1 污染的產(chǎn)生機制與環(huán)境演化

1. 人類遷徙活動的城鎮(zhèn)化

人類由農(nóng)耕社會進入工業(yè)社會，經(jīng)歷了逾千年的歷史，環(huán)境問題的形成與解決融合在大自然中。人類古代出現(xiàn)了一些相對的大中型城市，聚集的人口也形成一定規(guī)模，生產(chǎn)總值主要依附于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品及其貿(mào)易，不會帶來實質(zhì)性的環(huán)境問題。距離現(xiàn)在的100~300年，隨著蒸汽機的發(fā)明，煤炭和石油等高能量密度能源的大量開采與應用，機械、交通、建筑等工業(yè)的興起，以及集約生產(chǎn)過程的工業(yè)化，由此推進了全世界的城鎮(zhèn)化發(fā)展，卻同時誘導了環(huán)境污染事件的發(fā)生，如1952年的英國倫敦煙霧事件，1955年的美國洛杉磯灰霾事件，還有日本的水俁病，成為工業(yè)革命引發(fā)重大環(huán)境事件的初期暴露。隨著工業(yè)化的發(fā)展，人類往城鎮(zhèn)遷徙以追求更高的生產(chǎn)效率和向往更加美好便利的生活，百萬、千萬級人口的城市陸續(xù)出現(xiàn)。在我國，近40年的改革開放帶來了城鄉(xiāng)格局的巨大變化，目前全國人口的60%左右居住在城鎮(zhèn)里(城市化率63.9%，2020年第七次人口普查)，構(gòu)成了城市生活污水與工業(yè)廢水大量產(chǎn)生和排放的格局。自然環(huán)境容量及其凈化已經(jīng)讓位于各種強化型的污染控制技術(shù)，取水受到徑流量的約束，排水受到接納水體的限制。城鎮(zhèn)污水的收集系統(tǒng)、水源熱泵、泥水共治、場地資源、工藝優(yōu)化、安全循環(huán)等將是污染控制有前途的集成發(fā)展方向，可見，污廢水的產(chǎn)生將如何進一步影響未來的信息化社會與人們對更高生活質(zhì)量的追求，即人類更加集聚的遷徙活動可能在多大程度上依賴于水處理工藝與技術(shù)的創(chuàng)新，依賴于水工業(yè)的進步，這些都值得我們深入思考與用心探測。

2. 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)追求高產(chǎn)量與高產(chǎn)率

生產(chǎn)效率的提高依賴于科技進步與管理水平。原材料/反應物的轉(zhuǎn)化率不高、產(chǎn)品分離提純技術(shù)落后、中間產(chǎn)物種類多、生產(chǎn)工序復雜與工藝流程長、能耗水耗單位比值高等，這些依賴于技術(shù)與管理的生產(chǎn)效率決定了污廢水的產(chǎn)生量/負荷及其環(huán)境危害程度。生產(chǎn)要素集約化與過程集成化、產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建與規(guī)?；?、清潔生產(chǎn)與循環(huán)利用、性能品質(zhì)提高與節(jié)約消費等構(gòu)成了系統(tǒng)的管理與規(guī)劃，結(jié)合水價與排污管理，能夠?qū)崿F(xiàn)污廢水的排放量控制，提高水的經(jīng)濟運載能力。我國目前噸鋼生產(chǎn)的平均用水量約為15 m3/t ，仍然是世界清潔生產(chǎn)先進水平(3.5 m3/t)的4~5倍，單位GDP的耗水量約為66 m3/萬元，是日本的2.4倍。這些數(shù)據(jù)也表達了目前我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的源頭技術(shù)有待技改升級，各個地區(qū)不同工業(yè)園區(qū)，應結(jié)合自身特色和政策要求進行高效率的規(guī)劃和整合。總而言之，提高生產(chǎn)效率是減排之首，是碳中和的前提與基礎(chǔ)。

3. 元素化合物的多樣性

目前無法統(tǒng)計，人類應用于生產(chǎn)的元素種類在元素周期表中總量的占比。而且，基于元素價態(tài)、化合物形態(tài)、化學鍵的種類，可排列組合的化合物物種正在以無窮級數(shù)增長，加上催化學科的發(fā)展，使得人工合成的有機物如染料、藥物、塑料、阻燃劑等不計其數(shù)，人類已經(jīng)無法駕馭進入環(huán)境中污染物的種類和數(shù)量，再加上地下礦產(chǎn)資源開采、光合作用天然植物/作物的生長、地球化學/生物化學變化等引發(fā)的物種/污染物，構(gòu)成了人類未來面對的污染物黑洞世界。因此，元素化合物的多樣性會促進人類思考更加先進的污染控制工藝理論與先進技術(shù)。對此，應該追求性質(zhì)歸納的歸一化原理如BOD、COD、TOC、DOM、TDS、綜合毒性等的研究與發(fā)現(xiàn)。