重新認識中國的水資源、水污染和水利用
1．中國現(xiàn)狀
1.1 水資源嚴重短缺
水資源總量為2.81×104億噸，占世界第6位，而人均占有量卻居世界第108位，是世界上21個貧水和最缺水的國家之一,人均淡水占有量僅為世界人均的1/4?；緺顩r是人多水少、水資源時空分布不均勻，南多北少, 沿海多內(nèi)地少, 山地多平原少, 耕地面積占全國64.6％的長江以北地區(qū)僅為20％, 近31％的國土是干旱區(qū)(年降雨量在250mm以下),生產(chǎn)力布局和水土資源不相匹配，供需矛盾尖銳，缺口很大。600多座城市中有400多個供水不足，嚴重缺水城市有110個。隨著人口增長、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、工業(yè)化和城市化進程加快，城市用水需求不斷增長，將使水資源供應(yīng)不足、用水短缺問題，必然成為制約經(jīng)濟社會發(fā)展的主要阻力和障礙。
1.2 水資源污染嚴重
改革開放初期的只注重發(fā)展速度、忽視環(huán)境影響的粗放型發(fā)展模式，使水資源遭受嚴重污染：流經(jīng)城市河段普遍受到污染，三江 (遼河、海河、淮河) 和三湖（太湖、滇池和巢湖）均受到嚴重污染，藍藻時常暴發(fā)；在七大水系100個國控省界斷面中,Ⅰ-Ⅲ類、Ⅳ-Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)斷面比例分別為36％、40％ 和24％。浙江中部海域、長江口外海域、渤海灣和珠江口等地赤潮頻發(fā)，對沿岸魚類和藻類養(yǎng)殖造成巨大經(jīng)濟損失。90％以上地下水遭到不同程度的污染，其中60％污染嚴重，城市地下水約有64％遭受嚴重污染，33％的城市地下水為輕度污染。全國污水排放總量呈逐年增加趨勢，2006年到2009年分別為536.8、 556.8、571.7 和589.2億噸。華北地下水重金屬超標(biāo)，局部地區(qū)地下水有機物污染嚴重，地下水飲用水源安全受到巨大威脅。更為嚴峻的是一些地區(qū)城市污水、生活垃圾和化肥農(nóng)藥等相互滲漏滲透，使地下水環(huán)境更加惡化，解決水污染的難度加大。
1.3 水資源的重復(fù)循環(huán)利用率偏低
工業(yè)生產(chǎn)用水效率低，導(dǎo)致成本偏高，產(chǎn)值效益不佳，單方水的GDP產(chǎn)出為世界平均水平的1/3。農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)為0.48左右。盡管在北京、天津等大城市實現(xiàn)了水的循環(huán)利用，工業(yè)用水的重復(fù)利用率超過90％，工業(yè)用水重復(fù)利用率超過80％，但全國大多數(shù)城市工業(yè)用水仍然浪費嚴重，平均重復(fù)利用率只有30-40％ ，2009年全國城市生活污水集中處理率平均為63.42％，無法與先進國家相比。加強污水技術(shù)改造和擴大重復(fù)利用的空間很大。
1.4 水資源的宣傳和管理不到位
長期以來，水資源短缺現(xiàn)狀的宣傳教育力度不夠，科學(xué)有效使用水資源的引導(dǎo)和督察不到位，工農(nóng)業(yè)和生活用水管理處于缺失狀態(tài)，水的立法工作嚴重滯后，再加上偏低的水價，各行各業(yè)及居民生活用水浪費現(xiàn)象普遍存在，民眾節(jié)水意識淡薄，水資源管理工作有待加強。從未來發(fā)展看，水資源供需矛盾將更加尖銳。2010年總需水量為7300億噸，可供水量僅有6200—6300億噸，缺水量1000億噸，城市缺水總量為60億噸。發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)和工業(yè)，減少工業(yè)和生活污水排放，加強用水立法和監(jiān)督機制，是當(dāng)前一項重要工作。
2．應(yīng)對中國水資源短缺的措施
2.1 應(yīng)全面保護和審慎開采地下水
20世紀70-80年代的地下水開采量分別為572和748億噸/年，20世紀末達到1058億噸，之后維持在1000億噸以上，每年以25億噸的速度增加。全國657個城市中有400多個以地下水作為飲用水源，北方地區(qū)65％的生活用水，50％的工業(yè)用水和33％的農(nóng)業(yè)灌溉用水來自地下水。北京、天津、河北、河南、山東、山西、陜西、甘肅和新疆等許多地區(qū)地下水均處于超采狀態(tài)。2008年已形成大小不等的地下水降落漏斗222個（淺層133個，深層78個，巖溶11個），主要分布在華北和華東地區(qū)，而在華北平原形成的地下漏斗約為3—5萬平方公里，已成為世界區(qū)域性最大的漏斗分布區(qū)。在118個大中城市中64％的地下水屬于較重度污染，33％的屬于輕度污染。地下水已不同程度遭受有機和無機有毒有害物的污染，并呈現(xiàn)由點向面、由淺到深、由城市到農(nóng)村不斷擴展的趨勢，北方污染程度比南方嚴重。從京津地區(qū)、長江三角洲、珠江三角洲等的“三致”（致癌、致畸、致突變）有機污染物到中東部城市和老工業(yè)基地的“五毒”（揮發(fā)酚、氰化物、砷、汞、六價鉻）和其他重金屬元素和石油烴的污染都非常嚴重，很多地方被迫打深井飲“深層”地下水， 但這可能造成地表沉降下陷、地層斷裂、海水入侵和土壤鹽漬化等地質(zhì)災(zāi)害，并對城市基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成嚴重威脅。因此，增加地下水開采無法從根本上解決水資源短缺的難題。
2.2 海水直接利用工作要加大力度
英、法、荷、意等國在火力發(fā)電、核電、冶金以及石油化工等行業(yè)的脫硫、回注采油、制冰和印染等方面，以及生活方面的沖廁、沖灰、洗滌、和消防等方面直接利用海水代替淡水。2010年世界海水直接利用量近6000億噸，淡水資源節(jié)約效果顯著。
在中國沿海的電力、化工、石化等領(lǐng)域，海水用于直流冷卻和循環(huán)冷卻、消防系統(tǒng)用水、海水沖廁等方面。2010年，海水直接利用量550億噸，其中用作冷卻水的占90％左右，其貢獻率為16—24％。到2020年將達到1000億噸，貢獻率將提高至26—37％。海水直接用于化工、石化等行業(yè)領(lǐng)域的份額，相對于其體量和規(guī)模來講，還遠遠不夠，有待提升的空間很大。直接利用海水，將是解決沿海水資源短缺的主要措施之一。
2.3 海水淡化技術(shù)有待升級和推廣
全球設(shè)有海水淡化廠1萬多家，近1／40地區(qū)的世界人口靠淡化海水作為飲用水。已形成以多級閃蒸、低溫多效和反滲透為代表的三大海水淡化主流技術(shù)。全球海水淡化日產(chǎn)量約為6348萬噸，電耗在3度/噸以下，淡化水成本約0.5美元/噸，而海水淡化過程中產(chǎn)生的附加值，每年能提海鹽5000萬噸、鎂和氧化鎂260多萬噸及溴20萬噸。
中國海水淡化技術(shù)已進入加速發(fā)展期,主要采用低溫多效和反滲透技術(shù)淡化海水。2010年日產(chǎn)淡水60萬噸，成本相對較高，淡化海水價格從6元到10多元/噸不等，影響了其推廣和應(yīng)用,沿海居民用作飲用水的僅占海水淡化工程供水總量的13.6％。從區(qū)域分布看，在建和待建的多個海水淡化項目，大部分集中在浙江、山東、遼寧大連、天津等地，其中唐山曹妃甸工業(yè)區(qū)阿科凌、大連紅沿河電站、青島百發(fā)、浙江大唐烏沙山電廠等萬噸級及以上海水淡化項目建成后，淡水能力將達到220萬噸/日。到2020年，海水淡化量將實現(xiàn)250—300萬噸/日的目標(biāo)。目前海水淡化技術(shù)需要解決的技術(shù)和應(yīng)用問題是：
首先，關(guān)鍵設(shè)備制造及新技術(shù)開發(fā)有待完善和攻克難關(guān)。如用反滲透法時，關(guān)鍵部件包括能量回收設(shè)備、反滲透膜和高壓泵，分別約占設(shè)備總投資的1/3。須將濃水側(cè)的高壓加以回收以達到節(jié)能降耗的目的，當(dāng)前，能量回收裝置(能量回收率分別在50—80％和91—95％的離心式和正位移式) 全靠進口，90％的反滲透膜和大部分高壓泵也依賴進口。國產(chǎn)日產(chǎn)千噸級的能量回收裝置（能量回收效率在93—95％）、國產(chǎn)化反滲透膜（脫鹽率約為99.4％）與國外膜的質(zhì)量（脫鹽率約為99.7％）相差不大，但高壓蒸用新材料、級間抽汽和其他新技術(shù)的應(yīng)用也有待提高 。
其次，海水濃水的處理技術(shù)有待改進和提高。海水經(jīng)熱法和膜法淡化后，除淡水外，還有約50％的濃水需排放，它是含各種化學(xué)藥劑（殺菌劑、混凝劑和助凝劑、緩蝕阻垢劑、消泡劑和還原劑等）的復(fù)雜體系，直接排到海里，將造成熱污染或化學(xué)污染?？傮w來說，濃鹽水處理用關(guān)鍵設(shè)備已達到國外先進水平，但在高性能反滲透膜、預(yù)處理技術(shù)、大型高壓泵與能量回收系統(tǒng)等方面還有差距。此外，低溫多效蒸餾超大型蒸汽噴射器。
三相流海水均勻噴淋布液系統(tǒng)、傳熱強化及材料優(yōu)化、裝備腐蝕與防護、運行軟件，多級閃式水平、濃鹽水體積以及環(huán)境特征等處理費用約占總淡化成本的5—33％左右，需科學(xué)攻關(guān)才能解決有關(guān)問題。
2.4 苦咸水淡化能力有待提高
當(dāng)前，世界各國苦咸水淡化方法，主要有蒸餾法 (多效蒸餾、多級閃蒸和壓氣蒸餾 )、膜法 (反滲透和納濾) 和電滲析法（電滲析和頻繁倒極電滲析)等多種，其中膜技術(shù)占絕對優(yōu)勢（反滲透占76％，電滲析占15.6％，多級閃蒸占2％，其他占5％）。目前超過15個國家的100多個科研機關(guān)正在從事苦咸水利用與淡化方面的研究工作。
中國苦咸水資源較為豐富，總面積為1.6兆平方公里，具有開采應(yīng)用價值的微咸和中咸苦咸水資源量為20.05億噸/年，其中微咸苦咸水為14.4億噸/年，中咸苦咸水為5.65億噸/年。以苦咸水淡化技術(shù)生產(chǎn)淡水，可作為淡水資源的重要補充。與其他國家的技術(shù)運用相比，中國淡化苦咸水的裝機容量較小，自2005年以來維持在2.8萬噸/天，只占世界苦咸水淡化產(chǎn)量（700萬噸/天）的0.4 ％左右，開發(fā)利用潛力很大，開展苦咸水淡化膜法進行苦咸水淡化，有助于解決缺水的難題，此項技術(shù)應(yīng)是解決中國水資源短缺主要的技術(shù)措施之一。
2.5 污水資源化是解決缺水的主攻方向
工業(yè)廢水排放達標(biāo)率一直在90％以上，工業(yè)用水重復(fù)利用率在80％以上，城市生活污水處理率在50％左右。工業(yè)和生活廢水、化學(xué)需氧量和氨氮的排放量，從2006到2010年呈下降趨勢，治污能力在提高。2010年城市污水再生水量占城市污水總量的比例為8.5％，到2015年將爭取達到10％。2008年北京市再生水首次超過地表水的新用水量，占總用水量的18.4％，成為一個非常穩(wěn)定的水源。當(dāng)前，北京市的中水利用率為30-40％，每年利用中水6億噸，在中國處于領(lǐng)先地位，但與中水利用率的理想值30-50％的目標(biāo)還有一定的距離。2010年全國城市污水回收利用率為8.5％，與城市用水的需求有相當(dāng)大的缺口。目前已具備技術(shù)力量和經(jīng)濟實力來進行污水治理資源化的工作。實現(xiàn)污水治理資源化，提高水重復(fù)利用率，是今后長期治理污水的工作重點，是解決水資源短缺的根本出路。
2.6 雨水資源化工作亟需重視和加強
大多數(shù)城市，主要以江河湖泊等地表水、地下水以及外調(diào)水（如南水北調(diào)）作為主要水源，對雨水的開發(fā)利用不夠重視。雨水是繼中水、海水之后的人類“第三水源”。中國平均年降雨總量為6.2萬億噸，除通過土壤水直接利用于天然生態(tài)系統(tǒng)與人工生態(tài)系統(tǒng)之外，通過水循環(huán)更新的地表水和地下水的多年平均水資源總量為2.8萬億噸（僅次于巴西、俄羅斯、加拿大、美國和印度尼西亞），是一個具開發(fā)價值的水資源。圍繞雨水資源的綜合利用，盡管中國已開展理論探索和科學(xué)研究 ，但在協(xié)調(diào)統(tǒng)籌雨水綜合利用與排水設(shè)施規(guī)劃建設(shè)、雨水綜合利用與供水關(guān)系等方面還存在一些問題，相關(guān)的法律法規(guī)建設(shè)和技術(shù)規(guī)范與管理等工作滯后，各項基本設(shè)施不健全，再加上公眾認識不足、公眾教育缺失等原因，影響了其開發(fā)利用工作，使其重要性沒有得到應(yīng)有的體現(xiàn)。
很多大城市在雨水資源開發(fā)利用方面取得了積極成效。如起步最早的北京市，2006年，100個集雨項目共收集雨水200萬噸，分別占全市年均降雨量、年用水總量的萬分之二和萬分之六，并且其成本比自來水低很多，每噸僅約0.1元。
3．未來展望
當(dāng)前中國水資源短缺的矛盾越來越突出，此與水資源法律和監(jiān)管體系建設(shè)缺失、發(fā)展理念不科學(xué)、基礎(chǔ)水利設(shè)施建設(shè)滯后、構(gòu)建節(jié)水型社會宣傳引導(dǎo)不力等有著直接聯(lián)系。今后制定解決中國水資源短缺的對策，應(yīng)權(quán)衡長遠發(fā)展和短期目標(biāo)，建立符合中國國情和水情的法律法規(guī)和監(jiān)管體系，將環(huán)境治理和經(jīng)濟發(fā)展同等看待，研發(fā)和引進世界上先進的水處理技術(shù)，開發(fā)新水源，提高水資源重復(fù)利用率，才可從根本上緩解水資源短缺的問題。
首先，在政策層面上，構(gòu)建節(jié)水型社會，建立完備的水資源法律法規(guī)和監(jiān)管制度，加強用水總量控制與再生水利用。
其次，在發(fā)展經(jīng)濟方面，培育符合中國國情的經(jīng)濟增長速度及規(guī)模，是解決中國水資源短缺的主要出路和努力方向。應(yīng)摒棄過去以“大量生產(chǎn)、大量消費、大量廢棄”為主要特征的增長方式，積極倡導(dǎo)確立以“低消耗、低排放、高效率”為理念的可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式。
再次，要完善地表水和地下水資源的監(jiān)管體系，通過加大專項配套資金投入以及技術(shù)升級的辦法，強化對水資源的保護力度，始終將水污染治理作為重要施政工作常抓不懈。
最后，要重視非常規(guī)水的利用工作。非常規(guī)水源的開發(fā)利用包括雨水和再生水利用兩個方面。當(dāng)務(wù)之急是做好四件事情，加強規(guī)劃、增加投入、修繕設(shè)施、引進技術(shù)。改變傳統(tǒng)思維定式，不能先污染再治理，應(yīng)將保護與治理同等對待，做到將污染降到最低，把有限的資金用在刀刃上。
因此，提出符合國情的實施方案是必要和迫切的。簡而言之，我國缺水問題由來已久，水生態(tài)環(huán)境惡化和污染日益嚴重的情勢，無疑增加了恢復(fù)水生態(tài)環(huán)境和治理污染的難度，但亡羊補牢猶未晚也。而國家和各級政府制定頒布的水資源的法律法規(guī)，對水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展、環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展與人類健康的關(guān)系等都有科學(xué)闡述，相信中國水資源短缺問題的解決將指日可待。
原標(biāo)題為《中國水資源現(xiàn)狀及其未來發(fā)展方向展望》（有刪減）
本文來自環(huán)境工程微信。
來源：給水排水
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