對(duì)英國水資源環(huán)境保護(hù)研究的借鑒及思考

王秉忱

(住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，北京 100007)

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國的鐵路建設(shè)也迎來了大發(fā)展，截止2017年底，全國鐵路營業(yè)里程達(dá)12.7萬km，但鐵路建設(shè)對(duì)水環(huán)境的影響不容忽視。將整個(gè)地下水系統(tǒng)作為研究對(duì)象，對(duì)他國的地下水環(huán)境保護(hù)進(jìn)行研究分析，其成果對(duì)解決水文地質(zhì)所面臨的諸多課題具有一定的借鑒意義。

筆者應(yīng)英國皇家學(xué)會(huì)邀請(qǐng)，受中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)派遣，作為高級(jí)訪問學(xué)者去英國進(jìn)行水資源環(huán)境領(lǐng)域的考察，并對(duì)英國的主要研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了訪問，還在謝菲爾德大學(xué)進(jìn)行了講學(xué)。特別可貴的是，英國政府環(huán)境部把該部編制的《長期水研究計(jì)劃》贈(zèng)送給我，使我們獲益匪淺。

由英國政府環(huán)境部編印的《長期水研究》報(bào)告，為英國上議院科學(xué)技術(shù)委員會(huì)所屬的長期水研究需求委員會(huì)聘請(qǐng)權(quán)威專家編寫，此報(bào)告全面系統(tǒng)，共包括前言，內(nèi)容介紹和任務(wù)，途徑，社會(huì)和政治發(fā)展方向?qū)λI(yè)的影響，工業(yè)生產(chǎn)中的環(huán)境條件，外部技術(shù)因素對(duì)水質(zhì)、水量的影響，內(nèi)部技術(shù)變化，監(jiān)測和數(shù)據(jù)檢控，推薦的研究項(xiàng)目，研究機(jī)構(gòu)及三個(gè)附錄，現(xiàn)將有關(guān)內(nèi)容摘述如下。

首先，上議院科技委反復(fù)強(qiáng)調(diào)長期戰(zhàn)略性研究的重要性，它可為國家資源環(huán)境管理提供技術(shù)支撐，對(duì)水的研究，英國政府和水工業(yè)界都很關(guān)心。水資源環(huán)境的開發(fā)和管理是長期的，需求會(huì)隨時(shí)代改變，包括水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、需求的適應(yīng)性及社會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的變化等。其重建的分布網(wǎng)絡(luò)很大，均需很長時(shí)間去安排和管理新的建筑設(shè)施，所需費(fèi)用也很高。這就說明了為什么政府和水工業(yè)界需要有長期的戰(zhàn)略性研究規(guī)劃的必要性。應(yīng)大力提倡政府、水工業(yè)界和研究團(tuán)體之間的密切合作，來共同發(fā)揮作用。水工業(yè)界需要以最有效的方式供水，政府要設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)，確立實(shí)施目標(biāo)，監(jiān)測工業(yè)達(dá)標(biāo)情況，掌握人體和生態(tài)健康狀況，以及含水層系統(tǒng)作用的科學(xué)理念，對(duì)工業(yè)政策和生產(chǎn)可能產(chǎn)生的影響做出真實(shí)判斷。研究團(tuán)體關(guān)心的是與含水層系統(tǒng)有關(guān)的科學(xué)問題(包括水工業(yè)界使用的儀器、設(shè)備)，這些都需要用長遠(yuǎn)的眼光進(jìn)行規(guī)劃和實(shí)施。此外，也談到了該委員會(huì)的人員組成，成員來自政府、水務(wù)管理局、水研究中心和廣泛的科研團(tuán)體等，反映了多方面的利益。關(guān)于資金預(yù)算，據(jù)粗略計(jì)算，其主要推薦項(xiàng)目五年內(nèi)每年耗資200萬英鎊，其他項(xiàng)目五年內(nèi)每年耗資100萬英鎊。

2 環(huán)境保護(hù)研究

運(yùn)用EQO/EQS(環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)/環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))和物質(zhì)發(fā)散極限相結(jié)合的方法，研究彌散和中和機(jī)械作用，建立有害物質(zhì)的預(yù)測模型；對(duì)含水層中有機(jī)物作用進(jìn)行長期調(diào)查，擴(kuò)展對(duì)有關(guān)生理學(xué)和生物化學(xué)的基礎(chǔ)研究。

(1)飲用水質(zhì)與健康

識(shí)別飲用水中不易揮發(fā)的有機(jī)物；研究分散系統(tǒng)對(duì)化學(xué)物數(shù)量的影響；檢測水處理對(duì)病原體細(xì)菌和原生動(dòng)物的影響。

(2)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目

發(fā)展在水工業(yè)界應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)性分析的方法。

(3)氣候變化

研究由于氣候變化引起的水文周期和水管理變化，評(píng)價(jià)其必要性。

(4)淡水

為預(yù)測地下水排泄與補(bǔ)給、沉淀運(yùn)移及地下/地表水流對(duì)水質(zhì)的影響，進(jìn)行水文學(xué)與水文地質(zhì)學(xué)研究；主要研究由微量有機(jī)物引起的地下水污染的原因、現(xiàn)象與影響。

(5)海生環(huán)境

建立排入污物導(dǎo)致海生生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)變化的預(yù)測模擬模型。

(6)污泥海上處置

評(píng)價(jià)建立野外整體試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室費(fèi)用和可行性，目的是為了用新的方法評(píng)價(jià)在海上處置污水和污泥對(duì)環(huán)境的影響。

(7)農(nóng)業(yè)林業(yè)和其他土地使用

評(píng)價(jià)水質(zhì)和其他改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的因素(包括谷物類型，農(nóng)藥使用，殺蟲劑，動(dòng)物泥漿，飼料和灌溉)。

(8)陸地廢物處理

對(duì)泥漿用作肥料和泥漿土地處置的長期影響進(jìn)行研究。

(9)監(jiān)測和數(shù)據(jù)修正

與有機(jī)物相關(guān)的物理化學(xué)環(huán)境和有機(jī)物集體內(nèi)聯(lián)系的長期多規(guī)律研究。

3 借鑒及思考

由上述推薦的主要長期研究項(xiàng)目可見，英國在水研究方面存在的問題在我國也同樣存在，而有些問題則是我們尚未予以高度重視的問題，值得借鑒。最后再介紹一下英國的水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)研究現(xiàn)狀。在英國，地下水提供了1/3的供水，在過去，地下水一直被認(rèn)為是經(jīng)過簡單處理即可作為飲用水，如簡單消毒或去除錳離子等。英國東部地區(qū)比較關(guān)心水中硝酸鹽含量，因?yàn)榻陙硭邢跛猁}含量一直在升高。根據(jù)國際衛(wèi)生組織、歐共體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)及醫(yī)療部門的意見，決定繼續(xù)維持硝酸鹽含量標(biāo)準(zhǔn)為100 mg/L(三個(gè)月平均濃度不超過80 mg/L)。

目前，需要補(bǔ)救的水源地只有一小部分，隨著硝酸鹽濃度繼續(xù)上升，水處理或開發(fā)新水源地的耗資很大?，F(xiàn)有的水處理技術(shù)需經(jīng)進(jìn)一步改進(jìn)，以提高效率，降低成本。此外，地下水還受到微量有機(jī)物的污染，如燃料和潤滑劑中碳水化合物、殺蟲劑殘留物、生物代謝物和廢料處理池溢出物中的酚等。

這類污染物濃度一般比較低，但其逐漸累積是個(gè)應(yīng)被重視的問題，如氯化硅化合物被用來作為污媒清洗劑和脫脂劑，當(dāng)出現(xiàn)在地表水中時(shí)，可揮發(fā)到大氣中，但在地下水中可積累到較大濃度。

還有淡水的富營養(yǎng)化問題，現(xiàn)在英國這一問題并不嚴(yán)重(只是給娛樂用水場和漁場帶來了一些麻煩)，雖已對(duì)導(dǎo)致富營養(yǎng)化的機(jī)理有較好的了解，但尚無有效的經(jīng)濟(jì)手段來控制和解決這個(gè)問題，希望能與海外，特別是熱帶地區(qū)的專家共同研究解決。

關(guān)于酸化問題：因燃燒化石燃料產(chǎn)生的碳和氮，從氧化物而導(dǎo)致酸化，已有相當(dāng)多的國家和國際組織對(duì)這類酸的形成、傳輸和沉降過程加以研究，英國的Warren spring實(shí)驗(yàn)室和自然環(huán)境研究所(NEC)，也觀察到酸性降雨、地表水和地下水的酸度，主要以與酸沉降數(shù)量、氣候、流動(dòng)沉降和基床的接觸程度有關(guān)，同時(shí)也與水體的中和酸容量有關(guān)。英國的酸性水研究組(UKWRG)正在評(píng)價(jià)地表水和地下水酸度，不久將發(fā)布中期報(bào)告，提出監(jiān)測方面的建議，以確定下一階段的研究需要和最終報(bào)告。

淡水魚是英國寶貴的自然資源，也是商業(yè)捕魚的對(duì)象。目前在農(nóng)漁部、自然環(huán)境研究所、水研究中心、水務(wù)管理局、水凈化委員會(huì)和各所大學(xué)正在執(zhí)行R&D計(jì)劃并進(jìn)行研究?，F(xiàn)已成立農(nóng)漁部水聯(lián)合會(huì)漁業(yè)技術(shù)聯(lián)合會(huì)，負(fù)責(zé)修正漁業(yè)研究發(fā)展的技術(shù)問題。

關(guān)于飲用水與健康：我們不能松懈對(duì)飲用水中低濃度物質(zhì)的監(jiān)測，近來已采取更加嚴(yán)格的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，由于水分析手段的進(jìn)展，人們更加關(guān)注對(duì)水中有害化學(xué)物質(zhì)和微量有機(jī)物的調(diào)查和評(píng)價(jià)，盡管目前還沒有確鑿的數(shù)據(jù)說明現(xiàn)行的化學(xué)物和微生物標(biāo)準(zhǔn)不利于人體健康。截至1981年，人們已從英國的飲用水試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了300多種不穩(wěn)定的有機(jī)物質(zhì)，在采用更加先進(jìn)的分析化學(xué)手段進(jìn)行進(jìn)一步的檢測后，又有很多不穩(wěn)定的和穩(wěn)定的有機(jī)物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)。人們對(duì)水中的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了大量研究，并研究了水處理的影響，但均未對(duì)供水的化學(xué)物質(zhì)分布系統(tǒng)給以足夠重視。這可能是一個(gè)重要領(lǐng)域，與舊分布系統(tǒng)革新和新技術(shù)引進(jìn)有關(guān)。對(duì)飲用水中非有機(jī)物質(zhì)的研究早于有機(jī)組成物的研究，在已知的這類知識(shí)中仍存在欠缺，例如不了解水中微量元素和非金屬物質(zhì)各種存在形式的分布規(guī)律，通常是根據(jù)飲用水和水質(zhì)飲料來估量人體吸收量。在今后，我們將要了解其他吸收量，如做飯時(shí)水的蒸發(fā)，還要精確評(píng)價(jià)人體的有毒物質(zhì)攝取量。目前，了解這些攝取過程的方法還很原始，對(duì)許多有毒物質(zhì)的了解還是一片空白。我們已對(duì)一定的化學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了足夠的試驗(yàn)，并正在建立新的測試系統(tǒng)，以提供更廣泛的評(píng)價(jià)基礎(chǔ)，這種評(píng)價(jià)系統(tǒng)將涉及很多領(lǐng)域。未來的研究將在環(huán)境部和衛(wèi)生部聯(lián)合成立的醫(yī)學(xué)顧問委員會(huì)指導(dǎo)下進(jìn)行，我們有足夠的理由懷疑水中的某些成分或幾種成分的混合物對(duì)人體有害，為此應(yīng)進(jìn)行流行病學(xué)的研究。低量攝取產(chǎn)生的影響不易被檢出，即使發(fā)現(xiàn)某種聯(lián)系，也不能說明其起因和影響，應(yīng)將所有的證據(jù)加以綜合考慮。當(dāng)評(píng)價(jià)某已知化學(xué)物時(shí)，應(yīng)研究那些對(duì)有害化學(xué)成分非常敏感的人(如兒童老人)或攝取量較高的人的反應(yīng)，現(xiàn)在已在幾方面(如氮、酸度氯化物、石棉)進(jìn)行了研究。長期攝取水中低濃度的化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)引起慢性疾病，盡管已進(jìn)行了大量研究，但水中化學(xué)物質(zhì)與人或動(dòng)物的關(guān)系仍不清楚，其毒性數(shù)據(jù)的解釋將主要依靠基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的發(fā)展。

綜上所述，英國注意污染過程研究，提出采取污染起始值評(píng)價(jià)地下水污染的概念，因?yàn)榈叵滤坏┪廴?，即很難治理。建議結(jié)合我國的具體國情，采取以下措施加強(qiáng)水資源環(huán)境保護(hù):①重大鐵路工程項(xiàng)目選址(線)時(shí)，原則上應(yīng)繞避重要的水源地；無法繞避時(shí)，應(yīng)采取必要的措施(如采取截流或堵水技術(shù)，封閉進(jìn)水通道)，以減少工程建設(shè)對(duì)水資源環(huán)境的破壞。②鐵路工程建設(shè)中的污水排放應(yīng)加強(qiáng)管控，其主要污染物多為施工機(jī)械排放和遺留的石油、化學(xué)類產(chǎn)品(如廢油、泥漿等)，應(yīng)采取從源頭控制的辦法，加強(qiáng)污染物的收集和無害化處理。

編后語：王秉忱，中國工程勘察大師，從1992年開始享受政府特殊津貼，1994年被聘任為國務(wù)院參事，長期從事水文地質(zhì)學(xué)，水環(huán)境評(píng)價(jià)、保護(hù)的教學(xué)與研究。為了搞清楚水環(huán)境保護(hù)方面遇到的一些問題，專程登門拜訪了王秉忱大師，王大師對(duì)所列問題一一解答，并指出：“研究水文地質(zhì)問題，要堅(jiān)持系統(tǒng)的全局眼光，不能孤立地、局部地研究”。當(dāng)我提出請(qǐng)他寫一篇水環(huán)境保護(hù)的文章時(shí)，王大師很爽快地答應(yīng)了，并提出“他山之石，可以攻玉”，于是就有了《對(duì)英國水資源環(huán)境保護(hù)研究的借鑒及思考》這篇文章。