作者:易蓉蓉 来源:科学时报 发布时间:2010-3-12 9:15:49
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科学时报:环境基准战略,护航环境管理与保护

吴丰昌研究员在从事实验研究

吴丰昌研究员在野外指导博士生和博士后进行湖泊大体积水样的现场过滤、浓缩和富集实验研究。 

[科学时报 易蓉蓉报道]2008年7月,国家重大基础研究计划(“973”项目)“湖泊水环境质量演变与水环境基准研究”正式启动,该项目以环境保护部为依托部门,中国环境科学研究院为主持单位。什么是水环境基准研究?它对环境管理和环境保护有什么意义?《科学时报》记者就此专访了该项目首席科学家、国家环境保护湖泊污染控制重点实验室主任吴丰昌研究员。
 
水环境基准:
 
水环境中污染物的最大允许浓度
 
《科学时报》:请首先给大家科普一下,什么叫做水环境基准?为什么要开展水环境基准研究?
 
吴丰昌:水环境基准是指某一污染物对水环境中特定对象(人、生物或特殊使用功能)不产生有害影响的最大允许或无作用浓度(或剂量);或者当某一污染物或因素不超过一定的浓度或水平时,生物群落或某种特定用途可以得到保护,污染物可以包括任何水环境中存在的化学物质,如常见的重金属、有机污染物和氮磷营养物等;一般是为了保护人类健康和生态系统平衡为目的开展的、用可信的科学数据表示。根据保护对象、污染物类型和环境介质不同,水环境基准包括保护人体健康基准、保护水生生物基准和感官基准等,也可以包括营养物基准、优先控制污染物基准等,或者沉积物基准和湖泊水环境基准等。
 
水环境基准是一个国家制定水质标准、评价水质、确定环境容量和控制总量,及风险管理等环境保护工作的科学依据;水环境基准是自然科学的研究范畴,是完全基于科学实验的客观记录和科学推论而获得的,一般不具有法律效力。
 
《科学时报》:为什么要开展我国国家水环境基准研究?
 
吴丰昌:国家水环境基准研究关乎国家安全与发展战略,是我国环境管理的重大科技需求,可以为我国环境管理和保护工作提供全面有效的支撑。
 
首先,开展水环境基准研究是应对日益严峻的水污染形势的迫切需要。改革开放以来,我国在经济发展和社会进步方面取得了举世瞩目的成就,但也付出了一定的环境代价。环境污染、环境突发事件以及由此导致的生态破坏和人体健康危害已引起全社会普遍关注。以水环境污染为例,目前我国已进入水污染事件的高发期,国际环境争端较多,生物与环境受到威胁,水污染控制和治理任务繁重。湖泊水环境污染形势尤为严峻:我国湖泊众多,面积大于1km2的有2300多个;全国50%的城镇饮用水来源于湖泊和水库,湖泊与人民群众的生活息息相关;但目前75%的湖泊出现富营养化,有毒有害物质污染严重,滇池、巢湖、太湖的污染问题尤为严重。
 
其次,在应对重大水环境污染事故及其对人体健康影响时,人们往往重视治理,忽视管理,强调技术,忽视基础理论的研究;许多环境科学前沿研究又常常与环境管理与决策相脱节。如2005年中石油吉林石化公司发生爆炸事故后引起的松花江水环境污染事件,明显暴露出我国对水环境基准研究的不足,难以为环境应急管理提供有效的科技支撑。当时主要污染物是硝基苯和苯,我国国家地表水质量标准中硝基苯的标准限值是0.017mg/L,此标准限值直接取自2004年美国环保局的保护人体健康水环境基准推荐值。但这一标准限值只考虑了居民身体健康,并未考虑其对水生生物及水生生态系统的影响,也没有顾及我国水环境特征和基准保护对象与美国的显著差异,因此直接采用此标准值进行环境质量评价等决策与管理缺乏科学依据,不但会对生态环境效应的综合评估、管理和应急对策的制定产生偏差,也容易在国际环境外交中陷入被动。
 
再其次,面对不断出现的各种环境问题,科学基础研究明显滞后于污染控制与治理工程实践,急需从国家层面上加强我国环境管理和环境保护工作的基础理论研究,为我国进行标准制/修订、环境质量评价、决策、管理和环境外交提供长期而良好的知识储备和科学依据。
 
最后,水环境基准强调的是“以人(生物)为本”及人与自然和谐共处的理念,是环境科学、毒理学、生物学和地球化学等多学科最新科研成果的集成,直接服务于环境标准和管理,是一个国家环境保护科研水平、国际地位和综合实力的象征。因此,水环境基准是国家整个环境保护和管理体系的基石,是我国环境保护科研迫在眉睫的重要任务。近年来,美国、日本、加拿大、澳大利亚等国家已将基准研究列入国家安全战略,国家水环境基准研究成为世界各国环境管理的重大科技需求。
 
《科学时报》:水环境基准的研究对我国的环境保护有什么重要意义?
 
吴丰昌:水环境基准是国家环境管理和环境保护工作的科学基础。科学的环境管理体系是污染控制和解决日益严峻的污染问题的关键所在。一个完整的水质管理体系至少包括水环境基准和水质标准两个部分,水环境基准是制定水质标准的科学依据,国家通过环境标准体系进行环境管理。我国的环境管理体系经过20多年的发展和不断完善,目前已建立起了较为完备的环境标准体系,包括质量标准和排放标准,分综合和行业两类、国家和地方两级,相应的法规和标准有《地表水环境质量标准》、《地下水质量标准》和《生活饮用水卫生标准》等。在水环境标准的基础上,形成了包括环境容量、总量控制和风险管理等在内的环境政策体系。但是,由于缺乏我国区域环境质量基准等基础理论的系统研究,国家环境质量标准主要是在参照和借鉴国外发达国家的基准和标准的基础上制定,其适用性和适应性值得商榷。因此,我国现行的水环境质量标准体系和环境管理缺乏科学基础,我国总量控制战略和风险管理的顺利实施缺乏理论支撑,急需从国家层面上、从我国国情和污染控制需要考虑,从实际管理角度考虑,开展适合我国区域特点的国家水环境基准研究。
 
可以这样说,水质标准体系中水环境基准是基础,是制定水质标准不可或缺的重要环节,是构建水质标准、整个环境质量评价和控制策略体系大厦的理论基石。
 
因地制宜:
 
开展中国国家水环境
 
基准体系研究势在必行
 
《科学时报》:国际上环境质量基准研究起源于何时何地?您刚才也提到了水环境基准是环境管理和保护工作的基石,那么在国际上相关研究是怎样的情况?
 
吴丰昌:环境基准研究是国际环境保护科研的发展趋势和前沿领域,也是世界各国国家安全战略的重要组成部分。环境质量基准的研究起始于19世纪末,1898年俄国卫生学家A.Φ.尼基京斯基在《医生》杂志发表了《石油制品对河流水质和鱼类的影响》,阐述了原油、重油和其他石油制品对鱼类的毒害,提出了环境质量基准的概念。1907年,美国环境科学家Marsh发表《工业废水对鱼类的影响》,这是美国最早关于污染物对水生生物影响的研究。20世纪60年代,美国就开始了对水环境基准的研究,当时只是一些研究者发表了一些污染物对生物的毒性效应数据。随后,随着水环境基准相关学科,如环境化学、毒理学和生物学等的发展,美国对水环境基准开展了长期而系统的研究。
 
《蓝皮书》是美国环保局首次发布的水环境基准文件,之后根据最新的学科进展对水环境基准进行不断的更新,包括对现有基准的修订以及对新污染物基准值的补充,并分别于1976年、1986年、1999年、2002年、2004年和2006年发布了一系列水环境基准文件,形成了比较系统的水环境基准体系。目前最新的是2006年推荐基准,共涉及167种污染物基准,包括合成有机物107项、农药31项、金属17项和无机物7项,其中20种优控污染物和47种非优控污染物,及23个感官效应的基准限值。这些研究奠定了美国在环境管理与科学研究领域的国际地位。但是,目前水环境基准研究只涉及了各种国际公约和人们关注的有毒有害污染物中的一小部分,而且主要以人体健康基准为主,水生态基准研究得很少。随着污染问题的出现,水环境基准、环境质量评价和管理体系科技需求迫切。
 
特别是近几十年来,为制订不同国情和区域特点的、符合自身发展规律的环境管理科学体系,应对国家发展与经济的矛盾、生态环境安全及国际争端,日本、加拿大和澳大利亚等发达国家相继开展了水环境基准研究。国家水环境基准体系研究已成为各国的重大科技需求和国家安全发展战略。
 
《科学时报》:国外的水环境基准体系既然基本成型,为什么不能拿来为我所用,为什么一定要建立中国的国家环境基准体系?
 
吴丰昌:不是不能拿来为我所用,事实上,借鉴和学习国外发达国家和世界卫生组织的先进经验和研究成果非常重要,对缺乏早期研究的发展中国家更是如此。我国的环境保护工作起步相对较晚,长期以来环境标准和环境管理基本都是参照国外发达国家的,应该说这些管理体系为我国环境保护工作发挥了重要的作用。但是,美国等发达国家的水质基准体系是根据它们的国情和区域特征建立起来的,基准值有一定的普遍性和局限性,有的基准值适合于其他国家,有的可能不适合于其他国家,不能照搬照抄;同时,基准体系研究国外本身也在发展。这就需要我们去研究,要调研和总结国外已有的基准理论、制定程序、方法学等,筛选适合我国借鉴的参考数据和技术方法,以最短的时间跟上国际发展趋势。区域性是水环境基准的一个基本属性,各国的水环境基准均是在各自国家或区域水环境质量演变和自然背景基础上建立的,不同国家和区域的生物区系、结构和功能特征、特征污染物以及经济条件和生活习惯具有一定的差异性。按水体功能建立的水环境基准旨在使水质保持在特定水体用途需要的水平,它具有一定的局限性,这应依据国家的具体国情和环境区域特征来确定。
 
我国幅员辽阔,自然地理、气候和生态环境特征与国外存在明显差异,污染特征和生物区系也有别于其他国家,具体表现为以下四方面:第一,我国区域环境特征差异显著;污染物在不同的地质地理、气候、水环境(物理、化学和生物)特征和水生态系统特征条件下,会有不同的环境行为和生态毒理与健康效应,水环境基准区域性明显。第二,水环境污染来源复杂,污染类型与特征差异显著;别国关心的污染物可能不是我国的主要问题,而别国不关心的污染物和环境问题可能正是我国的主要问题;与其他发达国家相比,水环境基准体系中限定的污染物项目有明显差异性。第三,我国的区域自然环境中的生物区系组成、结构和功能特征,以及我国经济条件、社会生活和人体特征不同,基准的保护对象差异显著。第四,我国是一个人口大国,社会发展阶段与国外不同,污染事态严峻,监管和治理压力很大,国际环境争端和环境外交任务重。所以,照搬照抄国外的水环境基准和标准势必影响环境标准和管理的适用性,给我国环境管理造成被动,影响我国在国际环境保护领域的地位。我国应结合自身地域特点和污染控制需要,开展原创性的国家水环境基准体系研究,建立我国水环境基准的新理论、技术和方法体系,为制订科学、合理、可操作且符合我国国情的水质标准和环境管理提供坚实的理论支撑。
 
《科学时报》:我国的水环境基准研究状况如何?未来中国水环境基准和环境管理的科研之路应该如何走?
 
吴丰昌:我国水环境基准研究相对滞后,目前尚未开展过系统的水环境基准研究,更没有国家保护水生态系统和人体健康的水环境基准体系,对基准在标准制定和环境管理体系中的作用还缺乏足够的重视。目前我国的水环境质量标准主要是参考国外的相关标准,或者只是根据我国水体的主要功能来制定。但无论是照搬国外标准还是粗放式的制定,现有的水质标准显然难以符合我国的实际国情和水环境区域特征,这势必会造成我国环境管理和保护工作中的“过保护”和“欠保护”的问题,中国国家水环境基准体系研究势在必行。
 
正是基于对水环境基准重要性和迫切性的认识,国务院《关于落实科学发展观加强环境保护的决定》(国发[2005]39号)明确提出:“科学确定环境基准。完善环境技术规范和标准体系。”《国家环境保护“十一五”规划》(国发[2007]37号)明确将环境标准与基准等环境综合管理关键科学技术研究列入环境科技创新的优先领域,明确要求“科学确定基准”。
 
中国水环境基准和环境管理科研之路如何走的问题,日前迫切需要开展中国水环境基准战略研究,在充分研究我国区域特点和污染特征的基础上,加强顶层设计和科学规划,提出特征污染物和水环境基准的研究优先顺序、近期和远期目标,按照重点突破和逐步推进的原则全面开展。近期以湖泊等水生态系统开始,根据污染特征和生态风险选择对生态系统有重要影响的污染物首先开展重点研究,建立水生态基准的理论、技术和方法,以点带面逐步推进环境基准体系的建立。同时开展环境质量评估、总量控制和风险管理等环境保护科研领域的基础理论研究,并形成一系列能更准确和科学地反映我国国情和发展特色的环境管理新理论、技术和方法。最终形成独立自主的、反映我国区域特点、污染控制和发展规律的环境管理科学体系,实现“科学确定基准”的国家目标,引领我国环境保护科学研究,为我国环境管理和环境保护工作提供全面有效的理论和技术支撑。
 
发展水环境基准战略:
 
为我国环境管理和保护工作
 
提供全面有效支撑
 
《科学时报》:请您具体谈谈“973”项目“湖泊水环境质量演变与水环境基准研究”的一些具体情况,主要解决哪些科学问题?
 
吴丰昌:该项目主要解决三大关键科学问题:区域环境差异特征对水环境基准的影响机理、富营养化条件下污染过程和生态健康效应、水环境基准理论与方法学。针对三大科学问题;重点围绕基准的三性原则——“区域性、基础性和科学性”开展工作,宏观与微观结合,点面结合,阐述湖泊水环境质量演变和区域差异,揭示湖泊污染过程、生态健康效应机理,确定水环境基准,构建区域特点的湖泊水环境基准体系。
 
《科学时报》:项目的主要内容是什么?
 
吴丰昌:项目以太湖、巢湖和滇池为重点研究对象,围绕我国水质基准的区域性、基础性和科学性特点,在研究湖泊水环境质量演变规律和区域差异特征的基础上,阐述污染物的输移演替规律、复合污染机理和毒理效应,开展饮用水源生态安全评估研究,初步构建适合我国区域特点的、以保护水生态系统和人体健康为目标的湖泊水环境基准理论、技术和方法体系。
 
《科学时报》:目前已取得哪些进展?
 
吴丰昌:项目经过两年多的研究,目前已取得一些重要阶段性进展:已采集25个湖泊的沉积物和水样品,在我国湖泊区域水生态差异特征、有机质与污染物相互作用和复合污染机理等几个重要科学问题上取得较大的理论突破,在Environmental Science and Technology等国际刊物上发表SCI论文40多篇。项目系统地总结了当下水环境基准的理论和方法学,阐述了水环境基准的历史演变和发展的规律。同时,项目根据中国生物区系和水环境特征,首次得到典型有机污染物——硝基苯的水生态基准值及重金属镉的人体健康基准值,用实践检验了所提基准理论与方法的可靠性。最后,项目正在着力构建中国区域特点的湖泊水环境基准体系(生物区系,污染类型、水动力和化学条件,基准指标、基准推导方法和技术等)。
 
《科学时报》:刚才听了您的介绍,感到水环境基准研究涉及环境化学、毒理学等多学科,那么水环境基准的研究是不是对相关学科的发展有所促进?
 
吴丰昌:水环境基准是在研究污染物在环境中的行为和生态毒理效应等基础上确定的,涉及环境化学、毒理学、生态学和生物学等前沿学科领域;水环境基准研究实际上体现了国家和国际环境科学领域的最新进展。通过水环境基准战略研究,可以整体推动我国环境科学综合学科的发展,促进基础理论研究与环境管理的结合,提升我国环境保护科研的国际地位和综合实力。
 
开展中国国家水环境基准研究,可以为国家整个环境标准和管理体系提供更为科学的理论依据,整体提升我国环境保护科研水平。近年来,随着保护生物多样性和环境管理的强化,我国环境风险管理理念发生了重要战略转折,容量总量控制已逐渐取代了总量控制成为水污染控制的发展趋势。其最大特点就是将污染源控制管理目标与水质标准相联系,即根据水质标准计算水环境容量,并通过水环境容量直接计算受纳水体的允许纳污总量,并将其分配到各断面控制区及污染源。因此,在容量总量控制方法中,水质标准是污染排放管理实施的主要依据。而水环境基准是水质标准的科学依据,只有在水环境基准研究的基准上,才能有效地评价不同化学物质对环境和人类健康的危险性和管理化学物质的生产、使用和排放,并最终为污染物的控制排放提供依据。发展国家水环境基准战略,可以为我国环境污染控制和风险管理策略提供全面理论支持。
 
随着中国经济的持续快速发展,环境污染问题突出,监管和治理压力很大,国际环境争端和外交任务重,我国必须有独立自主的、反映我国实际现状和客观规律的环境管理科学体系。通过国家水环境基准体系研究,全面带动环境质量评估、总量控制和风险管理等环境保护科研领域的基础理论研究,形成一系列更能准确和科学反映我国国情和发展特色的环境管理新理论、技术和方法,这对探索中国特色环境保护新道路和生态文明的科学实践将产生重要而深远的影响。
 
(本文照片由吴丰昌提供)
 
《科学时报》 (2010-3-12 A4 关注)
 
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SSI ļʱ
 
 
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