为有源头活水来——珍惜水资源、保护水资源

为有源头活水来
——珍惜水资源、保护水资源

水资源及水污染的现状

地球上大约四分之三的面积被水覆盖。地球上的水，总体积是138600万立方千米，也可以说如果是分配给中国人，那么每个人大概可以分一个立方千米的水，但这其中96.5%是海洋里的咸水，淡水仅仅占了2.53%。而且2.53%里南北极冰雪占了相当大的部分，真正可以用的水只有地下的淡水、湖泊水，还有河水，这些水占了地球总水量的0.77%。实际上我们可以饮用的水只占了地球总水量的0.2%左右。

世界上有100多个国家存在不同程度的缺水状况，有28个国家被列为重点缺水国，目前11亿人生活缺水，26亿人缺乏基本的卫生设施。

水的污染使水的问题更加严峻，它危害了人类的健康。世界每年有数百万人因饮用了不清洁、不卫生的水而引发甚至死于疾病。联合国指出，石油危机的下一个危机就是水的危机，现在我们已经能够体会到。所以为了唤起公众节水的意识，建立一个更为全面的相应的水资源的运行机制，1993年1月18日，联合国环境与发展大会制订了《21世纪行动议程》，提出了193号决议，确定从1993年起将3月22日作为“世界水日”，所以每年都有关于水的活动。今年世界水日的主题就是“水与能源”。

水资源的短缺已经成为制约我国经济社会可持续发展的主要矛盾。有这样一些方面，像人均的水资源不足，我国人均水资源量为2300立方米，仅为世界人均量的1/4，在世界排名第110位，被联合国列为13个贫水国家之一。我们国家水资源也是时空分布不均，像南方水多一些，北方少，东边多一些，西边少；各季节水资源也分配不均。还有就是城市的严重缺水，现在我国有600多个大城市，有400多个城市供水不足，其中有110个是严重的供水不足。

再就是水体的严重污染。全国每年污水的排放量从1980年的315亿吨发展到2012年的大概684.8亿吨，造成了生态环境的恶化。另外地下水开采也是一个很大的问题。北京、天津、河北这一带，还有其它的一些城市，开采以后就形成地下漏斗状，要恢复起来是相当困难的，还会引起地面下沉、塌陷等一系列的问题。

科技在治水中的应用

我做的工作主要就是膜技术。膜技术有很多方面，有压力驱动的膜，有浓度驱动的膜，有电驱动的膜，还有用热来驱动的膜。

这里给出一个简单的压力驱动膜的解释，就是微滤、超滤、纳滤膜，下面是它的工作形式。微滤膜能截留住细菌、悬浮物、鞭毛、酵母。我们现在的饮用水就是用微滤和超滤解决细菌问题的。超滤可以截留病毒或者蛋白质。纳滤可以把胶体、农药、色素这些截留住。我们可以用不同的膜，根据不同的要求来解决不同的实际问题。举个例子，像饮用水，如果你觉得含盐高了，可以适当的用纳滤降下来，有农药可以用纳滤来减少，这些都可以根据实际情况做出选择。

反渗透原理也是一样。当我们把海水和淡水用一个半透膜隔离起来的时候，淡水就会向海水渗，当达到平衡的时候，就进行一个渗透压，如果要淡化海水必须要加一个压力，这样使压力大于渗透压，海水就会向淡水跑，淡水就多了。这就是海水淡化的基本原理。

那么膜是如何应用的呢？光一个膜是不行的，必须把它做成膜的元件或者器件来应用，现在做膜的主要形式就是一个平板膜片，像一张纸一样。再就是把它剁成一个纤维，增加它的表面积。不管是剁成纤维，还是做成板片，真正起作用的就是表面的致密层。

膜技术在治水方面有很多的优点。它分离精度高，产水水质好，水里有价值的物质也可以得到利用。另外压力驱动、电驱动都可以，基本上大多是常温操作、过滤无相变，节能环保，其设备装置集成度高，可实现全自动操作。除了治水，还适合产水，就是海水的淡化。再一个就是节水，就是水的循环再利用，通过膜技术，使废水和污水都能够变成无毒、无害的水，用于园林、绿化、市政这些方面。

节约用水

长期以来，大家都认为水是取之不尽的、用之不竭的，而且价格也很便宜，所以在珍惜水资源方面做得不够，浪费挥霍现象还是比较严重的。当我们认识到水资源的现状时，如何来更好地节水呢？就个人来说，首先要有一个惜水的意识，要养成节水的好习惯，另外使用一些节水的器具，减少水的浪费。像日常生活中，刷牙、洗衣、洗手、冲厕这些，都可以节约用水。

就企业界来说，可以利用不同的技术，根据工种的不同，实现水资源的循环再利用。工业上也有很多的节水技术和设备，比如膜技术。像膜生物反应器，就是把生活污水经过处理以后应用到市政、绿化、洗车。如果还不够，可以用超滤来处理，可以用反渗透、纳米反渗透处理，这样就可以满足不同的需求。超滤以后可以作为冷却水，工业循环冷却水，反渗透以后可以作为锅炉用水或者其它的工厂的纯水。所以实现水资源的循环利用，不是用完以后排掉，而是循环，这就是节水。除了这些技术以外，膜技术还有很多，电容脱盐，以前用离子交换，现在用电和离子结合起来，这样对环境就更加友好。另外膜蒸馏还有很多装置，目前还在证实阶段。那么对农业来说，如何节水？技术，喷灌、滴灌，利用膜技术，利用限水进行植物的种植。这在2002年获得了国际农业协会的一个奖项，可以用膜技术实现作物对水分的吸收，从而进行种植。

五水共治，让我们一起行动。首先就是要坚持人水和谐，科学发展。牢固树立人与自然和谐相处的理念，尊重自然规律和经济社会发展的规律。以水定需、量水而行、因水制宜，跟水环境的承载力相协调；第二，坚持保护为主，防治结合，规范各类涉水生产建设活动，落实各项监管措施，强化监督和监测，着力实现从事后的治理向事前的保护转变，从人工治理为主向自然保护为主转变，自然有能够重生的能力；第三，坚持统筹兼顾，合理安排。科学谋划水生态文明建设的工具，考虑水的资源功能、环境功能、生态功能，合理安排生活和生产用水，协调好地表水和地下水的关系，实现水资源的优化配置；第四，要坚持因地制宜，以点带面，根据各地水资源的禀赋，水资源的条件和经济社会发展的状况，形成各有特色的水生态文明建设。对于重点区域和部位进行集中处理，辐射带动全省水资源环境的改善和提高。

（本文系高从堦先生在杭州市科协、杭州市科技工作者服务中心、市委党刊《杭州》杂志社联合主办的“杭州科学大讲堂”第83讲上的演讲。文中观点与本刊立场无关）