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国外开展可持续用水刍议

来源:中国期刊网位置:自然科学时间:13-05-28 09:01

资助项目

CREST资助了7个研究项目,将持续到2014年,主要研究领域为膜技术、变化、城市和。其中包括:(1)为可持续性城市水代谢研发水及废水新型处理系统;(2)水资源重复利用技术的研发;(3)针对气候变化研发水资源均衡利用系统;(4)世界淡水可持续利用的长期规划;(5)通过重新造林来增加流域径流量,进而改善江河的新技术研发;(6)智能化卫星系统的集成应用;(7)农业中分散水资源的回收及循环。与欧洲相比,亚洲大都市数量正在急速增加。日本家力求寻找能够满足经济活动日益增多、功能逐渐弱化的亚洲城市用水需求的方法。有日本学者认为,城市者需要学会对有限的水资源进行有效管理。也就是说,必须理性用水,以维护既有的自然环境,保持人和自然之间的平衡关系。因此,需要对水资源实施综合管理。针对这一主题,京都大学、东京大学和北海道大学分别负责3个主要研究项目。具体包括:(1)既定区域内地表水、地下水、雨水及再生水(例如日本荒川流域和越南红河)等各种水资源实际可用量和水质状况。(2)在气候变化情况下,管理这些资源的最佳方法。(3)利用“无处不在”的水资源来解决城市用水问题,确保为人口稠密的大都市提供安全可靠的供水方法。(4)在降低用水负荷、且大都市水资源环境得到保障的前提下,城市用水系统应按从“单一型用水”到“梯级循环用水”的过渡方法设计。(5)为应对能源需求、复杂运行过程以及跟踪危害水质及健康状况的污染,应研发膜过滤、臭氧化及先进的氧化过程等新型技术。(6)对自然有机物(NOM)实施标准化测量,并作为判断其性能常规参数的依据。(7)针对再生水中低浓度病菌和有毒化合物会对健康产生的不利影响,研制评价和量化的准则。时代要求“低碳足迹”。有日本学者指出,这项计划不提倡为了技术而发展技术,未来可行的水资源技术要求是低碳的,此外还需要降低原料消耗、经济且能够提供可靠安全的水资源。众所周知,气候变化的影响大多通过水在干旱和洪水等极端天气下得以体现,如果制定适应性措施,就需要了解与水相关的影响将会发生的地点。因此,在东京大学的另一个CREST水资源团队研发出了更精细的数字模拟模型,来预测不同气候变化情景下世界水资源(可用性和需求)的变化及社会经济变化情况。内容涉及气候变化将如何影响粮食生产;哪些城市需要在严重干旱条件下管理水资源;联合国政府间气候变化委员会(IPCC)预测的强降雨事件有可能在何地发生等。最后来自高知大学、工学院大学和筑波大学的团队获得该项目资助。相关研究问题如下:(1)为避免非点源性污染扩散,提升耕地的利用价值,在环境、社会和经济可行的条件下,研究农业废水和营养物质被重新利用的可行性。(2)在学技术日新月异的今天,结合整合多膜技术,寻求将水分子结构的低污染膜融入到新型水处理系统的方法。(3)通过增加土壤入渗来提高地下水的补给量,从而降低地表径流量和水土流失率。这种最佳的森林管理实践,是否可使流域内树木遭受滥砍乱伐或森林覆盖过盛的现象得以优化、恢复。

未来合作与研究趋势

CREST研究计划的另一创新点在于注重合作,使不同学术研究机构的研究人员组成团队进行研究,且允许有私营机构参与。有专家指出,项目需要原创性和影响力,专题研究可确保新技术研发能够及时地回馈社会,研究人员有助于新技术创造出新的行业,并能发挥较大的经济增长潜力,这也体现了CREST计划的目的,即将基本研究转化为全球应用的商业机会。考虑到全球市场每年与水相关的收入为4000~5000亿美元,且对日本公司寻求市场份额而言,亚洲几个增长较快的市场诱惑巨大。在第二轮资助项目上,CREST在水资源可持续性利用计划中寻求拓展研究范围,呼吁对下列问题展开研究:(1)大城市及人口稠密地区的水资源管理;(2)地下水新用途及管理方法;(3)通过水资源和能源综合利用系统,节约自然资源和能源;(4)废水中有机污泥和无机污泥的有效利用;(5)与公众健康和人类安全相关的水质评估;(6)农业有效用水;(7)缓解人类和自然生态系统用水的冲突;(8)水资源重复利用和非液体排放等行业的有效用水。尽管在水文、社会和方面存在诸多不利因素,但可以肯定的是,日本已完全有能力建立起亚洲首屈一指的水资源管理体系。值得关注的是,如何将研发真正运用于科学创新,以便行业在这个极具挑战的时代健康发展。

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