傅伯杰院士:生态科技营造美好家园

2021-02-02 09:31:26         来源:人民日报     浏览次数:

  生态文明建设以人与自然和谐发展为目标。生态理念1.0时代关注的是要素协调。人们意识到高强度人类活动下资源环境承载能力的不足,探索如何通过资源节约和环境保护协调人与自然关系。退耕还林、自然保护区建设、污染治理等,就是出于这一理念所采取的针对性措施。生态理念发展到2.0时代,强调的是系统治理。人们已经认识到资源环境要素对人类社会的约束不是独立的,系统问题需要以系统治理的方式来解决。山水林田湖草生态保护修复工程、自然保护地体系建设、源头污染防治攻坚战的开展,就承载着整体性、系统性的生态文明建设思想。生态理念3.0时代倡导的是人与自然的深度和谐。社会将进入绿色发展轨道,发展与保护由消长权衡关系进入协同共生关系,生态环境效益成为社会经济效益的增长引擎,绿水青山成就金山银山。

  不断推进的生态文明建设,离不开科技的力量。无论是优化国土空间开发格局、发展节能低碳产业,还是建设节水型社会、完善防灾减灾体系、建立自然保护地体系,科技都在其中扮演重要角色。科技创新和应用已经深度介入环境治理、生态保护和绿色发展的各个环节。如推广太阳能、风能等新能源,针对湖泊污染开展全流域综合治理,科学实施生态系统保护与修复工程等。可以说,绿色、低碳、高质量发展之路也是一条让科技创新造福生态保护的道路。

  智慧环保:生态文明建设与科技应用密切相关

  推进新能源开发。我们都知道,化石能源的使用排出大量二氧化碳和温室气体,导致全球气候变暖、极端气候和灾害事件频发。太阳能、风能等新能源的开发和利用是未来能源开发的重点。我国近10年来在干旱区有规模地开发光伏和风电,取得了较好的经济、社会和生态效益。有研究模拟发现,在干旱荒漠地区大规模布设风力和太阳能发电设施将促进区域降水和植被恢复,对区域气候没有明显负面作用,还有利于区域气候和生态环境的改善。相关研究成果从能源—水—食物系统联系的角度为干旱地区的绿色发展提供科学支撑。推广新能源、加强生态系统碳汇,成为积极应对气候变化,实现碳中和的重要举措。

  改善环境质量。使用高强度农药、化肥带来的水污染和土壤污染等面源污染,比以工业排放为代表的点源污染更加难以控制和治理。尤其是面源污染造成的河湖水质恶化现象,病症在水体,根源在流域。位于黄河最北端的乌梁素海是我国第八大淡水湖,目前,当地正在推广渠系水生植物和湿地综合处理、再生水回用、水生植物资源化综合处理、底泥处置、灌区精准施肥、农药绿色防控、水肥一体化、地膜残留监测与处置、畜禽养殖场粪污资源化利用等一系列环境和生态工程技术。通过农田“控肥、控药、控水、控膜”和湖边湿地恢复,乌梁素海水质已由劣Ⅴ类提高到Ⅴ类,局部区域水质达到Ⅳ类标准,证明了以流域综合治理为引领的环境污染控制和治理技术体系,可以有效解决区域突出水环境问题。

  科学布局和实施生态修复。以退耕还林还草为代表的植被恢复工程,使得植被覆盖率增加,各项生态功能显著提高。但在干旱和半干旱区的研究和实践证明,在植被恢复过程中,如果忽略大规模植被恢复背后的水资源约束问题,一方面会带来流域产流和土壤含水量显著下降,造成年年栽树不见树的资源浪费,另一方面会改变水循环,影响下游生产生活用水。只有经过科学布局,综合考虑区域产水、耗水和用水需求,才能营造适宜本地环境条件的植被结构和恢复模式。在科学实施生态修复上,中国科学院广西环江喀斯特生态站将生态恢复与扶贫开发有机结合,对严重石漠化区实施生态移民,在迁出区发展种养结合的替代型草食畜牧业,迁入区利用水土资源配套优势发展生态高值经济林果,形成石漠化治理与生态产业扶贫协同,是国家石漠化治理与精准扶贫的典型样板,入选全球生态恢复最佳减贫案例。

  近年来,节能增效、循环经济、低碳交通、绿色建筑等方面的技术难点正得到持续不断的攻克。一些技术攻关受到大众关切,如大气污染的精准防控。科研人员在大气灰霾成因、控制技术等领域取得重要进展,污染预报预警技术也显著提升。信息技术的飞速发展更是给环境保护和生态治理带来前所未有的技术机遇。大数据、人工智能、地理信息技术等帮助人们更有效地收集信息,更准确地监测生态环境状况,从而做出科学决策。可可西里保护区开通卫星通信固定站,实现互联网访问、卫星电视、远程视频通信,就是一个很好的例证。借助前沿科技,生态文明建设进入“智慧环保”的时代。

  海绵城市:城市生态建设要因地制宜、创新治理

  提到生态,人们往往想到自然山水,其实作为人类主要生活空间的城市,是生态文明建设至关重要的区域。人们经常把生态城市看成园林城市、绿化城市,但这些只是生态城市的部分表现。城市的生态建设不仅是出于美化的需要,更要考虑生态功能,应该让生态融入城市而不是点缀城市。城市生态建设成为践行科学理念和开展技术应用的重要载体。

  以“海绵城市”为例。海绵城市是生态文明发展理念下的一种城市雨洪管理理念,指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”:下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。相比传统城市强降雨容易在硬化路面汇集,造成城市内涝,海绵城市借助植物草沟、渗水砖、雨水花园、下沉式绿地、城市湿地和城市森林等生态系统的构建来蓄水、净水。如果我们在做新区规划开发的时候,能够优先保持自然的生态要素,比如绿地、水系,然后围绕这些生态要素去布局生产空间和生活空间,就能很好地发挥这些天然的生态廊道在自然保护、排水防洪等方面的功能。

  浙江金华市是国内较早接受海绵城市建设理论的城市之一,以水治水的生态理念和技术在此得到应用和推广。通过发挥建筑、道路、绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,让城市如海绵般富有生态弹性。“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”的生态环境造福了当地百姓。

  让生态融入城市,就是让生态系统的要素发挥各自生态功能,构建城市生态网络,增加生态系统连通性。生态系统具有层级性、网络性,只有形成网络,才具有稳定性,承载力才会更大更强,才能够跟人居环境有机结合。2020年发布的《广东万里碧道总体规划》以广东河湖水域及岸边为框架,统筹生态、安全、文化、景观、休闲和经济功能,打造以水系为载体的城市群生态网络,成为城市生态文明建设创新设计案例,为“山水林田湖草城”的融合提供了重要的规划参考。

  城市生态有其特殊性,在科技应用上也要充分结合城市生产生活特点因地制宜、创新治理。城市生活和生产活动一方面需要消耗大量能源,另一方面也导致垃圾泛滥。将焚烧垃圾产生的热量用于发电,不仅可以降低对化石能源的开采需求,也能防止垃圾填埋对土壤和水的污染。垃圾发电,一是直接通过高温焚烧将热能转化为高温蒸气,推动涡轮转动发电;二是将有机物发酵生成沼气,再通过燃烧将热能转化为高温蒸气。考虑到发电方式的区别,以及一些垃圾直接燃烧会产生有害气体,普及垃圾分类是必要的。目前北京等城市实施的垃圾分类,为垃圾综合利用和垃圾发电技术实施提供重要前提,是生态文明建设的具体举措。

  中国生态文明建设将为实现全球可持续发展目标提供中国智慧、中国方案和中国经验。期待更多科学认识和先进技术能应用到生态文明建设中来,让科技创新赋能绿色发展,营造更美丽的山水家园,建设更美好的人类生活。

  (作者为中国科学院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员)

编辑:liqing

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