海島開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論應(yīng)用模式研究

毋瑾超夏小明滕駿華

(1.國(guó)家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州310012;2.國(guó)家海島開(kāi)發(fā)與管理研究中心,浙江杭州310012)

海島開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論應(yīng)用模式研究

毋瑾超1,2夏小明1,2滕駿華1,2

(1.國(guó)家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州310012;2.國(guó)家海島開(kāi)發(fā)與管理研究中心,浙江杭州310012)

本文對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論在海島開(kāi)發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用模式進(jìn)行了探討,設(shè)計(jì)以可再生能源清潔生產(chǎn)模式、有機(jī)垃圾及廢棄物減量化處理模式、海水淡化處理模式及海水淡化與曬鹽相結(jié)合的循環(huán)產(chǎn)業(yè)模式等解決海島資源、環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)等相關(guān)問(wèn)題,并對(duì)推動(dòng)海島循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要對(duì)策進(jìn)行了分析。

海島開(kāi)發(fā);循環(huán)經(jīng)濟(jì);清潔生產(chǎn);減量化處理

一、前言

“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”(Circular economy)一詞是物質(zhì)閉環(huán)流動(dòng)性經(jīng)濟(jì)、資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)的簡(jiǎn)稱(chēng),是以資源的高效利用和循環(huán)利用為目標(biāo),以“減量化、再利用、資源化”為原則,以物質(zhì)閉路循環(huán)和能量梯次使用為特征,按照自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)方式運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)模式。它要求人類(lèi)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中自覺(jué)遵守和應(yīng)用生態(tài)規(guī)律,通過(guò)資源高效和循環(huán)利用,實(shí)現(xiàn)污染的低排放甚至零排放,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的“雙贏”①。

發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)要想落到實(shí)處,必須在實(shí)踐中根據(jù)具體情況探索可行的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展途徑與模式。具體來(lái)說(shuō),不同層次、不同區(qū)域范圍要根據(jù)其自身特點(diǎn)和基礎(chǔ)條件采取不同的模式:如清潔生產(chǎn)模式、工業(yè)生產(chǎn)整合模式、垃圾減量化處理模式、產(chǎn)業(yè)間多級(jí)生態(tài)鏈連接模式等②。每個(gè)地區(qū)只有采取適合的發(fā)展模式,才能找到發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵,并使有關(guān)工作真正開(kāi)展起來(lái)。

海島是兼有陸相和海相的國(guó)家疆土,在海洋權(quán)益中具有重要的戰(zhàn)略?xún)r(jià)值和法律地位。我國(guó)海島眾多,面積在500平方米以上的海島有6921個(gè),是我國(guó)重要的國(guó)土資源和海洋經(jīng)濟(jì)活動(dòng)場(chǎng)所③。近年來(lái),海島開(kāi)發(fā)活動(dòng)密度與強(qiáng)度逐漸加大,各地的海島旅游、海島養(yǎng)殖、海島碼頭建設(shè)等均有了較大發(fā)展;但與此同時(shí),由于規(guī)劃和管理不善,也帶來(lái)了諸多環(huán)境問(wèn)題:如海島及其周?chē)Ｓ蛏锒鄻有缘膯适?海島淡水資源短缺,海島及周邊海域環(huán)境污染加劇等。上述問(wèn)題能否有效解決,對(duì)于我國(guó)海島開(kāi)發(fā)的長(zhǎng)期健康和有序發(fā)展意義重大。

筆者認(rèn)為,對(duì)于海島開(kāi)發(fā),必須從源頭上進(jìn)行科學(xué)的理論規(guī)劃、指導(dǎo)和管理,例如采取循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論規(guī)劃和管理海島開(kāi)發(fā),以“減量化、再利用、資源化”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)理論指導(dǎo)有關(guān)工作,可望有效解決上述有關(guān)問(wèn)題。并因地制宜采取可再生能源清潔生產(chǎn)模式、有機(jī)垃圾及廢棄物減量化處理模式、海水淡化處理模式及海水淡化與曬鹽相結(jié)合的循環(huán)產(chǎn)業(yè)模式等,可有效解決其資源、環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)等相關(guān)問(wèn)題④。

二、在海島開(kāi)發(fā)上應(yīng)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)的主要模式

1.可再生能源清潔生產(chǎn)模式

在遠(yuǎn)離大陸的海島,一般沒(méi)有電網(wǎng)。因此,發(fā)展遠(yuǎn)離陸地的獨(dú)立能源系統(tǒng)意義重大。利用傳統(tǒng)的礦物燃料(煤、石油)解決海島能源問(wèn)題,容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,極易導(dǎo)致海島脆弱生態(tài)系統(tǒng)的破壞,且運(yùn)輸和維護(hù)成本過(guò)高。海洋能和風(fēng)能等可再生清潔能源,取之不盡,是海島能源穩(wěn)定供應(yīng)的理想選擇。

海洋能是指依附在海水中的可再生能源,海洋通過(guò)各種物理過(guò)程或化學(xué)過(guò)程接收、儲(chǔ)存和散發(fā)能量,這些能量以波浪、海流、潮汐、溫差等形式存在于海洋之中。海洋波浪能、潮流能具有較高的能流密度,易于開(kāi)發(fā)出各種規(guī)格的發(fā)電裝置,適應(yīng)不同用戶(hù)的需要,容易實(shí)現(xiàn)獨(dú)立發(fā)電,是海洋能獨(dú)立能源系統(tǒng)的首選。

目前我國(guó)在潮流能研究開(kāi)發(fā)方面已取得較大進(jìn)展:(1)“萬(wàn)向I”70kW潮流實(shí)驗(yàn)電站以及“萬(wàn)向II”40kW潮流實(shí)驗(yàn)電站于2005年12月完成建設(shè),并成功發(fā)電。該裝置建于浙江省岱山縣高亭鎮(zhèn)與對(duì)港山之間的潮流水道中,采用可變角直葉片立軸H型雙轉(zhuǎn)子水輪機(jī),是一個(gè)獨(dú)立供電系統(tǒng),到目前運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好。(2)250kW水面漂浮式垂直軸潮流能裝置研制成功。其具有效率高,使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)⑤。以上技術(shù)的研究成功,為波浪能的開(kāi)發(fā)應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

此外,風(fēng)能發(fā)電技術(shù)是目前比較成熟的可再生能源技術(shù)之一,具有規(guī)模化開(kāi)發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景,裝機(jī)容量每年增長(zhǎng)超過(guò)30%。我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,已形成一批開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)離網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組的單位和科研機(jī)構(gòu),主要產(chǎn)品品種有100瓦—10千瓦風(fēng)電機(jī)組等。目前單機(jī)容量500、600、750千瓦的風(fēng)電機(jī)組已達(dá)到批量商業(yè)化生產(chǎn)的水平,成為當(dāng)前世界風(fēng)力發(fā)電的主力機(jī)型⑥。

因此,在海島開(kāi)發(fā)上,根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件如風(fēng)力資源、海洋能資源等綜合考量,選擇合適的可再生能源為海島提供能源供應(yīng),則為海島的開(kāi)發(fā)和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.有機(jī)垃圾及廢棄物減量化處理模式

對(duì)于廢棄物的處理,發(fā)達(dá)國(guó)家在上世紀(jì)六十年代開(kāi)始實(shí)施廢棄物處理法案,推行固體廢棄物一體化管理。他們按管理政策的重要程度將其分為四個(gè)等級(jí),依次是:預(yù)防性和最小化措施,回收和利用,轉(zhuǎn)化以及掩埋。其中預(yù)防性和最小化措施,是進(jìn)行固體廢棄物處理最有效的辦法,是各發(fā)達(dá)國(guó)家優(yōu)先采用的措施⑦。我國(guó)目前城鎮(zhèn)主要的垃圾處理以掩埋和焚燒為主,二次污染嚴(yán)重,導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化。

隨著海島開(kāi)發(fā)的加快,由此產(chǎn)生的廢棄物處理也成為一個(gè)重要問(wèn)題。由于海島交通不便,市政基礎(chǔ)設(shè)施較差,常規(guī)的處理方法并不適用。但如果聽(tīng)之任之,由此造成的環(huán)境污染將產(chǎn)生嚴(yán)重后果,比如近年來(lái)我國(guó)東南沿海的赤潮現(xiàn)象日益頻繁,就和其環(huán)境污染密切相關(guān)。

現(xiàn)設(shè)計(jì)對(duì)海島的廢棄物進(jìn)行分級(jí)處理,即主要對(duì)有機(jī)廢棄物和排泄物進(jìn)行減量化處理。減量化處理的原理是利用復(fù)合微生物菌種將排泄物及垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行分解,分解的產(chǎn)物主要是能被微生物進(jìn)一步利用的糖、脂肪酸和氨基酸等,微生物菌種攝取這些低分子營(yíng)養(yǎng)后代謝成CO2和H2O,并以氣體和水分的形式分離出來(lái),其對(duì)廢棄物的分解率可達(dá)90%以上,產(chǎn)出的殘?jiān)勺鳛轲B(yǎng)殖飼料或肥料,環(huán)保效果顯著⑧。圖1為廢棄物分級(jí)處理及綜合利用示意圖。

圖1 廢棄物分級(jí)處理及綜合利用示意圖

3.海水淡化處理模式

受自然條件限制,絕大多數(shù)海島淡水資源貧乏,時(shí)空地域分布不均,資源性缺水嚴(yán)重。為解決水資源不足,部分海島實(shí)施大陸引水工程,但是,遠(yuǎn)距離跨流域引水不僅投資巨大,對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響也很大,而且引水要受到水源地供水量和管道路由條件的制約,很難從根本上解決海島的水資源短缺問(wèn)題。

海水淡化作為一種新的水源供應(yīng)方式,具有占地少、水質(zhì)好、供給穩(wěn)定、規(guī)?？纱罂尚〉葍?yōu)勢(shì)。在我國(guó),海水、苦咸水淡化研究開(kāi)發(fā)事業(yè)經(jīng)歷四十多年的發(fā)展,已先后形成了電滲析法、反滲透法、蒸餾法脫鹽技術(shù)。近年來(lái),日產(chǎn)500噸、1000噸、2000噸反滲透海水淡化裝置在我國(guó)沿海地區(qū)得到成功應(yīng)用。目前,在脫鹽率達(dá)99%以上的復(fù)合膜研制成功以后,結(jié)合能量回收進(jìn)行海水淡化,其造水成本已經(jīng)降低到每噸淡化水耗電4-6千瓦時(shí)⑨。這就為其在海島上的廣泛應(yīng)用鋪平了道路。圖2為海水淡化技術(shù)路線圖。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,海水淡化正在顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和良好的前景。海水淡化作為一種潔凈生態(tài)、方便穩(wěn)定和可再生的水源供應(yīng)方式,是解決海島水資源緊缺的重要現(xiàn)實(shí)途徑和戰(zhàn)略選擇,也將成為構(gòu)筑海島供水安全體系的重要保障。

4.海水淡化與曬鹽相結(jié)合的循環(huán)產(chǎn)業(yè)模式

食鹽是日常生活中人不可缺少的物質(zhì)。目前制鹽的技術(shù)主要有鹽田法、蒸餾法、電滲析法或冷凍法制鹽,以及真空法制鹽。就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)制鹽的關(guān)鍵就是要去除過(guò)多的水分,使其濃縮。海水制鹽在各種鹽業(yè)資源中是最具優(yōu)勢(shì)的生產(chǎn)方式。

圖2 海水淡化技術(shù)路線圖

首先,海鹽的原料是海水,取之不盡,用之不竭,而井、礦、湖鹽資源都是有限資源。其次,中國(guó)沿海有廣闊的適合建立鹽場(chǎng)的灘涂,目前共有500多萬(wàn)畝鹽田,是鹽田面積最大的國(guó)家,年產(chǎn)海鹽1500萬(wàn)噸左右,約占全國(guó)原鹽產(chǎn)量的70%,占世界原鹽總量30%⑩。

傳統(tǒng)的灘涂法曬鹽,周期長(zhǎng),占地面積大,成本較高。在應(yīng)用反滲透技術(shù)淡化海水后,一方面能產(chǎn)生我們所需要的主產(chǎn)品——淡水,另一方面還會(huì)產(chǎn)生海水濃縮液。這些海水濃縮液是海水淡化的副產(chǎn)品,但其對(duì)于海水曬鹽來(lái)說(shuō),卻是非常優(yōu)質(zhì)的原料;以海水淡化后的淡水回收率為60%—70%計(jì)算,其濃縮液如果被用于曬鹽便相當(dāng)于已蒸發(fā)掉60%—70%的水分,也就等于縮短海鹽生產(chǎn)約2/3的生產(chǎn)周期,或提高約70%的生產(chǎn)效率。這樣一來(lái),利用海水淡化的副產(chǎn)品進(jìn)行海水曬鹽,一方面使資源循環(huán)利用,同時(shí)也極大地緩解海水曬鹽場(chǎng)用地的供需矛盾。

自20世紀(jì)50年代起日本大力開(kāi)展離子交換膜電滲析法濃縮制鹽研究,并從70年代實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化,目前日本年產(chǎn)食鹽150萬(wàn)噸全部使用膜法制鹽。據(jù)報(bào)道,采用一價(jià)離子選擇性離子交換膜制備的鹵水中氯化鈉濃度可達(dá)200克/升,噸鹽耗電量在150千瓦時(shí)左右。其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均非常顯著,這為我國(guó)在此領(lǐng)域的發(fā)展提供了很好的借鑒作用。

三、推動(dòng)海島循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要對(duì)策

如前所述,由于海島的特殊位置和條件所限,其開(kāi)發(fā)和管理存在諸多困難。應(yīng)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論對(duì)其進(jìn)行指導(dǎo)、管理,有望產(chǎn)生積極作用。但循環(huán)經(jīng)濟(jì)本身在我國(guó)的發(fā)展仍需一個(gè)較為漫長(zhǎng)的過(guò)程,要推動(dòng)海島循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,還須從以下四個(gè)方面進(jìn)行努力。

1.以技術(shù)創(chuàng)新為支撐促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展

循環(huán)經(jīng)濟(jì)對(duì)技術(shù)的依賴(lài)性很強(qiáng)。沒(méi)有技術(shù)上的可行性,循環(huán)經(jīng)濟(jì)就無(wú)法真正落到實(shí)處。因此,要加大人、財(cái)、物的投入力度,整合有限資源,聯(lián)合進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)與創(chuàng)新,加快技術(shù)改造,提高技術(shù)在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)踐中的保障作用。如進(jìn)一步加強(qiáng)可再生能源的利用研究,降低成本,提高穩(wěn)定性;同時(shí)研究可再生能源發(fā)電-海水淡化-海水曬鹽等產(chǎn)業(yè)的集成和鏈接。

2.加強(qiáng)環(huán)境與資源監(jiān)測(cè)的科學(xué)化、信息化

發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、搞好生態(tài)建設(shè)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的手段。真實(shí)而充分的信息是提高管理水平,制定正確政策的基礎(chǔ)。因此,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)必須加強(qiáng)環(huán)境與資源監(jiān)測(cè)的科學(xué)化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化。尤其對(duì)于偏遠(yuǎn)海島,有關(guān)工作則更為必要。

3.進(jìn)行適合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制度創(chuàng)新

循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本特征告訴我們,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)不可能是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程,而是一個(gè)社會(huì)里多元利益主體通過(guò)多次重復(fù)博弈所達(dá)成的均衡結(jié)果。因此,為了保證這種博弈過(guò)程能夠穩(wěn)定、持續(xù)地進(jìn)行下去,制度保障和創(chuàng)新就顯得格外重要。結(jié)合我國(guó)已出臺(tái)的海島保護(hù)法,應(yīng)加大有關(guān)管理、保護(hù)政策的制訂。此外,循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目一般建設(shè)周期較長(zhǎng),從建設(shè)完成期到效益顯現(xiàn)期往往需要一段較長(zhǎng)時(shí)間,這就與“短平快”項(xiàng)目思路有較大沖突,因此解決這些問(wèn)題需要從制度上進(jìn)行保證和創(chuàng)新,促進(jìn)保護(hù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

4.加強(qiáng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論體系的建設(shè)

循環(huán)經(jīng)濟(jì)作為一門(mén)新興課題,其顯著不同于傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)或發(fā)展模式,無(wú)論在理論上還是政策上,都有其顯著特點(diǎn)。同時(shí)由于其外延和內(nèi)涵均極為廣泛,目前在對(duì)其認(rèn)識(shí)和理解上還有許多歧見(jiàn),因此需加強(qiáng)對(duì)其理論體系的研究,尤其是在海洋這個(gè)特殊領(lǐng)域的應(yīng)用研究,進(jìn)一步指導(dǎo)有關(guān)工作的深入開(kāi)展。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述,以循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論指導(dǎo)海島開(kāi)發(fā)和環(huán)境保護(hù)工作,將風(fēng)能發(fā)電、海洋能發(fā)電和海水淡化技術(shù)進(jìn)行集成,形成一個(gè)或數(shù)個(gè)循環(huán)系統(tǒng),這樣就可以發(fā)揮產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)優(yōu)勢(shì),降低成本,為海島提供穩(wěn)定的電力和淡水;同時(shí),通過(guò)引入減量化處理系統(tǒng)對(duì)島上的廢棄物進(jìn)行分級(jí)處理,可對(duì)保護(hù)其生態(tài)系統(tǒng),減少環(huán)境污染產(chǎn)生積極影響。此外,利用海水淡化產(chǎn)出的濃縮水進(jìn)行海水曬鹽,可提高經(jīng)濟(jì)效率,降低成本并實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用,從而建立海島循環(huán)經(jīng)濟(jì)新模式,為我國(guó)海島綜合開(kāi)發(fā)利用提供“綠色”發(fā)展思路,同時(shí)也將為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展應(yīng)用找到一個(gè)新的突破口,其意義將非常重大。

注釋

①?gòu)埨?《循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論與實(shí)踐》,北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2003年。

②邢彩霞:《發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)踐及其啟示》,《陰山學(xué)刊》2006年第6期。

③劉新華:《論海島對(duì)國(guó)家發(fā)展海權(quán)的戰(zhàn)略意義》,《中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)》2007年第4期。

④柴金艷:《基于耗散結(jié)構(gòu)理論的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化》,《中原工學(xué)院學(xué)報(bào)》2006年第6期。

⑤張熙霖、武鑫、吳志民《:風(fēng)力/光伏/波浪能混合發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用研究》《,可再生能源》2004年第2期。

⑥劉茂祥《:我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展建議》《,水利水電快報(bào)》2006年第12期。

⑦李乃珍、王保全《:建筑垃圾再生的技術(shù)途徑》《,環(huán)境保護(hù)》1999年第10期。

⑧高柏、花明《:構(gòu)建城市垃圾處理的循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系》,《江西社會(huì)科學(xué)》2005年第10期。

⑨楊尚寶《:關(guān)于我國(guó)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策思考》《,水處理技術(shù)》2008年第1期。

⑩崔樹(shù)軍、韓惠茹、鄧會(huì)寧《:海水淡化副產(chǎn)濃海水綜合利用方案的探討》《,鹽業(yè)與化工》2007年第1期。

?陳敏德:《循環(huán)經(jīng)濟(jì)的核心內(nèi)涵是資源循環(huán)內(nèi)容——兼論循環(huán)經(jīng)濟(jì)概念的科學(xué)運(yùn)用》《,中國(guó)人口·資源與環(huán)境》2004年第2期。

?周妙子《:論完善我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)政策》《,改革與戰(zhàn)略》2006年第12期。

責(zé)任編輯 文音

2010-03-10

國(guó)家海洋公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)重點(diǎn)科研項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):200805040)