(1 ) 净 - 排核定：污染排放与环境自净 能力平衡的精准核算
以流域水环境为例。要精准评估水环境和水生态的自组织、自修复和自净化能力，建立承载力评估的精准核算方法。对污染物种类、浓度、环境代谢周期、反应活性、光热等能量驱动机制、排放来源、暴露途径及生态效应进行综合定量评估，建立取得污染排放与消纳平衡的规范化评估方法体系，运用大数据、机器学习等技术实现复杂过程的精准核算，发展定量化精准管的决策平台。在此基础上，精准评估向环境中排放各类污染物的总量和分量，确定环境对污染的消纳水平及其平衡点。
(2 ) 绿色控源：以资源和能源转化实现污染物最低排放
实现“零污染”必须最大限度地科学控源、绿色控源。需要发展清洁控源理论和技术，实现污染物的高值资源化和绿色能源化。以下
2 个案例显示了以物质回收和能量转化路径实现污染物控排、利用和零排放的综合效益。
案例 1 污染物去除与同步产能 。工业废水中往往含有多种具有较高价态的污染物，比如六价铬。在水处理过程中，需要将其还原为三价，即它可以接受
3 个电子变为低价态。因此，高价铬是一种富含能量的物质形态。为此，我们可以通过水处理电池系统设计，在铬去除的同时产生电能。如果有光的辅助，可使同步产能更加高效，光电除污产能系统如图
2 所示。
图2 水处理光电协同除污产能系统图
案例 2 中国污水处理概念厂实现资源回收和能量自给。
2014
年中国六位专家联合提出建设中国污水处理概念厂的理念和模式，并将水质永续、资源循环、能量自给和环境友好作为概念厂的四个追求，于
2018
年
12
月在河南睢县建成日处理
4
万
m
3
的初级版污水处理概念厂，实现高品质水的河湖回用、
50%
以上能量自给、污泥制有机肥回用农田。在此基础上，
2021
年
10
月建成世界首座完美体现四个追求的宜兴污水资源概念厂，实现关键污染物的极限去除和高品质净水；利用剩余污泥加农业废弃物干式（约
20%
干固体）协同厌氧消化及沼气发电，实现能量自给；消化产物生产营养土并回用于农田。城镇污水和工业废水中都含有大量可以实现能量转化和资源回收的有价物质，排则污染，用则有益。因此，资源能源回收和利用是迈向零污染地球的上选之策。
(3 ) 过程安全：阻断治理过程的二次污染和生态损伤
环境治理的根本目的是要改善生态质量、实现生态完整性。然而在很多环境治理的现实案例中，并没有依据和实践生态理念，往往未作系统性调查和规划，经常采用一些可以暂时性达到环境指标要求的工程或临时性措施，甚至一些工程措施导致潜在环境风险和生态损伤。比如，在黑臭水体治理时，有些地方采取加药使水临时变清但导致外增化学污染，实施的过渡工程致使水体生态破坏，大量工程之后水体黑臭反弹，
...... 。因此，水环境治理必须按生态修复的目标进行设计，要了解待治理水体的物理化学和生物特征，利用基于自然的治理方法，实施绿色和生态的修复策略。迈向零污染，就必须尊重环境的自然属性，减少人为干扰的力度和强度，绝不在治理中向环境投加破坏生态的药剂。
(4 ) 精准管理：基于平衡论构建数字化环境管理系统
要实现对污染物排放与环境净化平衡的精准管控，需要构建多维数字化管理系统。为此，要考虑污染源综合控制，过程污染控制，环境承载力及自净化能力，社会和经济要素等，构建系统数据库，创建可精准描述各要素的模型并对模型进行集成和优化，形成定量化、精准化、数字化管控平台。根据支撑这一平台的实际业务化需求，研发支撑净
- 排平衡管理的数字化软硬件产品，比如：传感器，检测和通讯设备、模拟和计算产品，基于模型的软件，执行系统等，并在此基础上研制“净
- 排平衡模拟器”，实现净
- 排平衡动态核算
- 调控
- 决策的工具化和平台化，为迈向零污染提供精准管控技术支撑。
(5 ) 系统均衡：污染物排放与环境可净化能力的系统调控。
污染物排放所导致的环境变化和风险具有系统性特征。某一要素的变化可能对整体产生影响，而要素之间的交互作用可能放大环境和生态系统性的响应。例如，污水向受纳水体排放可能导致水体敏感生物及其群落损伤，而生物之间的作用将引发整个水生态系统健康水平下降。因此，在环境复杂网络系统中，关键节点及其关联要素状态的改变都可能都是导致系统性变化的原因，也可能是影响净 - 排平衡的关键。为此，我们必须从全物质、全要素、全生命周期的系统性层面，研究净 - 排平衡的系统调控理论、方法和实现路径，为流域、区域、城市等制定零污染规划和政策提供科学依据和技术支撑。
迈向零污染地球是人类保护和改善环境生态的愿景和理想，是人类生存和发展的必然选择，但迈向“零污染”更面临诸多困难和巨大挑战。我们对零污染的认知仍然是初步的和肤浅的，有关零污染的科学理论、评价方法和实现路径尚形成，实现零污染的环境、生态、社会、经济和民众基础等非常薄弱，污染控制仍然是我国当前最艰巨的环境治理任务。所以，要迈向“零污染地球”就必须打赢环保攻坚战，必须适度并持续地减少污染物的产生和排放，实现减污降碳协同；必须建立并实施环境与社会经济高度协调及彼此平衡的机制，发展支撑净
- 排平衡的科学原理和系统方法，以净
- 排平衡支撑零污染地球创建。
文稿 | 曲久辉，清华大学
张 唯，中国科学院生态环境研究中心
编校 | 高 岳
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