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探究環境科學與技術的擴展融合趨勢

作者:2017-06-13 16:58文章來源:未知
  環境科學與技術這一學科門類,隨人類社會工業革命后而逐步產生,在其發展形成的過程中, 就不斷吸納綜合所有其它學科的進展來豐富自己的內容 ,從而匯聚成最廣泛的多學科交叉無邊界集成的學術領域。
  不過,它也正因如此而至今尚未能建立起得到科學技術界共識的統一格局體系,仍處于各學科共聚一堂的局面。于是,它目前仍不得不處于類似我國春秋甚至戰國時期群雄并起的發展態勢,由多門學科來共同完成著環境保護這一人類生存和生產密切攸關而賴以持續發展的事業。
  時至今日, 若干著名地學家主張,由于資源和生態環境受到人類不斷地消耗、損傷和污染, 地球約在 19世紀已進入“人類世”( Anthropocene ) 的地質紀元年代,而全球氣候變化正在危及人類生存的現實環境和預期隱憂。發達國家經歷過由“寂靜的春天”一書喚起的生態環境保護熱潮,大量投入人力物力渡過了庫茲涅茲( Kuznets) 曲線的高峰,同時也開創了環境科學與技術由眾多學科并舉的局面。目前一些先進國家似已進入土壤與水體沉積物修復和新生化學品食物污染防護等潛隱進行階段, 但是在大量發展中國家特別如中國和印度等區域,正面臨著生態環境嚴峻惡化的時期,處于經濟發展與環境污染難以協調共贏的矛盾中。如何在戰略和戰術上渡過這一難關,正是環境科學和技術學科需要進一步深入擴展,發揮其威力的期望所在。當前,這一科技門類在原來地學、生物生態學、化學、工程技術等基本學科組成的基礎上,值得關注的擴展趨勢可謂沿著以下幾個方向前進,而又相互融合集成達到難于分割的整體效應,這也原是所有學科發展的必然趨勢。
  一是向人文科學領域擴展: 結合經濟、法律、倫理、社會學甚至東西方哲學等學科內容 , 更強力地影響和規范著有關的政治政策和生態環境保護戰略,探討綠色循環經濟, 城鄉復合生態學的區域模式, 討論“生態社會主義還是生態資本主義”的大方向原則問題;
  二是向宏觀自然科學技術領域擴展: 充分運用衛星遙感、數值信息、模擬模式、多媒體圖象等學科技術 ,再加上互聯網,大數據,人工智能等新增創新手段,試圖以數字量化來描述大范圍環境體系變化, 達到準確闡釋和預報環境動態和災害;
  三是向微觀自然科學技術領域擴展: 緊密跟蹤毒理、基因、分子生物學等生命學科、結合微界面、生物催化、量子力學及納米技術等科技進展、特別是利用近代原子分子結構鑒定儀器 ,試圖進一步闡明環境過程的微觀機理和本質 ,從而更針對性、有效地解決環境公害和人類健康生存及物種多樣延續問題。
  更是融合各學科的創新技術向組合拳式的工程技術擴展: 例如各種清潔新能源, 電動移動運輸, 碳呼吸電池電源,醫療微型機器人,食品及新藥健康保障,轉基因安全新品種, 環境友好納米材料,水體流域污染總體控制,土壤及沉積物污染修復,水質及大氣特種污染物控制, 以及種種低能耗高效率控制和消除環境污染的新技術集成。
  作者從事研究求索的“環境水質學”作為環境科學與技術這一門類中新生而尚未入流的分支,自然更具有上述整體門類的特色,在其幾乎無所不包而又也無所適從的氛圍中成長著。但愿于目前 21 世紀的科技創新大發展中,在多學科匯聚融合的巨流中,找到自己一股科學技術集成涓涓細流的位置,從而也能綜合參與解決如: 政治經濟戰略、全球氣候變化、大氣霧霾、流域水體及土壤沉積物修復、新異轉基因化學品激增、生態及生物毒理風險評價、食品及飲用水健康供給等等,諸多環境保護領域中均居關鍵環節的水質問題。
  水這種奇異物質,由于它的特殊分子結構形態,在液氣固各物態甚至超能條件下都可以跨界存在,發揮同其它物種強力結合的功能,因而在宇宙中幾乎無處不達甚至成為判斷生命是否存在的指標物。它在地球生態環境物質中獨樹一幟,于所有物質遷移轉化過程中都發揮著關鍵機理作用。即如當前我國正在高度困擾著環境科技界的霧霾問題,其形成和傳布過程實際都涉及到顆粒物微界面層中的水質轉化過程和二次污染物生成機理的水合作用問題。
  水質是水分子與其結合物質所共同表現的行為,在中文語言中它包含有兩方面的含義,即性質( Property)和質量( Quality) 。這兩方面都是環境科學與技術探討研究和環境保護政策控制應用時不可缺失的因素。
  水質和水量二者從根本上說,是水資源功能中相輔相成密不可分的辯證關系。水質污染就會減少有效可用水量,而資源水量充沛或短缺時則要緩解或惡化水質的環境容量和需求狀況。在學科專業方面, 水質學與水文學,水力學應該并列而各有體系。水質與水流相互結合的水體動態計算模式正是水資源綜合評價當前的發展趨勢。
  “環境水質學”集成融合各邊緣相關學科成為綜合整體的設想也終會成為現實。
 

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