1 污染的產(chǎn)生機(jī)制與環(huán)境演化

1. 人類遷徙活動(dòng)的城鎮(zhèn)化

人類由農(nóng)耕社會(huì)進(jìn)入工業(yè)社會(huì)，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(duì)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(huì)帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的環(huán)境問題。距離現(xiàn)在的100~300年，隨著蒸汽機(jī)的發(fā)明，煤炭和石油等高能量密度能源的大量開采與應(yīng)用，機(jī)械、交通、建筑等工業(yè)的興起，以及集約生產(chǎn)過(guò)程的工業(yè)化，由此推進(jìn)了全世界的城鎮(zhèn)化發(fā)展，卻同時(shí)誘導(dǎo)了環(huán)境污染事件的發(fā)生，如1952年的英國(guó)倫敦?zé)熿F事件，1955年的美國(guó)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(wàn)、千萬(wàn)級(jí)人口的城市陸續(xù)出現(xiàn)。在我國(guó)，近40年的改革開放帶來(lái)了城鄉(xiāng)格局的巨大變化，目前全國(guó)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(qiáng)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(chǎng)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(jìn)一步影響未來(lái)的信息化社會(huì)與人們對(duì)更高生活質(zhì)量的追求，即人類更加集聚的遷徙活動(dòng)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(jìn)步，這些都值得我們深入思考與用心探測(cè)。

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(jìn)步與管理水平。原材料/反應(yīng)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(fù)雜與工藝流程長(zhǎng)、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(fù)荷及其環(huán)境危害程度。生產(chǎn)要素集約化與過(guò)程集成化、產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建與規(guī)?；⑶鍧嵣a(chǎn)與循環(huán)利用、性能品質(zhì)提高與節(jié)約消費(fèi)等構(gòu)成了系統(tǒng)的管理與規(guī)劃，結(jié)合水價(jià)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(jì)運(yùn)載能力。我國(guó)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(jìn)水平(3.5 m3/t)的4~5倍，單位GDP的耗水量約為66 m3/萬(wàn)元，是日本的2.4倍。這些數(shù)據(jù)也表達(dá)了目前我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的源頭技術(shù)有待技改升級(jí)，各個(gè)地區(qū)不同工業(yè)園區(qū)，應(yīng)結(jié)合自身特色和政策要求進(jìn)行高效率的規(guī)劃和整合?？偠灾?，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(wú)法統(tǒng)計(jì)，人類應(yīng)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(jià)態(tài)、化合物形態(tài)、化學(xué)鍵的種類，可排列組合的化合物物種正在以無(wú)窮級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，加上催化學(xué)科的發(fā)展，使得人工合成的有機(jī)物如染料、藥物、塑料、阻燃劑等不計(jì)其數(shù)，人類已經(jīng)無(wú)法駕馭進(jìn)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(zhǎng)、地球化學(xué)/生物化學(xué)變化等引發(fā)的物種/污染物，構(gòu)成了人類未來(lái)面對(duì)的污染物黑洞世界。因此，元素化合物的多樣性會(huì)促進(jìn)人類思考更加先進(jìn)的污染控制工藝?yán)碚撆c先進(jìn)技術(shù)。對(duì)此，應(yīng)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)。