科技支撐水環境治理作用機制研究

吳兆丹，王曉霞，吳兆磊，華 鈺

(1.河海大學企業管理學院，江蘇 常州 213022；2.江蘇省“世界水谷”與水生態文明協同創新中心，江蘇 南京 211100；3.河海大學“一帶一路”非洲研究中心，江蘇 常州 213022；4.華北水利水電大學電力學院，河南 鄭州 450000)

水環境治理是水生態文明建設的重要組成部分。當前我國已進入“十三五”的最后攻堅階段，科技創新是“十三五”核心發展理念，對水環境治理具有重要支撐作用。2017年水利部印發《關于實施創新驅動發展戰略，加強水利科技創新若干意見的通知》，指出要進一步推動科技與水利生產實踐緊密結合，推進產學研用結合，加快科技成果應用。2018年水利部印發《加快推進新時代水利現代化的指導意見的通知》，指出要以全面深化改革和推動科技進步為動力，推進水治理體系和能力現代化。那么，水環境治理需要科技從哪些方面予以支撐，水環境治理中科技支撐作用的發揮需要怎樣的條件，科技是通過哪些路徑來支撐水環境治理的，筆者將從需求、條件與路徑三方面，探討科技支撐水環境治理的作用機制，為在水環境治理實踐中充分發揮科技支撐作用提供參考。

1 文獻綜述

關于科技對水環境治理作用的研究大致可分為兩類，一類是針對具體某項水環境治理技術的分析，另一類則關注科技整體對水環境治理作用的分析。

國內外該領域研究以第一類居多，且主要聚焦于水環境治理關鍵技術方法。此類研究的技術理論成熟度較高，應用效果也較為直觀。Burezq等[1]論證了淺層地下水污染處理中，蘆葦屬植物水體修復技術的有效性；Athresh等[2]提出了一種GSHP開環控制系統，以較低的成本為水環境治理提供相對高效可靠的供熱系統；Jabeen等[3]論證了微生物燃料電池技術在水污染治理中的適用性；Gopinath等[4]提出了水污染表面處理的策略，討論了降解有機污染物的各種介質與方法；劉曄等[5]從光學檢測與電化學檢測兩個方面，對納米材料技術在水環境重金屬檢測中的應用予以綜述并提出展望；嵇曉燕等[6]構建了包括運行管理平臺、數據管理中心以及技術規范的國家網流域水環境質量監測技術體系；胡榕[7]闡述了城市水環境治理中生物修復技術；卜久賀等[8]研發出景觀式新型微納米增氧生物浮島技術，為河湖富營養化治理提供數據參考和技術支撐。

國內外有關科技整體對水環境治理作用的分析主要為定性研究，側重理論構建與闡述，對相關決策部門的戰略制定具有一定指導意義。Bismuth等[9]指出目前國家層面水治理邏輯應從傳統的以技術為中心的邏輯轉變為政策—技術聯動邏輯；Colosimo等[10]結合科學、技術和水政策，指出水資源管理科學和技術領域進展對政策制定的重要性；黃娟[11]討論了科技對水污染防治的作用；龐洪濤等[12]在探究流域治理PPP模式中，強調了技術集成對于水環境治理的重要性；左其亭[13]、張建云等[14]、吳兆丹等[15]、高波[16]等有關科技對水生態文明建設作用的闡述中，也均涉及了科技對水環境治理的作用。

綜上，分析某項具體技術對水環境治理作用的研究相對成熟且應用效果較為直觀，但該類研究忽略了科學在水環境治理中的重要理論支撐作用及技術集成的合力效果。目前雖然有研究涉及科技整體對水環境治理作用的研究，但該類研究沒有深入分析水環境治理對科技的具體需求，以及該支撐作用發揮需要滿足的條件，且該類研究往往忽略了科技通過提升軟實力(如制度改進)來支撐水環境治理的作用路徑，使研究的全面性、客觀性受到一定的影響。

實際上，一方面，科學發展與技術相輔相成，共同支撐水環境治理。因此，將科技作為整體概念，分析其對水環境治理的作用，有利于提高研究的全面性與客觀性，為區域有關科技支撐水環境治理的戰略決策提供參考。另一方面，水環境治理需要科技的多方面支撐，且該支撐作用發揮需具備一定條件，科技除改進技術外，也可通過完善制度等來支撐水環境治理。因此，為充分發揮科技對水環境治理的支撐作用，有必要梳理水環境治理對科技支撐作用的具體需求、支撐作用發揮的條件，并結合軟實力提升來分析該支撐作用路徑，以把握水環境治理中科技發展的方向，提高支撐作用發揮的效率。

2 科技與水環境治理的科學內涵

2.1 科技

一般而言，對科技的內涵有兩種界定，一種是將科技拆分為科學與技術，突出兩者之間的定義差異。如普賴斯[17]認為就形式而言，科學是對規律的一種概括和發明過程，其主要產品是知識；技術是人類文明的產物、對象、化學、程序，即買入和賣出的事情。另一種是將科學作為一個整體概念，弱化兩者定義上的區別而抓住其共通性，認為科技的本質是發現或發明事物之間的聯系，使各種物質通過這種聯系組成特定的系統來實現特定的功能。實際上，自20世紀80年代以來，各領域高科技不斷興起，使科學與技術發展日益融合，兩者之間的界限越來越模糊，將科技作為整體概念更符合發展趨勢，故本文將采用后者對科技的定義。

2.2 水環境治理

在自然的維度上，水環境是指自然界中水的形成、分布和轉化所處空間的環境。在“自然—社會”二元水循環維度上，結合水環境的社會屬性，水環境指圍繞人群空間及可直接或間接影響人類生活和發展的水體。當前，人與自然協調發展愈顯重要，故本文將采用后一種概念。水環境治理是指各相關主體通過工程性與非工程性措施對水環境進行建設，使水環境符合人類社會發展需求，并與水資源、水生態相適應，最終實現水生態系統的自我更替、自我完善的良性演化，形成良好穩固的人水關系。一般而言，水環境治理包括飲用水源地綜合整治、工業水污染綜合整治、城市生活污水處理、生活垃圾無害化處理處置、農村污染整治、河流全面整治等。

2.3 科技與水環境治理的關聯

科技是水環境治理必不可少的工具與支撐動力。科技的整體概念強調科學與技術的融合利用，并催生出了諸如納米技術、植物修復技術等兼具科學性與實用性的新技術。在工程措施與非工程措施中運用這些技術治理水環境，可有力推動水環境與水資源、水生態相適應，形成良好穩固的人水關系，支撐水環境治理以良好態勢發展。

3 科技支撐水環境治理的作用機制

如前所述，對科技支撐水環境治理的作用機制分析，將從支撐作用的需求、條件及路徑三方面展開。首先，水環境治理對科技支撐作用的需求可劃分為知識型、技術型和管理型需求，即水環境治理需要科技從基礎理論與認知、關鍵技術方法與系統解決方案等三方面予以支撐。其次，在水環境治理中要發揮科技支撐作用，則需首先保證發展生態科技，同時還要滿足水環境治理產品或服務生產商的規模、知識、制度及文化等方面內在條件，以及市場、社會文化、科研、金融政策與法律等方面的外在條件。最后，科技主要通過提高水環境治理硬實力及軟實力兩條路徑，來實現對水環境治理的支撐作用。其中提高水環境治理硬實力即改進技術，主要包括改善安全保障技術、改進監測技術；提高水環境治理軟實力即提升管理水平，主要包括夯實制度基礎、推進治理工作并加強宣傳教育。科技支撐水環境治理的作用機制可歸納如圖1所示。

圖1 科技支撐水環境治理的作用機制

4 科技支撐水環境治理的需求

4.1 基礎理論與認知支撐作用需求

有關水環境治理的基礎理論與認知，是開展水環境治理實踐的基礎。而水環境的社會屬性不容忽視，在水環境治理中要兼顧環境的生態影響與社會影響。結合社會屬性，水環境治理需要以下4個層面的基礎理論與認知支撐。

a. 水環境治理的科學內涵與路徑。水環境治理工作的推進，要求明確水環境治理的科學內涵與路徑。在水環境治理中，需要合理界定水環境治理的科學內涵，科學認識社會發展對水環境治理的新要求，以水環境治理推進水資源的可持續利用，進而促進經濟社會和諧發展，形成良性循環的人水生態系統。此外，還要結合國家和各地區水情明確治理路徑，形成科學的水環境治理理論體系。

b. 水環境演變的機理與規律。黨的十九大報告指出，“人與自然是生命共同體，人類必須尊重自然、順應自然、保護自然”。因此，水環境治理應在科學認知水環境演變機理與規律的基礎上進行。應結合經濟社會發展水平所對應的用水規律，探究水環境演變的機理與規律，為水環境治理實現人水共治奠定基礎。

c. 相關科學研究的突破。水環境治理中，實用技術的開發需要相關基礎科學理論研究的創新與突破。如納米修復技術的開發以納米科學相關理論研究為基礎，光催化技術則基于相關化學理論研究。因此，水環境治理活動的有效開展，依賴于相關科學研究的突破，從而為新技術、新方法的產生提供理論基礎。

d. 水環境治理與其他相關工作及學科之間的關系。按照黨的十九大精神，政府要將水環境治理融入經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設中，理清水環境治理工作與其他相關工作之間的關系。同時，水環境治理為交叉學科范疇，涉及環境、生態、水資源、水利、法律、管理、美學、工程等多種學科。因此，水環境治理工作的開展，要以科學認識水環境治理與其他相關工作及學科之間的關系為基礎，注重多部門、多學科之間的聯動。

4.2 關鍵技術方法支撐作用需求

水環境治理對關鍵技術方法的支撐作用需求，主要體現在對以下三方面內容的依賴。

a. 水環境友好型技術。水環境治理需要水環境友好型技術作為支撐，例如生態護岸技術、雨水徑流促滲技術、生物多樣性調控技術等。水環境治理涉及的主要技術及其作用如表1所示。

b. 水環境治理技術統籌。水環境治理不僅僅是河湖等水域的治理過程，更是多層次的、針對水環境及其相關因子的整體調整過程。一個成熟的水域環境治理模塊不僅應包括水質凈化、污染削減、生態修復，還應包括養護堤岸、生態置業(植物引種、動物引入等)、景觀復建等重要環節。因此，在水環境治理中，需要將各項具體技術以行之有效的方式統籌，以充分發揮技術合力的作用。

c. 水環境治理的技術標準體系。水環境治理需要技術標準體系的支撐，如需要水土保持工程施工監理規范、生態清潔小流域建設技術導則等，為水環境治理提供明確的目標導向和操作指南，提高水環境治理工作的效率。

表1 水環境治理主要技術及其作用

4.3 系統解決方案支撐作用需求

在水環境治理中，需要以基礎理論與認知、關鍵技術方法為基礎，制定基于當地水情的水環境治理系統解決方案，指導實際治理工作的開展。水環境治理系統解決方案按空間格局的不同，可分為國家層面水環境治理方案、區域層面水環境治理方案、社會用水單元層面的水環境治理方案。其中，國家層面的水環境治理方案強調水環境治理的區域聯動性與長期戰略性，這就要求方案從全局角度切入，以戰略高度進行統籌規劃；區域層面的水環境治理方案強調對區域水環境的差異性研究以及各區域特殊性的把握，從而需要對各區域進行具體的水質評估，因地制宜地制定方案；社會用水單元層面的水環境治理方案則強調用水單元自身的具體情況，從而需要根據其用水、排水特點來尋找對策。

依據技術提供與使用的主體不同，水環境治理系統解決方案也可分為對高新技術企業的細分激勵方案、對終端使用者(如使用凈水設施的工業企業)的補貼方案等。針對企業與終端使用者的方案需要將企業管理、公共管理相關理論與水環境治理實踐相結合，聯動多學科研究與實踐，促進相關方案的形成。此外，水環境治理的系統解決方案不僅要重視污染后治理，更要重視防患于未然，在此前提下促進技術與水環境治理實踐的結合，最大化利用生態科技，充分發揮科技對水環境治理的支撐作用。

5 科技支撐水環境治理的條件

5.1 科技支撐的前提

科技是一把雙刃劍，科技與水環境的關系體現在兩個方面：其一，落后的科學技術水平是水環境污染的重要成因。例如，在農村，農業若采用相對落后的漫灌方式，則易引發水土流失等一系列危害水環境的后續問題；在城市，廢物廢水處理技術的落后，會導致水體污染。要治理水環境，必須從水環境問題的源頭出發，將預防與整治放在同等重要的位置。其二，水環境治理必須依靠生態科技。近年來，隨著社會的發展與進步，人們對可能破壞水環境的傳統科技創新道路進行了深入反思，并提出了積極發展生態科技的可持續發展道路，以既滿足人類需要，又兼顧資源節約、環境保護為目標。因此，發展生態科技，在提高經濟效益的同時減少對水環境的破壞，將對水環境的破壞程度控制在自然生態系統的良性循環系統范圍內，實現人與自然的和諧相處，是水環境治理中發揮科技支撐作用的前提條件。

5.2 科技支撐的內在條件

企業是科技支撐水環境治理內生動力的主體。科技支撐水環境治理的內在條件主要體現在水環境治理產品或服務生產商的規模、知識、制度及文化等四方面水平。

a. 企業規模水平。一方面，水環境治理產品或服務的生產企業通過加大技術投入擴大所提供產品或服務的供給規模，以縱向規模效益換取更高的超額利潤。另一方面，需求拉動規模橫向擴大，水環境治理相關的企業加大研發投入，開發新品類的產品服務以占領市場。水環境治理領域內的企業雙向規模發展，加快科技成果轉化，是科技支撐水環境治理的內在條件之一。

b. 企業知識水平。生產可能性曲線表明，其他條件不變時，企業的知識與技術的進步將帶來生產可能性邊界的外移。知識的積累意味著管理能力的提高、內部交易費用的下降，以及盈利空間的上升。為保證科技對水環境治理的支撐作用，水環境治理產品或服務的生產商需注重生產與管理方面技術知識的積累發展，提高生產與組織效率，實現企業的長足發展。

c. 企業制度水平。企業內部制度包括組織體系、運營體系與管理制度等，完備規范的制度為企業實現跨越式發展提供堅實的基礎。通過科學設置水環境治理相關企業的組織結構，規范設立企業各項行政章程、獎懲制度與管理條例，充分調動員工的積極性，在合情的前提下、合理的范圍內使人力資源效用最大化，是水環境治理中發揮科技支撐作用的重要條件之一。

d. 企業文化水平。水環境治理產品或服務的生產企業文化中最重要的是企業家精神，一個具有強烈社會責任感、敏銳市場眼光與強大號召力的領導者是企業文化最生動的符號。營造積極向上、支持創新、鼓勵創造的企業文化氛圍，塑造積極背負水環境治理責任的企業形象，使企業獲得消費者的高度認可，是水環境治理中發揮科技支撐作用的必備條件。

5.3 支撐的外在條件

科技支撐水環境治理的外在條件主要包括市場、社會文化、科研、金融政策與法律5個方面。

a. 市場引導。市場的需求導向是企業開展生產的最重要動力來源。隨著水環境問題的日益嚴峻，人們對水環境友好、水資源保護型產品的需求不斷擴大；政府購買水環境治理服務、產品的需求也日益增多。這些需求直接刺激企業加大科研投入，擴大相關產品的生產，為水環境治理提供必要的設施服務。此外，企業為適應激烈的市場競爭，也會不斷擴大研發投入以推進技術的創新與發展，促進水環境治理中科技支撐作用的發揮。

b. 社會文化滲透。當前全球經濟發展理念正由粗放式發展不斷轉向注重環境保護的綠色協調發展，社會達成的水環境保護共識以及對企業水環境治理行為的認同，將激勵企業主動承擔其社會責任，加大水環境治理相關技術的開發與成果轉化力度，實現企業經濟與社會效益的統一，從而推動水環境治理領域科技的發展。

c. 科研強化。當前水環境治理作為環境保護重要課題，吸引了大批高校人才對其相關技術領域方面進行研究探索。而政府對產學研用協同的鼓勵政策，也促進了企業對高校及科研院所人才、轉化科研成果的吸收。這些可進一步強化水環境治理中科技的支撐作用。

圖2 科技支撐水環境治理的作用路徑

d. 金融保障。對環境保護企業與高科技企業研發工作提供金融扶持政策，如較寬松的融資條件、政府專項支持政策等，可為企業研發生產提供更堅實的資金保障，為水環境治理中發揮科技支撐作用奠定物質基礎。

e. 政策與法律支持。政策與法律環境是企業面臨的最基本的企業外部環境。稅收優惠、政府采購支持、國家資本投入等政策支持，對緩解企業壓力具有重要作用。而知識產權保護、市場公平競爭保障以及科研成果轉換等方面的法律支撐，將有利于促進企業大力發展科技，調動企業研發水友好型產品的積極性并降低風險，從而推動水環境治理。

6 科技支撐水環境治理的作用路徑

科技對水環境治理的支撐作用路徑如圖2所示。在水環境治理的研究與實踐中的過程中不斷產生新問題，為了解決相關問題需要不斷投入物質與人力資本進行科學技術研究，實現知識增長與人力資本的積累。繼而人們不斷實現知識的活化與應用，體現為水環境治理的技術進步、管理提升，即硬實力和軟實力的提高。這兩方面力量共同促進水環境的有效治理。

6.1 提高水環境治理硬實力

a. 改善水環境安全保障技術。科技發展通過提升水環境安全保障技術水平來支撐水環境治理，其作用路徑可分為兩類。一類是提高直接作用于現實水環境問題的硬核技術水平，表1所示的即為此類技術，該類技術涉及的領域廣且針對性強。例如“三峽水庫水污染控制研究”提出的總量控制、水污染控制指標與技術等方面的優化，可為庫區水質安全提供一定技術保障；“BST非點源污染控制技術”填補了中國非點源污染追蹤方面的空白；截污控污技術為改善水環境提供了直接的技術依托。另一類是改進水環境治理中的軟核技術，如研究水系水容量負荷、水系健康度評價體系、區域間水系聯動等，為水環境修復提供諸如何時干預、如何干預等方面基礎信息。

b. 改進水環境監測技術。科技通過提升水環境監測技術，以實現對水環境治理的支撐。具體包括完善水環境監測網絡，拓寬監測內容與方式，把原先單純的理化檢測拓展為包含內容更多的綜合檢測，監測方式由單一的人工檢測拓寬為遙感監測、遠程監測等方式相結合的水質監測等，以加強對水環境治理的支撐作用。

6.2 提高水環境治理軟實力

a. 夯實水環境治理的制度基礎。基礎科學、應用技術方法的發展可有力推進水環境治理監管、激勵、問責等制度的頂層設計，從而支撐水環境治理工作。例如，水體評估體系構建，能幫助明確污染物指標與各主體責任，便于政府制定并落實功能區限制納污制度，進行水功能區限制納污紅線管理；比較水環境治理的投入與產出，評價水環境治理效果，也可為政府制定提高水環境治理效果的相關制度奠定基礎。

b. 推進水環境治理工作。科技發展有利于推進水環境治理工作，從而發揮對水環境治理的支撐作用。水資源治理相關理論的完善，以及水環境治理規劃專題研究與水環境治理綜合管理研究，有助于提高水環境治理規劃的科學性與合理性，以及政府部門、公眾、企業之間的協調性，使水環境治理的深度與廣度都得到質的飛躍，并為將水環境保護和治理等納入政府考核體系奠定基礎。

c. 加強宣傳教育工作。一方面，科學精神是開展水環境治理的重要精神支撐，科技的發展帶來科學精神的傳播，從而促進人們樹立水環境保護意識，減少水環境治理中的認知偏差，推進水環境治理工作。另一方面，日益發展的傳媒技術與科學化的溝通方式相結合，便于水環境治理最新動態的傳播與滲入，提升民眾認知和積極性，提高水環境治理的公眾參與度。

7 結 語

本文從水環境治理對科技支撐作用的需求、發揮科技對水環境治理支撐作用的條件、科技支撐水環境治理的作用路徑等方面較為系統地探討了該支撐作用機制，得出結論如下：

a. 水環境治理需要科技從基礎理論與認知、關鍵技術方法、系統解決方案等方面予以支撐。

b. 科技對水環境治理的支撐作用發揮，所應具備的前提條件是發展生態科技，同時還應滿足企業規模、知識、制度、文化等方面的內在條件，以及市場、社會文化、科研、金融、政策與法律等外在條件。

c. 科技通過提高水環境治理的硬實力和軟實力這兩條路徑來實現對水環境治理的支撐作用。其中提高水環境治理硬實力主要包括改善安全保障技術及檢測技術，提高軟實力主要包括夯實制度基礎、推進治理工作及加強宣傳教育。

在以后的進一步研究中，可基于本文所構建作用機制，收集區域相關數據，量化分析區域水環境治理對科技支撐作用的需求大小及主要需求類別，區域發揮科技對水環境支撐作用的條件滿足程度及主要薄弱環節，區域科技對水環境治理的支撐作用大小及主要影響因素，結合區域間比較、時間趨勢分析等，有針對性地挖掘區域提升該支撐作用的有效途徑。