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作何用途?

作何用途? Tame-Water
作何用途? Tame-Water

实现水的价值并即时从中获益

在追求经济业绩繁荣和可持续发展目标时,人们严重低估了水的价值。按立方米精确地计算水价,其实存在误导性:支付水价的制造商和为水计费的生产商可以在其计算方程中引入新的因素获益,因为水中未知的生物影响永远包含着隐性成本。同样,从源头识别和减少污染,而不是在链条末端处理积累起来的问题,最终会使每个人受益,包括在经济上受益。

在工业中,对水这类原材料或废物控制不佳,对循环和工艺控制不良,其成本可能会远远超过生产商的每月账单显示的金额。自行管理污水处理站的企业,即使没有纳入ICPE(环境保护分类装置)框架,也是因其主要业务所需,而非以水务企业的身份来运行这一污水处理站。工程的意外故障和某些工艺的限制可能直接影响其生产的数量和质量:管理不善实际上也是一类亏损。事实上,大部分专业人士在运作不良的时候,会前去寻找改善方法,只是成功的几率不定。如果一家大型造纸厂因未知原因而导致其污水处理站的生物质不断恶化,从而被迫停产,这是让人无法接受的。同样,尽管一家大型制药/化工企业已经采取一切措施遵守社会和环境契约,它们也无法接受频繁的环境污染非议。这一矛盾的产生通常是由于采用了符合传统却已经脱节的调查模式和参数。很多利用常规手段显得棘手的问题,采用生物指标便可迎刃而解。如果上述案例让人深有共鸣,那是因为它们均来自于实际案例研究—也是成功的案例。一家先进的造纸厂无意中在其排放的污水里引入了一种非常特殊的毒性污染物,该污染物将损害其污水处理站的运行,而分支排放量仅占总排放量的3%。造纸厂面临每月两次的停产风险,但也直到那时,毒性才被宣告予以计量。而一旦使用创新方法进行正确诊断,这3%的排污量可被轻松管理且费用低廉。另一家备受关注的的化工企业,一直严格遵循着排污契约,收购了价值数十万欧元的第三方高端污水处理站。然而下游接收污水地区的污染却并未消失,专业人士、居民以及民选官员因而大为不满:尽管所考察的所有常规参数已有效降低,但毒性仍然存在。生物检测实验证实,采用活性炭的粒度实际上已经脱节,或是因为紫外线氧化过强,从而在废弃物中产生了有毒副产物:一旦情况得到充分分析,只做两个简单的设置,便可直接节省一笔开支。最后,如果一个工匠、汽车修理工或者画家处于保护环境的道德心态,希望配备一个小型处理装置,他们可能会在多种解决方案之间出现选择困难。进行生物学快速检测,可以通过突出最有效的解决方法加以判断,从而确保投资正确。显然,利用现代的生物方法技术进行正确诊断关系到水领域的所有参与者和利益相关者。尽管这里列举了很多工业实例,但是地域或资源管理者对整个蓄水盆地进行污染源和敏感点进行创新地图绘制的经典案例也不在少数。此类方法在减少源头污染的工作中非常有价值,根据定义,这些污染的特征难以识别,污染具有分散性且存在多重来源:检测明确指标可以省掉将来繁琐且无建设性的工作。  

保持对常规安全与健康的警觉

水是人类赖以生存的宝贵资源。确保向消费者提供洁净健康的水资源,一直以来都是公共卫生需要面临的一个问题,然而越来越多的人们认为饮用水在生产、储存和运输过程中易受恶意或者恐怖行为的侵害,所以保护水资源免受蓄意污染成为了一个关键性的挑战。因此,引入合适且高效的警报工具至关重要。

无论是瓶装饮用水还是管道饮用水,其卫生质量均包含一个社会共识:公民认为无论饮用水配送渠道如何,当局对其保障负有全部且持续的责任。因此,居民饮用水均须接受日常安全和纯度检测,这些检测与污水处理一起标志着公共卫生领域的重大历史进步。然而,在当代社会政治背景下,多重紧张态势和威胁因素频发,其中一些尤其被认为可能会损害饮用水的质量,进而危害人类健康。中东地区最近发生了被国际媒体称作“水战争”的事件,不幸的是,欧洲也未能一直高枕无忧:德国因此立法规定,家庭有义务储备相当于5天的饮用水量以“为威胁事件做准备”,同时法国当局也重申了对饮用水使用化学武器和细菌武器的风险。法国水资源领域的公共和私营部门有218个重要运营商(OIV)。《法国公共卫生法》第L.1321-23条规定,饮用水生产或配送负责人应持续地监测供人类使用的水质与10 000人以上社区的水质,以进行“定期研究水生产设备以及水分配设施易受恶意危害的影响”。同一法案的第L.1321-1条规定,在危机情况下保障人民的优先需求是所有公共饮用水服务经营者的义务。在任何情况下,无论是涉及通常的公共卫生问题,如微污染物、有效性和饮用水管理,还是最终为自然、意外或者故意危害情况做准备,部署专用工具都应被设为优先事项。

协调法律义务和创新

水领域的利益相关者无时无刻不在面临着重重挑战。它们不仅要应法律法规和公众舆论的要求保护环境,还要管理前沿业务,且会受到水源质量风险的制约,哪怕它们对水源的质量并不负有责任。为了解决该问题,在监测水资源的使用、生产时,以及在为污染物(接受或排放)表征时,采用生物检测手段可以帮助作出明智的抉择。

污水处理或饮用水联合会与市政当局或社区居民用户的期望与制约有所不同。然而,水污染却在很多方面影响着他们,因为无论管理者、行政人员或是公民,环境保护最终涉及每一个人。法国由始至终具备自己强大的立法机制(此外还有欧盟法律),通过立法反映出该问题的重要性,合法地增加了对竞争力(技术、经济)以及人类与环境健康的社会考量。法案第L210-1条明确规定“水资源是国家公共财产的一部分。在遵守自然平衡的规律下,保护、利用和开发可用的水资源,均属于公共利益行为”。更具体来说,《法国环境法》第L.211-7条授权地方机构、集团、水行业联合会开展具有惠民利益或紧急性的项目工程。自20181月以来,GEMAPI在水生环境处理方面的能力甚至已成为社区间合作的公共机构的强制性职能,其完整地囊括了对水生生态系统的保护和维护。恰当的环境评估也是一项法定义务,符合良好生态环境目标相关的国家或欧洲法律的规定*(此处插入DCE环境管理案例的链接?)*。除这些基本框架之外,水质评估的创新方法可以通过污染源识别,进而从源头上降低污染,解决复杂问题。在绝大多数情况下,后者受到传统方法的限制,远远不是某个人靠想象即可轻易描绘出的污染源。面对微污染物,这些相同的方法具有适应性差、量纲不合适的问题,这也是机构与污水净化或饮用水工程从业者们所关注的问题。污染物具有扩散性、多重性和波动性,并且大多数物质受化学和生物相互作用影响而表现出不可预测性,在此背景下,绘制河流水质地图或配置价值数十万欧元的处理装置,以便检测出诸如内分泌干扰物等污染源的存在,都是为了践行同一个义务:采用已被证实行之有效的尖端技术。 

对有效结果进行创新评估

欧洲水框架指令(DCE)要求成员国在反复评估阶段中采取补救措施,实现大陆和沿海水体的良好生态水平。与此同时,法国选择通过更为深入的环境危险物质研究计划(RSDE)。因此,从决策机构到现场操作员,优先考虑的是部署相应方案,获取相关可行的数据,以确保能够有效地管理与传统污染物或微污染物相关的环境问题,以便每个利益相关者都能够最好地履行其承诺。

20001023日起,欧洲议会和理事会通过2000/60/CEDCE)号指令,为欧共体水资源综合政策提供指导框架。它旨在预防和降低水污染,促进水资源的可持续利用,保护环境,改善水生生态系统(湿地)的状况,并缓解洪涝与干旱的影响。DCE根据环境标准确定水体的良好状态,包括社区水质中的“优先物质”(特别是2008/105/EC指令)的浓度法定限值(NQE:《环境质量标准》),管理周期设为6年,目标实现日期为2027年(当前为2015-2021周期,之后的管理周期为2021-2027)。总的来说,DCE囊括了欧洲关于保护淡水、半咸水或盐水、地表水或地下水(所谓的“过渡水”)及沿海水资源法规的主要内容。法国通过采纳RSDE设定了其雄心勃勃的目标,而RSDE致力于按行业确定工业排放物中存在的所有物质。2013/39/EU指令对上述2008/105/EC指令作出修订,其中规定一系列危险/优先物质的浓度限值。生物检测并没有直接在RSDENQE中提及。无论如何,实现良好生态目标的责任明确要求采用综合方法监测和评估地表水水质(对接收净化污水水体的环境影响及其相关过程的效率影响)。这些评估必须根据生态质量的具体指标(附件五)考虑当地水生动植物种群/群落的生物效应,但也为实验室的生物和细胞培养留下了充足的生物检测空间。具体来说,在手段和目标更为宽泛的DCE框架中,《共同实施战略》(CIS)提到了生物检测的重要性。特别是,第19号文件(地表水化学监测)着重讨论了生物检测方法,称这是一项新兴技术,可供引入使用,以提高评估质量和降低检测成本。CIS的第3号文件(压力与影响分析)要求在压力和影响评估中考虑具有相似作用模式的物质的累积效应所带来的潜在风险,这是基于生物效应方法的优势之一。文件7(水框架指令监测方法)、文件25(沉积物和生物群的化学监测)和文件27(环境质量标准起源)同样提及生物检测,特别是沉积物的测定。这些问题在20148月的一份技术报告(NORMAN科学网络)中得到了进一步深化,该报告侧重于欧洲(风险、警报、信息/成本报告等)水中生物效应的评估问题以及它们在环境监测管理中的优势。总的来说,生物效应检测显然应成为决策过程的一部分。除了在实现欧洲共同体所要求的良好生态目标方面的重要性之外,生物检测方法还是专业水处理过程的宝贵盟友,常规有害物质的减少并不一定意味着出水具备生物安全性,或应用于处理工艺控制中,以根据污染负荷调整各项参数。  

应用于水领域的生物技术能力

21世纪的水污染特点主要是市场上新分子不断出现,最终在环境中以初始或改性的形式存在。另外,这些物质通常是因特定的化学或生物反应而产生。目前微污染物的问题如下:许多物质的存在浓度极低,也因此而得名。但它们对生物会产生令人担忧的各种影响。现代水污染需要采取新的方法来支持传统的物理化学分析方法,这些方法仍可用作监管参考,但在该领域显示出了各种局限性。

人类活动从根本上改变了环境污染的性质,首先是在所谓的工业革命时期,然后发生在化工业崛起的过去60年间。因此,在一个世纪前,人为污染基本上都是矿物质,而且相对局限在明确界定的工业区,如今则出现了扩散性的有机分子,它们越来越复杂,更新换代越来越快,且人人都在日常生活中广泛使用。这些物质通常具有化学反应活性或生物活性:制药业、个人护理产品、植物检疫或其配方中的成分,这些成为市场追求点同时也是其商业化的基础。ONEMAINERIS2012年进行的一项研究表明,99%的测试样品中均含有苯甲酸酯类物质,这是一种强力灭菌剂,通常作为防腐剂使用。同样令人担忧的是,大量的石油衍生物,如塑料、聚合物以及相关添加剂,会对生物体产生不利影响,这与化学反应的设计初衷无原始关联。内分泌干扰物便是大多数微污染物的标志性案例。这不仅对生态系统造成风险:某些污染物被强烈质疑与某些微生物的抵御能力具有关联性,从而可能使城市的饮用水循环更容易受到影响。关键是卫生与环境因素,且更为重要的是更好地了解饮用水和污水净化系统中这些物质的活性及其对接收环境的影响。若无具体和恰当的手段,水处理方法将无法充分应对这些问题。逐项物质的浓度测定方法的局限性显而易见 - 以及随之而来的技术和成本限制 且待测物质逐步增多,这些方法随着市场和消费习惯无可避免地出现滞后性。此外,不应忽视的是,这些物质一旦进入环境和管网中,便出现复杂的物质转换,通常伴随有无法预料(或未知)的副产物,此类问题尤其在检测饮用水药物残留时反复出现。因此,针对现代水污染的风险有必要采取新的调查手段:科学界提出生物检测法,并需要紧急纳入决策和管理系统。

海水和盐水:极端条件下的创新

欧洲水框架指令(DCE)不仅适用于内陆水域,还对海洋水质量做出概括性指导,即《海洋战略框架指令》(DCSMM), 以及《东北大西洋海洋环境具体公约》(OSPAR)。相比DCE,此类海洋指令中对生物方法的应用更为前沿,因为它们要求确定人为造成的压力及其对物种和生态系统的影响。此外,考虑到其具体难度,咸水和工业废盐水也存在着同样的挑战,需要专门的工具来量化其质量或合规性。

2008617日颁布的《海洋战略框架指令》2008/56/ECDCSMM)是等同于规定内陆淡水的欧共体整体水政策的《水框架指令》,但专门适用于海洋/盐水/咸水。该指令融合并丰富了OSPAR国际条约(“奥斯陆 - 巴黎”公约,首版颁布于1998325日),指令共连接东北大西洋地区的16个国家 - 包括英吉利海峡、北海和波罗的海,后者也是具体行动的对象 - 以及整个欧洲共同体。MED POL计划等同于地中海地区的OSPAR公约,尽管调查评估方法不尽相同。与DCE相同,DCSMM的目标管理周期同为6年,包括现状继承、指南及决策,其中最新的一个周期从2018年开始,将持续到2024年。在这方面,欧盟委员会颁布了2017/845号指令,于2017年修订了实现良好规范的标准,而且将2017/848指令变更为2010/477/EU指令,修订关于生态系统组成部分的处理、人为压力及其对海洋环境的影响的附件。无论如何,关于检测水和环境质量的方法,从所有这些欧盟级或地区级的法规中,我们可以得出一个共识:与传统的分析方法相比,DCSMMDCE更侧重生物检测方法。作为调查/验证目的的指标是多种多样的,而最重要的是需要有深入的专业知识。例如,HELCOM波罗的海质量委员会提议了6项关键标准,包括性畸变生物标记物、溶酶体膜稳定性、鱼类病理学指数、微核诱导、端足鱼类畸形胚胎或绵鳚科畸形幼虫。此外,还有3项关键实验室标准:卵黄蛋白原诱导性、乙酰胆碱酶活性、EROD/CYP1A活性。协调环境监测计划CEMP对所有OSPAR签署国都具有强制性,并且在该框架之外的应用具有可变性,其中所推荐的方法包括前文提到的EROD/CYP1A活性,以及DNA加合物、胆汁中多环芳烃的代谢产物、海洋物种的肝脏组织病理学、肉眼可见的结节、ALA-D试验、金属硫蛋白等。因此,这种方法多样性与淡水/内陆水体与采用的有限措施并不一致,而且这些主张更侧重于战略和方式,而不是强加的单独测试。我们从中仅可得出一个结论:为使欧洲共同体对海洋环境的职责保持一致,有必要使用具有广谱性、目的性强且高效的生物工具。这种背景提供了超出海洋环境特定主题的意外收获:促使开发与高盐溶液兼容的稳健生物方法。事实上,这使得生物检测方法适用于所有类型的水生体系,直到现在这依然是非常重大的挑战,因为工业废水中富含各类离子。利益相关者现在有机会使用先进的方法来表征和监测各自工艺用水和废水的特征 然而他们仍然受到过于常规甚至脱节的指标的约束,由于缺乏更好的解决方法,与广义上的遵循环境要求出现差池,或与用户和当地居民对他们的期望相悖。在宏观海洋环境法规的监管下,使用或生产盐水的业务活动现在可以充分履行各自对可持续发展和利好经济的承诺。