文章摘要：
1 行将结束的近代
起始于16世纪的西欧时代，经过产业革命带来了人类大增殖的近代，而如今已因达到地球的容量限度而行将结束。支撑近代大发展的是近代科学技术，教育的发展带来了科学技术的普及。人们认识了自然现象和社会现象，并从中总结出规律，明确其因果关系，建立了学术体系，通过教育的普及，使近代的文明得以广泛传播。恰恰在这个时候，人们将人类活动的规模与地球的尺度进行对比，看到了近代文明在构成上的限度。地球环境制约的时代已经到来。
近代科学技术从总体上看比较单纯粗放，在高速、大量输送技术的支撑下，单样生产技术达到规模化和效率......
1 行将结束的近代
起始于16世纪的西欧时代，经过产业革命带来了人类大增殖的近代，而如今已因达到地球的容量限度而行将结束。支撑近代大发展的是近代科学技术，教育的发展带来了科学技术的普及。人们认识了自然现象和社会现象，并从中总结出规律，明确其因果关系，建立了学术体系，通过教育的普及，使近代的文明得以广泛传播。恰恰在这个时候，人们将人类活动的规模与地球的尺度进行对比，看到了近代文明在构成上的限度。地球环境制约的时代已经到来。
近代科学技术从总体上看比较单纯粗放，在高速、大量输送技术的支撑下，单样生产技术达到规模化和效率化，根据社会构成和消费经济的关系，按不同的目的进行空间的纵向分割，以发挥其机能与作用。近代生产活动的特征是以量(说穿了是金钱)来作为衡量成果的基准，以经济增长为主轴线，对各种价值都用单纯的量化(金钱化)指标来评价。因此，受过几年高等教育的人就能成为体系设计和运用的专家。近代历史上之所以能这样较单纯地进行社会分割，形成产业，建立教育体系，保持社会有效地发展，是因为地球上的环境和资源有富裕。然而，在世界人口膨胀到60亿的当今世纪，这种条件已不复存在。
我们要设法从这种困境中脱身，但面临的困难在于，所有可供使用的方法和对策都以近代科学技术为基础，而近代科学技术则是造成这种困境的原因。在这种情况下，必须对近代科学技术进行重组，通过对各种各样体系进行复合和融合，打破个别体系并列划分的界限，构筑综合化的新体系，寻求新的生活方式，以节省资源和空间的使用。对于这种新体系的评价，必须将近代体系的单纯量化指标变为能表征事物本质和创造价值的抽象指标。图1所示的城市、生产绿地、自然环境的特性和相互关系就表明了这种新体系的特征。为了人类的生存而保持良好的环境代谢，需要将城市、生产绿地、自然保护区这三个领域间以及各领域内的资源利用、循环和再利用结构进行重组，降低每一环节的熵增幅度，从而尽可能减少资源、空间和能量的消耗，降低环境负荷。
图1 城市-生产绿地-自然环境的特性和相互关系
2 近代给排水系统的局限性
近代给水系统以"充足、低价地供给清洁的水"为目标。为了保证清洁水的集中供应，必须获得充足的清洁原水，但这难免受到流域水文大循环中径流量的制约，不可能无限制地扩大供水量，这就是近代给水系统的限度。另一方面，使用过的水均作为污水，通过排水系统排放到城市的下游。污水排放前通过生物化学处理可使生化可降解有机物(BOD成分)去除9
5%，这是罗马时代以来逐步形成的城市排水系统。氧气在空气中的浓度可达21%，但它是难溶气体，溶解在水中的浓度充其量为10 mg/L。当水中存在有机物时，溶解氧会迅速消耗，对好氧性水栖生物造成危害。考虑到溶解氧是水质污染的首要指标，在除浊的同时，要用生化需氧量(BOD)作为河流水质控制的指标，这一基础概念在StreeterPhelps氧垂曲线理论提出之后得到了广泛应用。与此相应，以BOD为主要指标的污水生化处理方式以Eckenfelder-
O'Connor公式为理论基础，污水处理和环境管理在理论上相互关联，形成了近代排水系统质量管理的基础理论体系。但是，这种近代排水系统不能有效地控制悬浊物和BOD以外的水质指标(见图2)。因此，通常的污水生化处理法难以满足所有水处理的需要，而主要用于开放水域的放流处理，以避免造成下游河道溶解氧缺乏。
图2 水质变换矩阵
另一方面，对于筑坝蓄水的河道，由于河水滞留时间长，通常的污水生化处理和河流自净作用不能有效去除的磷和氮等营养盐，会导致藻类的增殖，结果造成原水中存在异臭味或毒性物质，需要采用深度给水处理。化肥的使用也常常导致富营养化危害，为此，欧美国家只要在主要河流的下游以及穿过农业区域的河流下游筑坝蓄水，一般都要对进水进行除磷脱氮处理。未来的时代将重视削减环境负荷，富营养化的控制对于区域水环境代谢体系将必不可少。
现代城市排出的废弃物，或者说代谢物中，以水的形式排出的量最大。近代的给水系统通过集中供水系统供给各种用途的水，每人每天的用水量高达200～400
L，均为可供饮用的优质水。为了保证供水水质，这样大量的原水通常需从水文大循环的上游位置取用。即便在最低限的水资源开发(水源林保护、筑坝蓄水)条件下，以日本的平均径流量为基准，一个人所需的水源集水面积为300～500
m2。这样收集起来的水进一步净化后供给城市，使用后水质发生变化，全部变为BOD 200 mg/L左右的污水排到城市下游 。因为直接排放将造成流域水环境的破坏，通常需要通过BOD去除率为95%的生物化学处理(所谓的高级污水处理)使水质达到BOD
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