水環境治理具有局限性。因此,水環境治理的根本出路是推動產業的生態化重構。
1傳統“末端治理”模式的弊端
1.1導致污染轉移,整體治污效果不顯著
末端治理只是一種局部解決方案,無法提供全面的水污染解決框架。一方面,環保標準高的地區,將污染轉移到欠發達地區,只是污染在更廣范圍的轉移。局部外部性的解決導致了更廣范圍的外部性,局部產業轉型升級的結果以損害其他地區生態環境為代價。另一方面,產品服務化不可能全面推廣,工業部門不可能全部轉成服務業。很多地方通過調整產業結構來達到水環境治理的目標,將工業部門服務化,發展金融、互聯網、商業營銷等現代服務業。這種剝離制造環節的方式依然屬局部方案,會導致制造環節轉移到欠發達地區,仍然是水污染的區域轉移,在總體范圍內達不到治水效果。因此,“末端治理”只對局部治水有效,整體效果并不明顯。
1.2治污投入遞增,陷入“效益遞減”困境
隨著工業生產的快速發展,污水排放中的污染物種類越來越多,隨著收入水平不斷提高,民眾對生態訴求也越來越高,排放總量與治理標準同步增長,使得末端治理呈現“投入遞增、效益遞減”的趨勢。一方面,“末端治理”不是徹底治理,而是污染物的轉移,并且運行費用巨大(劉偉明,2014),為了達到更加嚴格的排放標準,企業不得不大幅度提高治理費用,給企業帶來沉重的經濟負擔。另一方面,對企業來說,治污投入只有環境效益而無明顯經濟效益,降低了企業治污的積極性與主動性。許多企業生產技術有限,加工深度不夠,物料流失嚴重,本已造成資源浪費,流失到水體中形成污染,還要投入較高的費用去治理,從而形成資源的雙重浪費。
1.3治污產業創造GDP,阻礙技術進步
經濟增長與環境保護常常呈現“兩難”格局(張紅鳳等,2009),出現“不治理生存困難、治理了經濟困難”的悖論(劉偉明,2014)。末端治理造成了短期內化解上述矛盾的假象:一方面,末端治理不用直接淘汰現有的落后產能和技術體系,不會造成GDP的顯著波動,地方政府更易接受;另一方面,末端治理形成治污產業市場,反而增加了GDP,造成“污染增加國民財富”的假象,這部分GDP不僅不代表經濟增長,而且是一種資源浪費。因此,末端治理阻礙了技術進步和環境保護,政府和企業對于淘汰落后產能和更新技術的內在動力不足,結果就趨向于加強而不是減弱現有的技術體系。
2水環境治理的困境在于生產方式落后
2.1生產技術落后,資源消耗大利用率低
從工業化進程看,中國屬于后發國家,在經濟發展起步階段實施的是比較優勢戰略,由于技術與資本相對匱乏,中國經濟增長主要依靠資源要素的粗放式投入,包括低價格管制下的水電煤等能源資源和低廉的農村剩余勞動力。從全球化進程看,中國企業以委托加工的形式參與國際分工,只嵌入了全球價值鏈的原材料供應、初級產品制造、加工組裝等低端環節,且面臨“低端鎖定”困境(時磊,2006;盧福財等,2008),產品檔次低、附加價值小、環境污染嚴重是中國地區產業發展的顯著特征。落后的經濟發展方式對生態環境尤其是水環境造成了嚴重破壞。
2.2同質化低水平競爭,企業治污能力與動機雙重缺失
中國的區域經濟呈現出同質化低水平競爭的特點,尤以浙江塊狀經濟為甚,例如海寧皮革服裝、永康五金制品、浦江水晶工藝品等。在這些塊狀經濟中,每一個生產環節都集聚了成百上千的企業(很多只是家庭作坊),初級加工制造品差異性極小,同質化特征明顯,企業只能依靠降低成本來獲利。在低水平競爭下,企業既無治污動機,也無治污能力:一方面,競爭逼迫企業不擇手段降低生產成本,甚至犧牲生態環境換取經濟利潤,產生大量水環境污染;另一方面,小企業依靠薄利多銷維持生存,水環境治理會對其造成成本沖擊而破產,導致企業對治污力不從心。這種“競次策略”又導致政府在環境規制中面臨“兩難境地”,為了保持經濟增長速度、完成招商引資任務,地方政府往往會不顧環保約束而與企業合謀(袁凱華等,2015)。
2.3產業布局分散無序,治水陷入“不經濟”困境
與大氣污染治理不同,水環境治理需要依托網絡型管道基礎設施,具有較強的規模經濟和網絡經濟特性。一方面,污水處理行業具有明顯的自然壟斷性,被治理的企業越集中,越能獲得規模經濟;另一方面,循環經濟具有明顯的網絡經濟特征,需要以上下游企業集中生產為前提。因此,區域范圍內的集中生產、集中治污,才能體現出治水的“經濟性”。然而,我國諸多地方產業卻布局分散,管道建設滯后,治水難度較大。例如浙江省,縣域經濟以中小企業(家庭作坊和個體廠商)分散加工為主,“小而散”的企業格局形成了眾多零星的污染源,阻礙了水環境的集中治理,增加了治理成本和難度,使得水環境治理陷入“不經濟”困境。
3水環境治理的根本出路是產業生態化重構
3.1秉持“零增長的發展”,實現經濟增長與環境壓力脫鉤
產業生態化的目標是要擺脫經濟增長與環境壓力同步增長的束縛,使得環境壓力增加的速度小于經濟增長速度。基于新古典框架的環境經濟學主張,只要經濟增長的收益超過環境的代價,生產系統就可以繼續擴張,其實這是認識誤區,作為自然系統的子系統,生產系統的規模必然不可能持續增長。產業生態化則秉持了不同的發展理念,主張在經濟系統最適規模下實現“零增長的發展”。從環境庫茲涅茲曲線來看,從左端拐點后上升速度放緩開始,經濟增長與環境壓力便已出現相對脫鉤,到了曲線頂端,經濟仍在增長,但環境壓力進入零增長狀態,此時經濟增長與環境壓力出現絕對脫鉤,產業生態化的目標和表現是邁過環境庫茲涅茲曲線頂端開始下降,這是一種經濟增長與環境壓力完全脫鉤的可持續發展。
3.2優化企業布局,構建多層次循環經濟系統
傳統生產方式是以“高開發、低利用、高排放”為特征的“資源―產品―廢棄物”的線性開放系統,這種模式對資源的利用常常是粗放的、一次性的。產業生態化要求用生態學規律來指導經濟生產活動,參照自然界的物質循環模式,通過將上游產業的廢棄物或副產品轉變為下游產業的營養物或原料,在生產和消費過程中形成“資源―產品―再生資源”的物質循環過程,其特征是“低開發、高利用、低排放”。工業生產系統作為自然生態的子系統,應該構建一種系統化、循環化的企業共生網絡,實現社會經濟與資源環境的協調發展。循環經濟系統是工業生產系統對自然生態系統的模仿,要以產業布局優化為前提,只有企業的相對集中、上下游產業鏈健全,才能構建有效的循環經濟系統,提高水環境治理的經濟性。
3.3擺脫“競次策略”,實現價值鏈上的合作共生
產業生態化意味著市場機制從惡性競爭、無序競爭向合作競爭轉變。在經濟起步階段,區域經濟呈現低水平同質化競爭,這種分散無序的競爭以追求低成本為手段,忽視環境保護、破壞生態環境、違規偷排是必然結果。產業生態化所構建的產業生態鏈,具有較強的系統性、共生性,企業之間通過物理交換或能源傳遞,以及知識、人力和技術的交換而形成長期合作關系。因此,在共生網絡中,企業不再是惡性競狀態,而是在經濟價值上共創共享、在利益上互補互惠的企業耦合,不僅包括企業之間的廢棄物交換,而且包括技術創新、知識共享、學習機制等全面合作。在生態化的產業系統中,企業不再靠資源粗放利用、違規偷排污染環境等手段實現自身成本下降,而是通過獲得循環經濟、規模經濟、范圍經濟等降低整個工業系統的生產成本。
4產業生態化重構的具體路徑
4.1強化微觀企業的清潔化生產
清潔生產是末端治理的最早替代方案,基本思路從“末端治理”轉向“過程管理”和“源頭削減”。清潔生產有兩個層面,一個是綠色產品設計,另一個是清潔生產過程管理,要求企業改善現有生產工藝和產品戰略,但核心仍然是生產工藝的提升,因為綠色產品需要以清潔生產技術為前提。政府規制行為需要從排放標準的制定轉向生產技術標準的制定,對企業生產的全過程如生產工藝與裝備、廢物回收利用、資源能源利用、污染物產生、產品和環境管理等指標制定相應的標準要求。這是一種倒逼機制,一方面,企業必須改進生產工藝,達到相應標準要求,才可進行生產活動;另一方面,工藝提升會引起生產成本上升,削弱競爭優勢,企業唯有通過技術引進或自主創新,不斷降低清潔生產技術成本,才能獲得新的競爭優勢,這一過程也推動了企業從要素驅動向創新驅動的轉變。
4.2推動產業園區的循環化改造
循環經濟是企業清潔生產以產業園區為載體的拓展,從單個企業的清潔生產轉向企業間共生發展。基本思路是對自然形成的分散在各鄉鎮的特色產業集群和工業園區進行產業鏈的生態化重構,通過產業鏈的“補鏈”、“補網”形成相互關聯、互利共生的鏈網式結構,構建循環封閉的生產系統。就水污染治理來說,生產污水和廢水的減少與處理要以集中處理為基礎、網絡化管道設施為條件,這都為企業在園區內集中、互聯、循環提供了市場需求與物理條件。然而在現階段,存在只注重循環、不注重經濟,陷入“循環不經濟”困境,降低了園區企業參與的積極性。因此,一方面要加快基礎設施建設,提高循環效率,以循環經濟抵消技術成本沖擊,另一方面要激勵企業加強技術創新,降低循環技術生產成本。
4.3加強生態產業鏈中的靜脈產業培育
靜脈產業是一種更高層次的循環經濟模式,實際上是將循環經濟中廢棄物處理再利用的部門分離出來,形成專業分工明確、加工分解效率更高、服務范圍更廣的獨立產業,它的任務是將廢棄物再資源化,即把生產過程中產生的廢棄物加工分解成新的資源。靜脈產業有利于促進動脈產業的物質減量化、資源利用高效化、排放減量化,是企業“共生”關系的核心環節。我國靜脈產業還處于起步階段,現階段的循環經濟園區并沒有融入獨立的靜脈產業,而是在動脈部門內部進行廢棄物的收集、分類、再利用(張霜等,2013)。我國靜脈產業還處于起步階段,理論認識上不足,產業化水平也遠遠不夠,現有的水資源再利用企業也存在政策扶持不夠、回收網絡不健全、技術落后等問題,在靜脈產業培育過程中,要進一步加強政策扶持,促進靜脈產業的市場化和產業化,實現動態產業與靜態產業的協同發展。
4.4構建有效的倒逼機制與激勵機制
產業生態化需要建立有效的政府倒逼機制和市場激勵機制。之所以需要倒逼機制,是因為在環境成本外部化的條件下,企業沒有治污動力,即使設定了排放標準,只要排污罰款成本小于治污成本,仍會導致環保約束軟化。政府的角色就是以法治和規則為基礎,為經濟活動劃定合理的生態邊界,制定環保標準、嚴把項目準入、加強環境監測,提供基礎設施和產業平臺建設,杜絕企業的污染尋租行為,對企業的環保標準形成硬約束,倒逼企業注重生態效益。但是,行政化手段治水并沒有解決治污的內在動力問題,不僅政府負擔較重,也不具可持續性。因此,還需要通過市場機制的利益調整作用,建立和完善市場激勵機制、利益平衡機制,將水環境治理的成本與收益傳遞給企業主體,以經濟杠桿來引導企業主體從“倒逼”轉型升級變為“主動”轉型升級,從“誰污染誰付費”轉變為“誰環保誰收益”,進而形成水環境治理的內生動力。
參考文獻
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今年 6月25日,國務院公布了《關中—天水經濟區發展規劃》詳細方案,這個規劃是《國家西部大開發“十一五”規劃》中確定的西部大開發三大重點經濟區之一。包括的范圍地處亞歐大陸橋中心,從生態環境方面講,由渭河上游的天水到渭河下游的渭南,幾乎涵蓋了整個渭河中下游流域,可以說就是一個渭河流域的經濟發展規劃。這個規劃的實施,為渭河的生態環境建設和渭河水資源開發利用創造了新的發展機遇。
在《關中—天水經濟區發展規劃》中,國務院提出的總體要求是:力爭用10年多一點的時間,把經濟區建設成為全國區域協調發展新的重要增長極,實現經濟繁榮、山川秀美、人民富裕、社會和諧。在發展目標上,對森林覆蓋率、自然濕地保護率、資源消耗、環境污染、渭河干流水質、中心城市市區空氣質量、城鎮污水、生活垃圾、工業固體廢物處理等生態環境建設提出了明確的硬性指標。特別是對加快實施渭河流域重點治理工程、加強渭河流域水資源管理等方面更有著直接的明確要求,把渭河中游干支流防洪、渭、洛河下游治理、渭北山地生態屏障建設、渭北和天水等黃土高原丘陵溝壑區水土流失綜合治理等項目全部列入規劃中的重點工程。把加強西安、寶雞、商洛、天水等秦嶺山地生態功能區生態環境保護與建設、提高水源涵養能力、加快實施平原綠化、人居生態環境建設等工程列入創建國家環境保護模范城市、生態園林城市、生態示范鄉鎮、環境優美鄉鎮、加快建設宜居區域的建設內容。這些對于渭河流域生態環境保護、渭河水資源開發利用工作來說,真是遇到了千載難逢的好時機。
今年6月1日,《陜西省渭河流域生態環境保護辦法》實施,這個辦法對于渭河流域生態環境保護工作來說,又給予了一個強大的有力武器。
渭河是黃河的最大支流,自西向東橫貫八百里秦川。流域總面積13.5萬平方公里,涉及陜、甘、寧三省區。其中陜西省境內流域面積6071萬平方公里,占渭河流域總面積的50%。流域內集中了陜西省61%的人口、56%的耕地、72%的灌溉面積和81%的工業總產值。近年來,雖經各方面的努力,渭河流域水質污染、生態環境有所改變,但污染依然嚴重,水資源短缺;生態環境脆弱、生態體系建設尚未全面啟動,森林總量不足,生物種類大幅減少;河床內無序挖沙、水土流失嚴重;河道管理混亂,傾倒垃圾現象嚴重,河水斷流、洪澇災害時有發生。隨著社會經濟不斷發展及城鎮化進程的加快,對資源開發利用的需求大量增加,又有進一步惡化的趨勢,渭河生態環境建設和水污染防治、水資源開發利用的形勢仍然十分艱巨。盡快對渭河流域實施科學的綜合治理與開發,具有十分重要的意義。
1.以小流域為單元,各地共同開展綜合治理是一項根本途徑和長期任務
渭河流域生態環境惡化的具體反映首先是嚴重的水土流失。由于水土流失不僅造成土地資源破壞、生態平衡失調、農業生態環境惡化,而且導致渭河下游嚴重淤積、洪澇災害頻繁發生。因此,要從根本上改善生態環境,只有以小流域為治理基礎,在小流域范圍內蓄水保土,采取工程措施、植物措施與耕作措施緊密結合,山、水、田、林、路綜合治理,形成一個較為完整的綜合防護體系,鏟除洪水之源,從根本上遏制水土流失。使流域內水文狀況改善,泥沙得到控制,河流生態系統與水文狀況才能從根本上得到好轉,生態環境才能逐步得到改善。渭河水源既有來自南山秦嶺的黑河、澇河、灃河等,也有來自北山渭北高原的涇河、洛河、千陽河、韋河、漆水河等。這些支流,從寧夏、甘肅到陜西,水土流失嚴重的面積都集中在渭北。這幾年,南山的水不大了,北山的水幾乎斷流了。可見要從根本上改善渭河流域的生態環境,必須從渭河的每一條小支流做起,以小流域治理為基礎,各地一起齊抓共管,從根本上、根源上改變整個渭河流域的生態環境治理。這應該是國務院《關中—天水經濟區發展規劃》為渭河流域各地方政府發出的動員令。
小流域治理應以退耕還林(草)為主要手段,促進流域生態環境自然修復。退耕還林(草)、人工造林種草,對遏制水土流失可以起到一定作用。渭河流域水土流失面積大,范圍廣,實施退耕還林(草),盡快使生態自然修復,盡最大程度發揮大自然繁衍生息能力,加速林草植被的恢復和生態系統的順向演替進程,這項工程從實施“山川秀美工程”以來,已經實施幾年,生態效益十分可觀。我們應該把它繼續的、長期的堅持下去。
要樹立全局觀念,上游下游各地政府相互合作,建立科學完整的綜合治理、管理體系。上游地區可以小流域為單位,按照梁峁坡、溝谷坡、溝道等不同的地貌特征,配置各自適宜的水保治理措施。如梁峁坡多為坡耕地,除緩坡修筑梯田外,其余坡面可推行等高灌木帶、林草間作及保土耕作措施等;溝谷坡侵蝕破碎,坡度在25°以上,實行退耕還林(草),發展以灌木為主的水土保持林;溝道以支毛溝為主,大力發展壩系工程建設,做到支毛溝小壩與骨干壩有機結合;另外,還應在渭河一、二級支流上部署小型水庫、河道整治等工程,治標與治本同步進行,形成節節攔蓄降水,層層開發利用的良好布局,逐步建立起科學完善的綜合防御體系。而下游地區重點要搞好河道管護,如河堤加固、河道疏浚、合理排污、堤岸綠化、減少污染等,使上下游形成相互呼應的、科學完善的綜合防御體系,自覺地共同承擔起渭河流域生態環境治理和水資源開發利用工作。
2. 以科技為手段,建立渭河流域科學完整的綜合防護體系
在國務院公布的《關中—天水經濟區發展規劃》方案中指出,關中科教實力雄厚。擁有80多所高等院校、100多個國家級和省級重點科研院所、100多萬科技人才,5個高新技術產業孵化基地,3個大學科技園區,科教綜合實力居全國前列。是區域發展的重要的優勢條件。
渭河生態環境治理和水污染防治、水資源開發利用要以科學發展觀,充分利用科技優勢,全面統籌、理順體制,狠抓源頭,建立渭河流域科學治理、科學管理體系,重新塑造健康的生態環境系統。
科學創新無止境,生態環境保護也是永恒的。當前應加大區域水土保持和治理工作力度,統一規劃,大流域和小流域治理相結合,農田建設和小型水利建設相結合,林、草相結合,自然恢復與人工造林相結合,山、水、田、林、路協調-致,全面治理;因地制宜,合理規劃,注重區域內生態水資源的調控;全面推廣有節水效能的新工藝、新技術、新設備,使區域內經濟有發展、用水有節減,讓水于河流,保障渭河流域生態健康平衡;綜合治理,生態、生物措施并舉,提升區域治理水平;以流域內水資源、土地資源、生物資源為基礎,利用工程措施、管理措施、生物措施、耕作措施等綜合治理手段,采取生態修復、生態治理、生態保護等方法,建立健康的生態系統結構;制訂各流域的統一考量標準,嚴格控制入河排污總量,長期不斷地加強水質監測、監督,實行區域內解決污染,地區分界處考核交接,使河流的整體達到清潔,健康的生態環境;依法加強河道的整治治理,強制實行污水達標排放,嚴禁向河道傾倒垃圾,建立渭河流域濕地和自然植被生長帶,并在河道堤岸及兩側營造林帶網,充分發揮濕地、自然植被及林帶網的美化、凈化作用,使區域內達到生態系統的平衡和持續的發展。
3.完善管理機制,確保治理成果長期發揮效益
依法治水,在當今實行普法教育、建設法治社會的大氣候下,已經成為人們的共識。目前,除了有關治水的法律《中華人民共和國防洪法》、《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國河道管理條例》、《陜西省河道管理條例》等等之外,還有與治水相關的法律如《森林法》、《環境保護法》《水土保持法》等等。從執法環境到法律內容來看,渭河生態環境治理都進入了依法治理的時代。