2022年10月31日晚，由beat365组织、多家单位联合协办的全球环境科学高峰论坛（GloBal Environment Science SummiT, BEST）系列讲座第九期顺利举行。本期邀请了来自哈尔滨工业大学的马军院士，马军院士以“未来城乡生态环境低碳发展对策与绿色技术研究进展”为主题进行了精彩报告。报告在腾讯会议、环境人微信视频号、BEST论坛官方B站、蔻享学术、邃瞳科学云以及中国给水排水等网络平台同步直播，共计四万余名来自环境领域的专家、学者、研究生及工程技术人员参与了本次讲座。

BEST第九期主持团包括BEST论坛的主席、beat365院长冯玉杰教授、beat365副院长邢德峰教授、beat365王盼盼副研究员、赵雨萌博士、梁丹丹博士、刘国宏博士和伊俊达同学。报告正式开始前，邢德峰教授对本期讲座嘉宾进行介绍，表达了主办方对马军教授的诚挚感谢，也表达了对来自全球观众的热烈欢迎。

【精彩报告回顾】

马军院士就《未来城乡生态环境低碳发展对策与绿色技术研究进展》，对我国碳达峰、碳中和目标下城市发展面临的种种挑战，根据未来城市生态环境，结合尖端绿色低碳技术的研究进展，提出了对应发展对策。报告针对这几个主题，阐述了我国城市发展面临的种种生态困境及应对方法，报告涵盖了马军院士课题组近年来为碳中和目标进行的研究成果，内容深入浅出，发人深省，引发了观众的热烈的讨论。

碳中和愿景下城市发展面临的挑战

马军院士从农业文明的“以水定城”开始，阐述了农耕时代城市规模与水资源的密切关系，同时物质交换受到技术限制，就地循环；而随着时代的发展、技术的进步，城市孕育出了工业文明，人员与技术聚集于城市，促进了人与人的交流与合作，文明与技术不断进步，也带来了一系列问题，常见的资源供求不均、饮用水安全性难以保障、废物围城、环境恶化等等，然而这些问题只是生态环境平衡受到破坏的表现，其内在原因才是指导问题解决的核心。

马军院士指出，随着城市规模不断扩大形成城市群，各类城市生态环境失衡的核心问题逐渐突出，首先是进出城市物质不平衡造成的城内物质堆积，无法被环境纳收，城外物质不断流失，物质匮乏，逐渐退化；其次，城市发展导致人类活动更容易对水源水质造成影响，垃圾焚烧、污水排放、新式材料带来的难降解物质污染与垃圾渗滤液污染等问题，城市发展压缩了原有环境的自恢复能力，各类污染通过水循环、大气循环不断进入水体，导致水质环境条件愈发复杂，处理难度与要求愈发提高。

马军院士提到，影响城市生态安全的核心问题还包括气候变化带来的潜在灾害风险，温室效应便是其中之一，温室效应可能造成的冰川融化、海平面上升、水体溶解氧下降从而导致藻类爆发等问题，而对于城市环境大面积的硬地面、大范围的空调使用、尾气、燃气、垃圾焚烧等问题不断加剧城市热岛效应，近地面的高温环境会诱发锰释放、热空气上升流的推动作用会导致城市长期干旱或间歇性超大暴雨乃至冰雹等极端气候问题。

正如先前提到的，城市群发展导致城乡物质不均衡，乡镇的物质与水资源源源不断进入城市，却鲜有外运，正如区域水资源分配不均从而促使跨流域调水的大型工程出现，水资源与储存在各类产品中的“虚拟水资源”外输，逐渐导致农村土壤退化，储碳能力减弱，反之，受到源源不断物质输入的城市会产生量更大、成分更加复杂的废料，而传统的废料处理手段如污水处理厂、垃圾焚烧厂在产生大量温室气体的基础上，还存在污泥处置难、持久性有机物释放、PM2.5污染物产生等一系列问题。

未来城市生态环境发展对策

面对未来城市发展面对的种种生态风险，必须刨根问底地找出问题核心，高瞻远瞩地提出绿色高效的发展思路，做好极端问题的应对方案。马军院士结合数十年来的实践经验与研究成果，结合我国的“双碳”政策，提出了数个环环相扣的一体化发展对策。

首先是由超大型城市转型为中心城+卫星城的组合，并在城市规划中加入生态缓冲区的布局，建立生态缓冲区、河、湖、库、湿地的统一规划。卫星城的建设模式加上城市内的生态区可以有效地削弱当前超大型城市面临的高强度热岛效应，提高城市的生态自净化功能，强化城市韧性功能。

其次，可以由集中式的能源网络模式向分布式能源模式的方向发展。传统的中央能源供应系统通过集中优化配置资源的方式实现能源的综合利用，但存在能源单向交换、长距离输送的线路损耗、无功补偿等问题；通过太阳能、风能、生物能、氢能等多种能源互补，就地完成能源供给，减少长距离输配成本，同时多能源供应链提高了能源利用率与能源安全。

第三，需要调整大区域碳平衡模式，逐步转变为城市碳平衡。大区域碳平衡容易随着碳排总量与人均增长逐渐显著，导致负碳的需求不断提高，应当让作为碳排主体的城市成为碳中和的主阵地；除了能源结构的转型，还可以通过推行低能耗建筑、建立绿色低碳基础设施体系、发展楼宇碳平衡、小区碳平衡等方式逐步实现城市碳平衡，控制城市热岛效应。

此外，马军院士还介绍了“有污染控制向环境综合整治与资源利用方向转变”、“由末端治理想源头污染控制与资源循环利用转变”、“由垃圾集中焚烧填埋向源头回收资源循环转变”、“由集中式大型城市供水管网向集散管网方向转变”、“由统一排水管网末端治理向源分离资源利用方向转变”、“村镇由末端治理向源头粪便分离制肥与水回用转变”共九个应对未来生态风险的城市发展对策。

绿色低碳技术研究进展

马军教授指出城乡有机废物处置较为棘手，例如农田废弃物、畜禽粪便、藻渣、河道底泥、动物尸体、厨余垃圾、化粪池粪便、污水厂的污泥等。通过传统的处理处置方法会产生一些难以处理的产物，对环境造成危害。

马军教授以畜禽粪便处理为例讲述，在采用传统处理方法用于沼气发电时，剩余的沼渣产物难以处理，对环境产生不利影响；在采用传统的堆肥技术时，存在周期长，臭味大、占地多、肥效不高、不安全等问题。因此马军教授介绍了黄腐酸制备技术，通过对人畜粪便快速发酵，将废弃物转变为高活性的黄腐酸，促进植物生长，且占地面积少，植物的发芽率高。

马军教授还介绍了一些有机废物资源化利用的技术，将厨余垃圾采用低成本的催化方法制备成油，应用于航空领域。将污泥资源化利用制备成生物炭材料，用于高效催化降解水中有机污染物。将废弃禽畜蛋白质有效资源化利用，高效吸附去除水中污染物。将贻贝类的生物质制备成仿生炭材料，通过吸附、催化、膜过滤等作用实现水质的净化强化。

马军教授指出在冷链物流、口岸、医院等关键风险点要采用源头控制消毒技术。绿色的臭氧高级氧化消毒技术相较于传统的氯和氯胺二氧化氯等消毒方法效果更好，且传统的消毒剂在消毒过程中产生较多的消毒副产物，使得饮用水的安全风险提高。

臭氧是一种绿色的消毒剂，对细菌、病毒、真菌有很好的灭活作用。臭氧通过产生·OH对致病微生物最难灭的孢子有效灭活。马军教授团队利用纳米陶瓷催化膜强化介质阻挡放电，产生高浓度的臭氧活性气体，具有高浓度、高压力、可移动、能耗低、易维护的特点。在新冠疫情期间，该成果应用于冷链物流消毒，通过对冷库进行臭氧消毒，使得冷库由阳性转为阴性，臭氧消毒所用的人力少、消毒速度快、效率高，适用于大型冷库的预防性消毒。该臭氧发生设备体积小，可通过多级屏障预防性消毒，有效灭活病毒，减少病毒传播风险。该方式应用于绥芬河口岸集装箱车辆的预防性消毒、内蒙古二连浩特港口对羊毛羊绒制品的消毒、黑龙江同江口岸进口大豆进行消毒等并取得了很好的效果。

膜工艺的安全性强、占地面积小、耐冲击性强，将膜技术和高级氧化技术有机组合实现源头的减污回用。马军教授介绍了多功能膜技术的发展方向，例如：低成本膜、耐污染膜、耐高温膜、高精度膜等。马军教授也介绍了该团队的膜研究进展，通过制备低压无机膜用于乳化油废水处理，构建了UF-MD-FO组合工艺，实现同时对含油废水和生活污水的低能耗处理。提出Janus电催化膜构型快速去除新兴微污染物。通过构建催化氧化功能无机膜，提高膜滤性能，强化催化氧化过程，减轻膜吸附污染。采用氟岛结构的抗污染膜进行油水分离。催化耦合陶瓷膜对地表水深度除藻除锰。

总结

最后，马军院士总结道，在碳中和愿景下，城市环境面临更加复杂多变的生态问题，而想要从根源上解决这些问题，应当注意进行城市环境治理的综合规划，转变以往单纯的末端治理模式，发展循环经济，形成源头减污、资源循环利用模式。