水、环境安全和人类健康密不可分。无论是区域问题还是全球问题，对水资源和环境安全的保护都至关重要。在全球资源越来越稀缺的情况下，标语“同一个水源，同一个环境，同一个健康”形象地捕捉到了这种相互依存关系。本次研讨会想要表达的观点就是如何完美地、可持续地利用水资源，如何保卫人类健康和环境安全。我们需要对污染物衰减的自然过程有更深入的理解，才能更合理的使用化学物质和化工处理方法。

1 现状

目前，40%的世界人口处于水资源短缺状况。1/5的人类生活在物理性缺水（physical water scarcity）的地区，即，缺乏充足淡水资源的地区；另有1/4的人类处于经济性缺水（economic water shortages）地区，即，缺乏水利基础设施将可获取的水资源进行充分利用的国家或地区。

气候变化和森林滥伐会对本来不易干旱的地区的自然水源供应造成威胁。现在，不同寻常的干旱正影响着加利福尼亚州，据传，干旱也是导致叙利亚当前的冲突的原因之一。

水供给缺乏、清洁卫生不达标会对人类健康和幸福指数产生负面影响，并且会导致财政消耗很大，经济活动受损严重。在2014年，有7亿多人口喝不到安全的饮用水。根据世界卫生组织（2015年）的数据，估计每年有50万人因为饮用了受污染水而感染腹泻死亡。

因为人为改变河道、水体污染和过度使用，导致自然生态系统也经受可用水的数量和质量下降的困扰。整个湖泊都已经干涸，野生动植物失去了栖息地，生态系统功能正在遭受威胁。

《2015-后可持续发展目标》取代了1990年制定的关于水资源议程的《新千年发展目标》，把工业化国家也纳入其中，并强调保护生态系统、限制污染物排放和对突发水安全事件快速响应等。

但是，目前水资源供给缺乏是全球性的，需求每一天都在增加，公共设施供应商和政策制定者需要加快步伐。不管是在发达国家还是发展中国家，都存在人口的增长、城市化进程加快、气候变化加剧的现象，越来越需要依靠低化学污染的水源来满足用水需求。

2面临的挑战

世界范围内，到2050年，地球需要为90到100亿人口提供水、食物和能源^[6]。如果真是那样， 就将需要提高创新能力和增进全球合作水平。

全球范围内，气候变化、土地用途改变、全球贸易增长、人口迁移和人口结构变化加剧了地方层面上的水资源问题。反过来，局部活动也会造成全球危机。缺乏水资源相关问题的国际管理，严重阻碍了战略响应和损失控制^[7]。

水资源在一些地方很丰沛，而在许多地方却很稀缺。大规模的输水工程是可以解决水资源供给问题，但是也会随之带来一些不良影响（比如美国科罗拉多河）。

对饮用水供给的可靠性和安全性造成威胁的因素有地球成因学源、农业源、城市和工业源等污染。

废水中的药品、工业化学品和消费性产品中的化学品越来越引起注意，因为他们可以逃避检测和治理，其排放到水体中会对环境安全和人类健康带来潜在危害，这已经被确切证实，比如，一些激素和内分泌干扰素（EDCs）。EDCs问题在于纳克级别的EDCs就会对生态系统造成微妙的影响^[8]，而且，它们在浓度极低情况下也可能会有集合效应，单个EDC浓度低于检测限，无法检测到，但混合起来后则因这种集合效应是可以被测量到的。

有证据表明，在水生环境中，新兴的化学品也是潜在的威胁。解决这个问题的关键在于改进毒性筛查方法、风险预估方法以及对混合物的集合效应的更深入研究。当前，关于这个方向的研究已经起步，比如英国、美国和欧盟资助的一些项目，但更多研究需要投入到在化学物质的累积效应、极低浓度的内分泌干扰、以及如何评估化学物质的集合效应对敏感群体和敏感年龄段人群的影响等研究方面。

农药和工业化学品依然是全球范围内的重大威胁，因为硝酸盐大多来自农业生产活动，砷化物和氟化物大都来自地球成因源。与此同时，在流域尺度上这些化学品的自然衰减地点和条件依然尚不明了。

近些年，用显微镜才能观察到的非常小的塑料颗粒（微塑料）受到关注，因为它们也可能会对环境造成负面影响。这些粒子大多来自河流和海洋中大的塑料制品的降解。而且，包裹着化妆品的微小颗粒或者来自人造合成纤维的小颗粒也有可能被冲入生活污水中。为此，在日常消费品中微小粒子的使用就被诟病，现在正在逐渐减少。塑料污染最初被认为只是海洋问题，大多数塑料垃圾未经正确后处理就被扔进大海，它们会聚集形成巨大的海洋漩涡。但是，最近的研究发现，在北美的五大湖^[9]、意大利的加尔达湖^[10]等淡水水体中，甚至北极的冰^[11]中都有大量的微塑料污染的存在。技术的革新使这些微塑料更加微型化，更多其他微米级别甚至纳米级别粒子也会进入水循环系统中，带来新的未知的不良影响。

水传播的微生物和致病菌在很多国家造成了极其严重的公共健康问题。比如，1996年，在有1万居民的日本琦玉县越生町，由饮用水供给造成的腹泻爆发影响了超过8千居民。像南琵琶湖（日本）这样的湖水中的诺瓦克病毒和其他病原菌会定期检测，因为它既是饮用水的水源，也是人们休养和钓鱼的地方。2011年的海啸导致的洪水也带来大范围的污染问题。在英格兰北部，2015年出现了一起隐孢子虫集中暴发灾害。

3为什么需要化学的帮助？

通过提供更安全的饮用水处理技术和公共卫生保障，新的化学方法的探索可以改善公共健康，还可以帮助解决联合国提出的《2015-后可持续发展目标》中提到的经济性水资源短缺问题。

解决这些难点需要在应对突发危机形势和进行长期规划时通盘考虑、协调行动。比如，新型药物的研发和审批管制不仅要将药物自身的效力和副作用考虑进去，还要将它可排泄出去的代谢物及其归宿都纳入考虑。同理，消毒剂和清洁用品也应有这样的通盘考量。现存的“老”药也要重新评估一下环境风险。与此同时，解决低收益农业和高度发达农业中使用的“传统”化学污染物（比如，砷化物、硝酸盐、莠去津）的问题，提出可持续发展的对策依然迫在眉睫。

• 化学研究要与其他领域如生态学、流行病学的研究关联起来。化学的见解和分析能力必须要与医药供给、社会学理解以及与水资源、人类健康和环境安全相关的环境管理搭配应用。

• 将尖端的生物分析技术（高选择性和高灵敏度、高通量的技术）引入水化学和水处理技术研究中，以保证生物分析能获取有益于水科学的信息

• 对微环境中污染物自然降解过程中的“热点（hot spots）”和“热点时刻（hot moments）”的深入研究可保持和优化自然环境的承载量（预防原则），并有助于工程上高能效的生物除污技术的实现。

• 计算化学可成为没有人畜健康数据可用的情况下预估新兴污染物的潜在毒性的有力工具，借助它可将新兴化学污染物作为进一步监测和实验研究的优先考虑对象。

• 理想的状况是避免污染，例如，绿色化学可减少工业上有机溶剂的使用和与之相关的化工产品污染。

 

德国的一个案例研究：重建一个河流环境

在20世纪初期和中期，未经处理的废水流入河流，破坏了许多河流的环境。在德国，一个大规模的修复破坏最严重的河流的工程现在已经接近完工。

在19世纪初，埃姆舍河还只是一条不起眼的小河，从它的发源地霍尔兹维克德蜿蜒109千米，穿过乡村，流入杜伊斯堡附近的莱茵河。很不幸的是它处于鲁尔区的中枢，流经互相平行的限定该区边界的利柏河和鲁尔河之间。后来，鲁尔区兴起了很多煤矿和钢铁厂，这里变成重工业区。由于深层煤矿上方频繁的地壳运动，建立大型的闭合排水网络系统不太实际，因此，坐落于中心位置的埃姆舍河就成了一个巨大的重工业区和快速发展的城市里的露天下水道。早在1882年，就有一些热心市民给普鲁士国会写了一封信，称埃姆舍河已经濒临死亡，当洪水来临将河水冲入市区的时候，会造成严重的卫生问题。

埃姆舍河虽然现在几乎全部开掘为标准混凝土槽式河道，在几乎整个20世纪，当时它以刺鼻性气味和有毒水而闻名于世，河里几乎没有任何的生命痕迹。由于挖煤导致的地面塌陷，它无法在原来的入口流入莱茵河，而是被改道到下游更低海拔的入口流入莱茵河。

在煤矿关停之后，情况有所改变，开凿与河道平行的闭合地下污水运河已经可行，自1992年开始，一个目前估计耗资45亿欧元的巨大重建工程开始为排入该河的污水建立处理设施，并将未经处理的污水引到沿河建立的四个大型处理厂。该河的几个延伸河段也被清理和恢复原貌。所规划的闭合地下污水运河将在2017年建成，而包括所有支流复原的整个工程会在2020年竣工。