中國(guó)環(huán)境工程科技2035技術(shù)預(yù)見研究

但智鋼，史菲菲，王志增，王輝鋒，張裴雷,，郝吉明，段寧

（1. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院重金屬清潔生產(chǎn)工程技術(shù)中心，北京100012；2. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，北京 100091；3. 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京100084）

中國(guó)環(huán)境工程科技2035技術(shù)預(yù)見研究

但智鋼1，史菲菲1，王志增2，王輝鋒1，張裴雷1,3，郝吉明3，段寧1

（1. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院重金屬清潔生產(chǎn)工程技術(shù)中心，北京100012；2. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，北京 100091；3. 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京100084）

技術(shù)預(yù)見是制定科技發(fā)展戰(zhàn)略和科技政策的重要基礎(chǔ)，德爾菲調(diào)查是技術(shù)預(yù)見中最常用的方法。本研究通過文獻(xiàn)分析、專家建議、會(huì)議討論等方法，從大氣污染防治、水污染防治、固體廢棄物污染防治與資源化、土壤污染防治、生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)控制、資源利用與清潔生產(chǎn)7個(gè)子領(lǐng)域提出我國(guó)環(huán)境工程領(lǐng)域的45項(xiàng)備選技術(shù)。根據(jù)德爾菲法的調(diào)查結(jié)果，初步篩選出2035年我國(guó)環(huán)境工程科技發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)以及顛覆性技術(shù)，分析了技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間、發(fā)展水平與制約因素，為未來20年我國(guó)環(huán)境工程科技發(fā)展戰(zhàn)略和目標(biāo)的制定提供參考。

環(huán)境工程科技；技術(shù)預(yù)見；德爾菲調(diào)查；關(guān)鍵技術(shù)；共性技術(shù)；顛覆性技術(shù)

一、前言

技術(shù)預(yù)見是通過科學(xué)方法和分析過程，對(duì)未來科技發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)、重點(diǎn)領(lǐng)域和重要技術(shù)進(jìn)行的研判和預(yù)測(cè) [1～3]。20世紀(jì)90年代以來，科學(xué)技術(shù)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用日益增強(qiáng)，世界各國(guó)紛紛把技術(shù)預(yù)見作為制定政策、規(guī)劃和科技發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。技術(shù)預(yù)見方法包括德爾菲法、專家會(huì)議法、趨勢(shì)分析法、情景分析法等研究方法[4]。德爾菲法又稱專家規(guī)定程序調(diào)查法，是一種非見面形式的專家意見收集方法，是一種高效的、通過群體交流與溝通來解決復(fù)雜問題的方法[5]，該方法廣泛應(yīng)用于各國(guó)科技中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略的研究領(lǐng)域。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，環(huán)境問題日益成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵短板。環(huán)境工程科技是解決環(huán)境問題的核心抓手，未來20年是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，準(zhǔn)確、科學(xué)地把握環(huán)境工程科技至關(guān)重要。本研究依托“中國(guó)工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目，基于德爾菲法，篩選出環(huán)境工程科技發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)及顛覆性技術(shù)，分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間、發(fā)展水平和制約因素，為我國(guó)環(huán)境工程科技的發(fā)展思路和未來技術(shù)選擇提供支撐。

二、技術(shù)預(yù)見方法與過程

（一）德爾菲法

1. 調(diào)查項(xiàng)設(shè)置

“中國(guó)工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”德爾菲調(diào)查問卷共設(shè)9欄53個(gè)選項(xiàng)，包括對(duì)技術(shù)的熟悉程度、技術(shù)本身重要性、技術(shù)應(yīng)用重要性、我國(guó)當(dāng)前該技術(shù)項(xiàng)目的研發(fā)水平、目前國(guó)際領(lǐng)先國(guó)家、該技術(shù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間（世界）、該技術(shù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間（中國(guó)）、該技術(shù)的社會(huì)實(shí)現(xiàn)時(shí)間（中國(guó)）、該技術(shù)發(fā)展的制約因素（多選）。其中技術(shù)本身重要性包括核心性、通用性、帶動(dòng)性和非連續(xù)性4個(gè)單因素指標(biāo)；技術(shù)應(yīng)用重要性包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)發(fā)展、國(guó)防與國(guó)家安全3個(gè)單因素指標(biāo)。調(diào)查問卷見表1。

表1 技術(shù)預(yù)見研究德爾菲調(diào)查問卷

問卷調(diào)查設(shè)置了專家對(duì)該技術(shù)的熟悉程度，包括很熟悉、熟悉、較熟悉、不熟悉。數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，根據(jù)熟悉程度賦予不同的權(quán)重。

2. 分析指標(biāo)設(shè)置

為最終篩選出關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)和顛覆性技術(shù)，根據(jù)7個(gè)單因素指數(shù)、技術(shù)本身重要性、技術(shù)應(yīng)用重要性，分別構(gòu)建了對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)指數(shù)、共性技術(shù)指數(shù)和顛覆性技術(shù)指數(shù)，各指數(shù)關(guān)系見圖1。

這三個(gè)指標(biāo)均考慮技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、國(guó)家國(guó)防安全是否產(chǎn)生重要影響，側(cè)重點(diǎn)略有不同。關(guān)鍵技術(shù)側(cè)重于技術(shù)的核心性與帶動(dòng)性，共性技術(shù)著重于技術(shù)廣泛的應(yīng)用范圍，顛覆性技術(shù)強(qiáng)調(diào)對(duì)現(xiàn)有主流技術(shù)的替代作用。

（二）備選技術(shù)確定

1. 劃分子領(lǐng)域

環(huán)境工程科技涉及面廣，專業(yè)差異大。本研究在“中國(guó)環(huán)境工程科技2030發(fā)展戰(zhàn)略研究”的基礎(chǔ)上，參考日本第十次技術(shù)預(yù)見、中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部“中國(guó)未來二十年技術(shù)預(yù)見”的技術(shù)分類，在環(huán)境工程科技領(lǐng)域設(shè)置大氣污染防治、水污染防治、固體廢棄物污染防治與資源化、土壤污染防治、生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)控制、資源利用與清潔生產(chǎn)7個(gè)子領(lǐng)域。

圖1 各重要性指數(shù)關(guān)系圖

2. 確定備選技術(shù)清單

結(jié)合國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)環(huán)境工程科技的需求以及對(duì)未來工程的愿景，通過專家研討與建議共提出備選技術(shù)45項(xiàng)，各子領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)分布見圖2。

圖2 各子領(lǐng)域技術(shù)項(xiàng)分布

（三）德爾菲調(diào)查情況分析

為保障技術(shù)預(yù)見的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，本研究對(duì)備選技術(shù)進(jìn)行了兩輪德爾菲調(diào)查，第二輪調(diào)查基本情況見表2。從數(shù)量上看，各技術(shù)平均回收問卷數(shù)為30份，調(diào)查具有統(tǒng)計(jì)意義。從圖3（a）調(diào)查專家分布情況看，高等院校和科研院所共占71.4 %；而企業(yè)的參與度較低，填報(bào)人數(shù)僅占企業(yè)受邀請(qǐng)人數(shù)的10.4 %。從圖3（b）專家對(duì)技術(shù)的熟悉程度看，56.2 %的專家對(duì)所填報(bào)技術(shù)項(xiàng)選擇“很熟悉”或“熟悉”，42.8 %的專家選擇“較熟悉”。總體來看，調(diào)查結(jié)果具有較好的專業(yè)性和統(tǒng)計(jì)分析價(jià)值。

表2 環(huán)境工程科技第二輪德爾菲調(diào)查基本情況

三、環(huán)境工程科技技術(shù)預(yù)見結(jié)果分析

（一）總體情況

環(huán)境工程科技備選技術(shù)的重要指數(shù)得分情況見圖4。備選技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)指數(shù)、共性技術(shù)指數(shù)、顛覆性技術(shù)指數(shù)均值分別為71.0、51.5和37.8。從重要性指數(shù)看，備選技術(shù)總體均值較好，顯示篩選的技術(shù)具有較好的代表性，能反映環(huán)境工程科技的重點(diǎn)方向。

圖3 環(huán)境工程科技德爾菲調(diào)查情況分析

圖4 環(huán)境工程科技備選技術(shù)的重要指數(shù)得分情況

（二）環(huán)境工程科技的關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)和顛覆性技術(shù)

根據(jù)德爾菲調(diào)查結(jié)果，環(huán)境工程科技關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)和顛覆性技術(shù)指數(shù)排名前十的技術(shù)見表3。排名前十的關(guān)鍵技術(shù)指數(shù)均在74以上，其中“地下水、飲用水微污染防治與安全利用技術(shù)”最高為79.85；共性技術(shù)指數(shù)最高的是“流域污染控制的系統(tǒng)管理技術(shù)”，為62.97；顛覆性技術(shù)指數(shù)最高的是“化學(xué)品生產(chǎn)過程中有毒有害原料與催化劑替代”，為47.55。

（三）技術(shù)發(fā)展水平與約束條件

環(huán)境工程領(lǐng)域技術(shù)總體的研發(fā)水平較低（見圖5），95.6 %的技術(shù)處于較落后或落后階段，與世界水平差距較大。研發(fā)水平指數(shù)最高的“節(jié)能高效的高分子產(chǎn)品短流程制備與成型技術(shù)”為47.5，而最低的“環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)、處理處置技術(shù)與裝備”僅為7.14。歐盟和美國(guó)是本領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家，總體的技術(shù)研發(fā)水平指數(shù)相對(duì)較高。大氣污染防治、土壤污染防治、生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)控制4個(gè)子領(lǐng)域美國(guó)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；水污染防治、固體廢棄物污染防治與資源化、資源利用與清潔生產(chǎn)3個(gè)子領(lǐng)域歐盟處于領(lǐng)先位置。技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家的分布情況見圖6（圖6中橫坐標(biāo)分別對(duì)應(yīng)圖2中從上至下的7個(gè)子領(lǐng)域）。

整體來看，研發(fā)投入是環(huán)境工程科技發(fā)展最主要的制約因素，其次是人才隊(duì)伍及科技資源，而協(xié)調(diào)與合作對(duì)技術(shù)發(fā)展影響不大。大氣污染防治、水污染防治、環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)控制、土壤污染防治、資源利用與清潔生產(chǎn)5個(gè)子領(lǐng)域受研發(fā)投入的影響最大；固體廢棄物污染防治與資源化、生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)受人才隊(duì)伍及科技資源影響較大。各子領(lǐng)域的技術(shù)制約情況見圖7。

表3 環(huán)境工程科技關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)、顛覆性技術(shù)指數(shù)前十技術(shù)

圖5 技術(shù)研發(fā)水平指數(shù)

（四）技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間分析

從調(diào)查結(jié)果看，環(huán)境工程領(lǐng)域中國(guó)和世界技術(shù)的實(shí)現(xiàn)時(shí)間基本呈正態(tài)分布（見圖8），中國(guó)的技術(shù)平均實(shí)現(xiàn)時(shí)間約為2025年，世界的技術(shù)平均實(shí)現(xiàn)時(shí)間約為2022年，中國(guó)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間整體上落后于世界的技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間。中國(guó)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間集中在2024—2027年，約占全部技術(shù)的86.7 %；而世界范圍內(nèi)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的時(shí)間基本在2024年前，約占全部技術(shù)的99.8 %。與目前我國(guó)技術(shù)研發(fā)水平較低的現(xiàn)狀相比，技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間較為樂觀。

四、結(jié)語(yǔ)

圖6 技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家的分布情況

圖7 各子領(lǐng)域制約因素指數(shù)

圖8 中國(guó)和世界技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的比較分析

對(duì)環(huán)境工程科技領(lǐng)域中的大氣污染防治、水污染防治、固體廢棄物污染防治與資源化、土壤污染防治、生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)控制、資源利用與清潔生產(chǎn)7個(gè)子領(lǐng)域45項(xiàng)備選技術(shù)的德爾菲調(diào)查結(jié)果顯示：（1）環(huán)境工程科技備選技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)指數(shù)、共性技術(shù)指數(shù)、顛覆性技術(shù)指數(shù)的均值分別為71.0、51.5和37.8。關(guān)鍵技術(shù)指數(shù)排名前十的技術(shù)涉及全部7個(gè)子領(lǐng)域，具有較好的代表性，能反映環(huán)境工程科技的重點(diǎn)方向。（2）環(huán)境工程科技技術(shù)平均研發(fā)水平指數(shù)僅為24.4，總體研發(fā)水平較低，95.6 %的技術(shù)處于較落后或落后階段，與世界水平差距較大；美國(guó)和歐盟處于本領(lǐng)域技術(shù)的領(lǐng)先地位。環(huán)境工程技術(shù)研發(fā)受研發(fā)投入的制約最大，其次是受人才隊(duì)伍及科技資源的制約。

本文結(jié)果是根據(jù)德爾菲調(diào)查結(jié)果排序提出，僅反映調(diào)查數(shù)據(jù)的指向。受調(diào)查方法的局限性和技術(shù)研判的不可測(cè)性影響，環(huán)境工程科技關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)和顛覆性技術(shù)的確定，還需在參考德爾菲調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合各領(lǐng)域?qū)＜业木C合研判而提出。

[1]Ben R M. Matching social needs and technological capabilities: Research foresight and the implications for social sciences (paper presented at the OECD workshop on social sciences and innovation) [Z]. Tokyo: United Nations University, 2000.

[2]袁志彬, 穆榮平, 陳鋒. 中國(guó)未來20年資源與環(huán)境技術(shù)預(yù)見研究[J]. 中國(guó)人口·資源與環(huán)境, 2008, 18 (6): 157–161. Yuan Z B, Mu R P, Chen F. Foresight research on resource and environmental technology of future 20 years in China [J]. Chinese Journal of Population Resources and Environment, 2008, 18 (6): 157–161.

[3]中國(guó)未來20年技術(shù)預(yù)見研究組. 中國(guó)未來20年技術(shù)預(yù)見 [M].北京: 科學(xué)出版社, 2008. Research Group for Foresight Research on Technology of Future 20 Years in China. Foresight research on technology of future 20 years in China [M]. Beijing: China Science Publishing & Media Ltd., 2008.

[4]陳德棉, 申期. 科學(xué)技術(shù)評(píng)估和預(yù)測(cè)引論 [M]. 合肥: 安徽科學(xué)技術(shù)出版社, 1996. Chen D M, Shen Q. Introduction of scientifc and technological assessment and prediction [M]. Hefei: Anhui Science & Technology Publishing House, 1996.

[5]Linstone H A, Turoff M. The Delphi method-techniques and applications [M]. New York: Addison -Wesley, 2001.

Technology Foresight Research on China’s Environmental Engineering Science and Technology to 2035

Dan Zhigang1, Shi Feifei1, Wang Zhizeng2, Wang Huifeng1, Zhang Peilei1,3, Hao Jiming3, Duan Ning1
(1. Technology Center for Heavy Metal Cleaner Production Engineering, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China; 2. Research Institute of Forest Ecology, Environment and Protection, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China; 3. School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

The Delphi method is the most common method of technology foresight, which is a signifcant basis for establishing development strategies and policies of science and technology. This study proposes 45 alternative technologies in the feld of environmental engineering science and technology through a literature survey, experts’ advice, and discussion meetings. These technologies relate to air pollution prevention and control; water pollution prevention and control; soil pollution prevention and control; solid waste pollution prevention, control, and utilization; ecological protection and restoration; environmental monitoring, early warning, and risk control; resource utilization and cleaner production. Based on results that were obtained according to the Delphi method, this research analyzes the realization time, R&D level, and restriction factors for the key technologies, common technologies, and disruptive technologies that were determined for 2035. This study provides a reference for establishing development strategies and objectives for China’s environmental engineering science and technology over the next 20 years.

environmental engineering science and technology; technology foresight; Delphi method; key technology; common technology; disruptive technology

X32

A

2016-12-09；

2016-12-20

但智鋼，中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院重金屬清潔生產(chǎn)工程技術(shù)中心，副研究員，研究領(lǐng)域?yàn)榍鍧嵣a(chǎn)理論、方法與政策；E-mail: dash_2001@163.com

中國(guó)工程院咨詢項(xiàng)目“中國(guó)工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”(2015-ZD-14)

本刊網(wǎng)址：www.enginsci.cn

DOI 10.15302/J-SSCAE-2017.01.012