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黄海鸥博士“心怀水之梦”攻坚饮用水质污染控制技术
《千人》杂志记者 杨正楠 / 时间:2015-07-31 08:00:42

  据千人杂志网2015年7月24日讯 黄海鸥,国家“青年千人计划”专家,北京师范大学环境学院教授、博士生导师。


黄海鸥博士


  自古以来,人类择水而居,临水而憩,水孕育了人类的生命和璀璨文化。在现代文明高度发达的今天,不少人更向往山清水秀的田园生活。然而走进现在的农村,污水遍地的情况让人触目惊心,农村和小城镇的水质问题比城市更为严重,甚至危及饮用者的人身安全。根据2013年《中国环境统计年鉴》,截至2012年末,全国仍有约25.4%的农村人口没有用上经过处理的自来水,在一些边远或不发达的省份,自来水的覆盖率还在65%以下。即使在自来水已覆盖的地区,饮用水的安全形势也不容乐观。根据卫生部的一项调查,在全国集中式供水的农村地区,达标饮用水的比率仅为59%。近些年,农村经济粗放发展,又造成了进一步威胁。目前全国60%以上的河流河段、大多数湖泊的水质在三类以下,其中周边农村人口密集的太湖、巢湖、洞庭湖的水质已低于五类标准。天然污染和乡镇生产生活废物的随意排放又造成地下水的严重污染,影响约75%的农村人口的饮水安全。
  国家“青年千人计划”专家黄海鸥博士一直心系于此。在二十余载科研生涯里,他专注于水处理技术,希望帮助祖国解决饮用水安全问题。如今正值“水十条”出台、新《环境保护法》颁布一年之际,《千人》独家专访黄海鸥博士,了解他在相关领域所做的努力,倾听他对我国水污染现状和防治的看法。
  与水结缘,为科学理想回国
  黄海鸥与水结上不解之缘,还要追溯到1995年他本科毕业的时候。当时他的研究课题是用物理化学的方法控制造纸行业纸浆制备过程中的废水污染,由此对水处理中的物化过程发生了兴趣,硕士毕业后前往美国约翰霍普金斯大学Charles O’Melia教授的课题组攻读博士,在组里学习工作了七年。O’Melia教授是美国工程院院士,物化水处理技术中两个重要技术——混凝和过滤的理论奠基人之一。在黄海鸥看来,他是一位慈祥而严厉的长者,是他将自己带入了水处理领域的理论研究。博士毕业后,黄海鸥任职学校的公共卫生学院。这所全美最大的公共卫生学院与企业和各种组织联系密切,因此他有机会开展一些应用型项目,包括供水机构的升级改造和一些不发达国家的水质评价和改善。这些经历让他感到,饮用水处理技术和水质安全研究不仅涉及所有人的基本需求,并且可与科学、工程、健康等各个相关领域结合,值得深入开展工作。
  国外漂泊十四载,黄海鸥始终未忘初心。作为一名科研人员,他表示最敬佩的科学家是用毕生的科研实践致力于解决中国人吃饭问题的袁隆平教授。水与粮食一样,是人类赖以生存的基本物质,人类不仅需要饮水,而且需要饮用健康的水。中国是个人口大国,也是世界上饮用水安全问题最突出的国家之一。黄海鸥心里怀揣着一个水的梦想:希望祖国的城市、林田不再因污水而失色,祖国的人民都能用上清洁的水,希望有朝一日能回国工作,以自己的专业知识服务于祖国。
  2013年,第三批国家“青年千人”开始申请,黄海鸥报了名。虽然一直都想回国,但他坦言,当机会真的来临时,自己却也有过犹豫。在国外,自己拥有条件优越的实验室和熟悉的科研环境,而回国就要重新建立自己的“学术圈”,应对一些短期的考核标准。此外作为两个孩子的父亲,也需考虑家庭等因素。然而科学理想还是占了上风,同时家庭也给了他难能可贵的支持,使他最终选择了回国。
  心系水质安全,专注农村水分散处理
  黄海鸥在水污染领域的研究包括三个方面:在环境科学领域,主要探索天然与人工水环境下颗粒污染物的物理化学行为;在环境工程领域,主要探索膜法水处理技术的原理、优化方法,以及与新材料技术的结合;在环境健康领域,初步探索新型水处理技术在农村地区应用的可行性。其中,农村水污染的情况让他尤为重视,也是他目前研究针对的重点。
  黄海鸥对这一领域的关注始于回国前。当时他与不同组织一起,探讨拉美、非洲、南亚国家的饮用水安全问题以及可能的技术解决手段。对于发展中国家来说,依靠建设超大型城市,修建大型集中供水设施的方法是不可行的,因为这超越了区域环境的承载力,也会造成能源的巨大浪费。以村镇为单位的小型供水设施,才是正确选择。然而,用于城市供水的许多“高级”技术,往往被认为过于复杂,不能用于农村地区,许多组织仍然在世界各地的农村反复尝试一些看似简单却难以保证水质处理要求的所谓“低科技”技术。黄海鸥认为,这种做法是不可取的。他判断,手机通讯技术在农村地区的普及,说明高科技技术如果设计合理、价格适当,是可以在农村地区推广使用的。现代新材料技术(如膜技术和光伏技术)、电子信息技术(如无线通讯)、监测技术(如远程遥感)的进步,正在为农村供水技术的革新创造前所未有的机遇。
  基于这样的认识,黄海鸥申请青年千人计划启动基金资助项目时,就提出了“分散水处理技术的开发及应用”这一课题,这也是他希望回国后从事的主要研究领域。这个项目为期三年,主要目的是寻找适于我国农村地区情况的技术手段,能够根据不同地点的水质灵活组合,在较低的成本下实现较好的水处理效果。黄海鸥计划由该研究出发,进一步对新型水处理技术的物化机理进行阐释,并且通过与环保企业的合作,为新技术的产业化打基础。
  目前,黄海鸥正专注于适用农村地区和小城镇的高级分散水处理系统的研制、应用以及相关物化机理的阐释。一般的农村污水处理对于改善人居环境是必要的,但是由于农村水污染物的来源广泛,具有跨区域、跨介质的特点,单纯处理生活污水难以保证饮用水的水质安全。“高级分散水处理系统”可以填补这个缺陷。这是一种以农村及分散社区为服务对象的小型水处理系统,其利用现代科技手段,能够达到传统水处理工艺无法达到的效果,同时具备良好的经济性和易操作性,适合推广应用。目前黄海鸥所处实验室的研究主要集中在新型水处理材料的制备和应用,以及针对中国原水水质差的情况,探索一些适用于复杂水质条件的联合处理工艺。
  除此之外,黄海鸥还参与了其它一些技术研究,其中非常重要的一项是膜技术在分散水处理中的应用。目前,研究团队已经探索了新兴污染物与传统和新型膜材料的相互作用机理,对不同材料进行了较为系统的筛选,确定了处理工艺优化的方向,初步实现了在较低能耗的条件下有选择地去除水体的不同目标污染物。同时,也与国内的企业进行了较为广泛的技术交流,初步选择了下一步从技术到工程的突破方向。
  建言中国水污染治理:政策制定与落地需并重
  尽管取得了一些成就,可黄海鸥深知,自己的研究之路和中国的水污染防治一样,还很漫长。相比发达国家,中国的水污染更突出,更复杂,影响的人口也更多。但是在水污染研究方面,国外已经逐步进入到以具体污染物为控制对象,以新材料、新能源技术为手段,以产学研联合平台为依托的稳定发展阶段。与之相比,我国的研究,特别是在应用技术和设备研究上还比较落后,科学研究、政策制定、工程需求之间存在明显的脱节,其后果是一方面我国国际期刊论文的发表数量和学术质量大幅度提高,而另一方面广大群众饮用水安全状况和水环境日益恶化。针对国内外差距,黄海鸥认为,政府、企业、科研单位应摈弃过度追求短期利益的做法,真正把健康保护和生态改善作为工作的重点,真正发挥社会和群众在环保政策的制定、科研项目的选题以及成果转化中的作用。
  虽然问题严重,但黄海鸥仍不失信心。“最近两年,相关政策制定和实施方面有了长足的进步,从环保法的修订到《水十条》的颁布实施,我国的水污染治理正向着正确的方向大步前进。”对于国家这两记重拳,黄海鸥分析,新环保法的一个重要进步是对污染单位有了真正的威慑力,并且执行力度正在不断加大。“水十条”则明确了每个条例的负责单位,提高了条例的可实施性。他判断,今后十年,“水十条”将会在很大程度上改变我国水资源不合理利用的现状,推动工业企业的升级改造,促进水处理和监测技术的研发应用,提高我国环保产业的规模和水平。
  然而,水环境的改善、水污染的控制是长期过程,需要各方持之以恒的努力。“病来如山倒,病去如抽丝。”黄海鸥这样形容,他认为水环境系统,无论是自然的还是人工的,都十分复杂,因此不会像雾霾一样,靠一夜北风就“一吹而光”。无论是政府还是社会,都需要尊重自然规律,不能因为一项政策、一种技术没有在短期内解决问题,就“判死刑”,要给其应有的发挥作用的时间。
  在政策的制定上,黄海鸥认为可借鉴美国的经验,政策的制定与技术的创新同步进行,甚至由负责技术创新的机构来主导政策的制定。“以饮用水的水质标准为例,我国的最新水质标准由卫生部门制定,基本借鉴于世卫组织及几个发达国家的标准,并没有充分考虑每个标准数值的科学意义和我国供水企业的技术现状。而美国水质标准制定和实施的主导都是联邦环保局,对于每个标准,环保局都需要有相应的环境健康研究的结果为依据,并且充分考虑现有处理技术的能力和成本,如果标准提高了,那么环保局必须为供水企业提供可以帮助其达到新标准、并且在经济上可行的技术方法,这样制定的标准就具备可操作性,更有可能被实施。”
  当然,对国外政策不能完全采取“拿来主义”,也需理智思考。首先,我们面临的污染形势比一些发达国家更复杂。对于很多造成水污染的工业企业,发达国家并没有完全真正经济有效的污染控制手段,而是把这些企业转移到了不发达国家。对此黄海鸥建议,政府经过筛选后,只留下确有保留价值的企业,并在政策和技术两个方面同时帮助企业实现创新,而千万不能忽视技术,只忙于抄国外的政策和标准,造成政策与技术的脱节。
  其次,政策的制定只是对改变我国水污染的现状进行了顶层设计,创造了基本条件。然而要想充分发挥政策的效力,还需各级政府真正重视,形成科学合理的操作方案。黄海鸥分析,目前我国水污染控制方面的一个重要问题是“九龙治水”的格局依然没有改变。中国目前的行政效率还不够高,部门之间的利益冲突偶有发生,多部门实施可能造成难实施,甚至不实施的结果。他建议国家明确环保部门在水污染控制方面的主体地位,提高政策实施的效率与效果;另外积极普及环保政策及相关科学知识,让政策的实施与监督从国家行为转变为全民行为。
  “路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”一切才刚刚开始,但黄海鸥表示,他已经做好了付出更多汗水和思考的准备。