水处理技术的变革
在过去的一百多年，世界发生了天翻地覆的变化，而其中经历最痛苦的变化就是环境污染。于是，在一百年前人们就开始创造着如何保护我们环境和健康的新技术。2010年，美国工程院将城市饮用水处理工艺评为20世纪对人类社会贡献最伟大的工程技术成就之一。大家知道，在环境领域中有诸多里程碑的事件，比如1902年发明的氯气消毒，1894年发明的Fenton水处理法，1914年发明的活性污泥法，处理原理无法表达水中的物质，我认为COD的发展是一项重大的发明。但是，回顾一百多年的历史，中国在此历史长河中扮演了什么角色?中国的环境技术到底处于什么样的水平?什么是环境技术发展的主流方向?
中国生态环境技术评估
最近，我们开展了中国环境技术预测研究，涉及三大方面，包括生态修复、水污染控制、大气污染控制、土壤污染控制等在内的15个子领域，得出一个基本结论：
1.中国的环境技术的发展起步比较晚，但是发展迅速。
我国环境问题是在近30年才集中出现并被社会公众所关注，环境技术应运而生。 2000年以来，我国环境技术快速发展，特别是近5年来进入了快速发展阶段。国家环保法规的实施以及国家在本领域科技投入持续增大，是环境技术快速发展的重要推动力。
2.起点高，但距国际领先水平仍有差距。
中国环境研究虽然起步较晚，却紧跟国际前沿，形成了较全面的研发布局。但是，也要承认，同国际发达国家领先水平相比，我们仍有很大的差距。中国的环境技术研究仍旧处于上升阶段，整体处于国际中上水平，距离国际领先国家如美国、德国、英国等仍有约10年左右差距。
3.产出多，但研究质量待提升。
与此同时，由于加大了环境科技的投入力度，使成果产出和研究质量不断提高，我国环境领域论文发表总数仅次于美国，且增速明显高于其它国家;一些子领域专利技术申请量已达到或接近世界第一。但是总体来说中国的研究水平还不尽如人意。我国环境技术论文质量与发达国家存在较大差距，SCI论文被引频次显著少于发达国家，原创性技术较少，核心技术创造不足。比如虽然发表了一些论文，但是核心技术专利不足。在研究过程中，我们还是偏基础，产业化水平较低。
以工业废水处理技术发展为例看中国环保技术和产业发展差距
工业废水处理在国际和国内都得到了越来越广泛的关注。有关工业废水处理的技术开发仍是重点，工业废水处理产业化快速发展。中国的工业污染现在仍然是水、土壤、大气污染的重要来源，不得不承认，工业废水的问题并未真正解决，工业废水仍然是影响环境质量的重要挑战。正因为如此，过去的一些年，在以中国为代表的发展中国家带动下，工业废水问题引起了更多的国际关注，包括发达国家对发展中国家的关注，以及发展中国家对自己环境问题的关注。
1.技术原理创新性不强
首先是我们技术原理的创新性不强。我国大部分工业废水处理技术的研究跟踪国际动态比较及时(如过滤、吸附、混凝等)。我国原创性研究能力与国际相比尚有差距，研究表明，我们虽然发表了一些论文，但是和国际主流技术原理的发现相比，中国仍然比发达国家平均滞后约13年。我国的部分新技术研究与国际先进水平接近较快(如光催化、UF/MF、电化学等)。许多技术原理并不是由中国人提出的，而是由外国人提出中国人跟踪的。比如Anammox技术，中国很多人在跟着研究，但是发明者也是外国专家。20世纪80年代末--90年代初，Deflt理工大学Kuenen教授指导的学生Mulder在运行一个三级反应器系统时，观察到第二级流化床反应器中氮“不明去向”的大量消失，用常规知识无法解释其实验现象。结合1977年奥地利理论化学家Broda的化学热力学预测，在国际上首次发现了anammox(厌氧氨氧化)现象，由Jetten为主开始进行相关的基础研究，并由van Loosdrecht拓展到工程应用领域。
2.研究论文与技术应用脱节
中国从2005年开始论文发表效率迅速，2012年中国的SIC论文数量开始和美国持平，后发优势比较明显。中国在2005年增速超过美国，在2008年超过日本，呈现飞跃式增长。
主要国家核心专利年度分布
核心专利主要分布国家热力图
中国在水污染控制技术领域具有的核心专利数很少，但发展呈快速上升趋势，2009至2012年发展迅速，其中2011已经超过了日本。水污染控制的核心专利主要集中在美国、韩国、日本、德国等发达国家，美国占绝对优势，核心专利比例约占三分之一。但是，中国专利技术是零散的，专利缺乏原创性的科学支持。发达国家已经完成技术发展的基础阶段，它的论文向专利的转化非常高，而中国非常低，低的原因是我们研究目标的价值导向异化。
3.核心技术多由发达国家掌握
研究表明，核心专利被引次数多，专利家族规模大，专利从申请到授权的时间长。核心专利技术，美国基本占到了三分之一，中国在水污染控制技术领域的核心专利数很少，近些年来，中国发表了一些很好的论文，比如光催化氧气技术，但仍然没有成就中国环保技术产业发展。核心专利技术往往掌握在能够进行原理发现和原理创造的地区和国家之中。
4.中国企业没有成为创新主体
另一个事实是中国企业并没有成为创新主体。多年来我们一直在倡导企业要成为创新主体，但这种倡导并没有明显提升企业的创造力。
国际水污染控制主要专利权人
技术预测研究发现，10所机构全部为企业(其中日本有5家、韩国2家、美国2、中国台湾1家)，国际上水污染防治技术主要推动力是环保企业。我国的创新主体仍然是高校和科研院所，企业创新能力不足、力量分散。中国也有一些企业成为后起之秀，如无锡光化华、北京碧水园等企业。根据2010“绿色中国”环保企业评选结果，10家本领域上市公司申请专利技术变化情况，无锡光华、北京碧水源、上海巴安水务、天津膜天膜、桑德环保名列前5。
我国相关企业申请专利技术发展情况
我国工业废水处理技术竞争力总体评估
发达国家通过产业转移规避了污染治理问题，而我国长期居于产业链下游，承受了严重的水环境污染压力，也产生了强烈、复杂和多样的工业废水处理技术的需求。总体来说，我国主流技术处于国际平均水平，部分技术(如萃取、混凝)略高于国际平均水平，部分技术(如膜技术、电渗析等)低于国际平均水平。我国特有的一些行业废水处理技术研究在国际际上有较高比重。
中国现在处于这样一种水平，国外有的我们基本都有，国外没有的我们也有的，国外不敢用的我们敢用，我们不能解决的他们也解决不了。中国人的强项与优势，就是学习、模仿、集成、应用能力强。学习完了以后可以发文章，一个技术一集成就解决我们自己的问题。我们应用能力强，因为不应用就没有出路。比如高浓度废水处理，我们解决了焦化、印染废水治理等问题。归纳起来，中国有什么技术走在了前面?就是那些中国有而发达国家基本没有的技术需求。我们是发展中国家的典范，而发展中国家又被国际关注，所以中国特有的问题成为我们环保技术发展和产业推动的世界典范。举一个例子，中国关注有色金属、印染等污染治理方面，走在了世界前列，在国际上具有比较大的比重和影响。中国是膜技术的主要应用国家，2013年中国膜技术工业领域每天处理量大于1000立方，这在世界上也是具有影响力的，特别是在化工、电力、钢铁等行业得到了重点推广和应用。
低碳、循环、健康：环境保护与治理技术及产业方向
了解了我国环保技术目前所处的阶段与水平，那么，中国环境发展的主流方向是什么?特别是在产业结构、经济结构、科技结构调整中，我们应该做什么?不管中国的科技如何变化，我们的问题还在，我们的方向应该是坚定的，我们的目标应该是明确的。所以我认为，科技的发展一定会受科技发展本身的影响。在过去五百年里，我们经历了五次工业革命，五百年工业革命始终照耀在西方的天空，中国始终没有享受到科技发展带来的应有灿烂。原因就是在前四次工业革命中，我们一直是落后的。
现在有一种主流观点认为，中国不管发展什么样的技术和进行什么样的产业结构调整，关注的首要问题一定是要解决环境污染的问题。最近，英国英国设巨奖解决全球头号科学难题，100多位知名科学家提出6大科学难题。其中，如何发展接近零排放的航空技术、怎样解决抗生素耐药性以及饮用水健康保障及可持续性等问题，在全球气候变化下，我认为低碳、循环、健康技术应该是未来环保技术的主流方向。
1.能源能否自给?
如何用最少的能耗治理水?先进的生物技术，利用自然过程的净水技术与新能源利用技术都是值得关注的。比如生物技术，在研究生物技术的时候，我们必须对生物和生态系统的变化有一个全面的认识。生物学的发展一定会带动环保科技革命性的发展。新生物技术使我们在分子水平上认识环境影响下的各类生物及不同营养水平生物间的影响成为可能。如果对生物影响的过程和机制有深刻认识，就可能找到一种方法、发展一种材料、创造一种技术。比如生物技术与工程技术的应用化开发，利用基因工程获取高效微生物菌种，开发微生物菌剂。
2.物质可否合理循环?
循环就是要高效率地物质循环利用，而不只是靠我们人为想象的形成一个闭络循环。在谈循环的时候，人们往往有一种错误的观念，就是认为循环是从物质生命的起点到生命的终点，再从生命的终点到生命的起点。我认为，在水污染控制方面，一定要把水回用与资源能源回收利用结合。比如说能源的问题，提高能源自给率，在适度外源机废物协同处理情况下做到零能耗。我认为能源化是能够做到的，而且是我们应该追求的。物质可否合理循环?比如氮磷是非常有限的资源，如何在环境中获得磷的高效利用?要进行污水资源化，如果说技术能够支持循环的话，厌氧方法可能是一个重要方向。
3.安全的技术---最小的生态与健康影响
技术未来是水处理中最少使用化学品。无论是处理或者控制还是循环，都要保证生态系统和人体的安全。我们不仅要少使用能源，还要少使用化学品。应该认识再生水对水环境敏感生态群落的影响，要建立基于水质健康评价水质的标准。我们进行如下科学假设，污水处理厂污染物排放将改变河流的水生生物群落结构和功能。即河流上下游水生生物群落的改变;污水处理厂微污染物排放将造成下游敏感生物的减少;生物之间的相互作用(食物链自上而下及自下而上)造成的生态影响超过污染物的直接损害。基于水质标准评价水质的局限性，构建如下标准与效应协同调控工艺。
清洁水处理技术是水污染控制技术和产业的重要方向。我们要重点发展物理技术，如电分离电降解技术、等离子技术、膜技术、磁技术、生物技术等，在中国和国际上都将获得更大的发展。这些技术在宜兴乃至整个中国，都是长期的技术和产业发展方向。除此之外，组合物理技术也将是今后一个重要的方向，如电-膜组合、光-电组合、电-磁组合、磁-光组合、膜-吸附剂组合等。
低碳清洁：未来环保技术和产业发展的重要方向
提升环保产业品质，必须要通过先进技术改造提升传统产业，催生新兴环境技术的发展，突破技术研发与产业发展脱节的瓶颈。所以，低碳、循环、健康是环保产业的主流方向。而实现设备化、成套化、智能化，将成为增强企业核心竞争力的重要途径。同时，保护与治理并重也一定也会成为产业的重要机会。另外，在产业的发展过程中，要扩大或拓展服务业的内涵和外延，带动环保产业升级。
最后总结一句话，低碳清洁应该是未来环保技术和产业发展的重要方向。
原标题：曲久辉：中国环境技术评价与预测
