中国环境工程科技2035技术预见研究

但智钢 ,  史菲菲 ,  王志增 ,  王辉锋 ,  张裴雷 ,  郝吉明 ,  段宁

中国工程科学 ›› 2017, Vol. 19 ›› Issue (1) : 80 -86.

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中国工程科学 ›› 2017, Vol. 19 ›› Issue (1) : 80 -86. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2017.01.012
专题研究

中国环境工程科技2035技术预见研究

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Technology Foresight Research on China’s Environmental Engineering Science and Technology to 2035

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摘要

技术预见是制定科技发展战略和科技政策的重要基础，德尔菲调查是技术预见中最常用的方法。本研究通过文献分析、专家建议、会议讨论等方法，从大气污染防治、水污染防治、固体废弃物污染防治与资源化、土壤污染防治、生态保护与恢复、环境监测预警与风险控制、资源利用与清洁生产7个子领域提出我国环境工程领域的45项备选技术。根据德尔菲法的调查结果，初步筛选出2035年我国环境工程科技发展的关键技术、共性技术以及颠覆性技术，分析了技术实现时间、发展水平与制约因素，为未来20年我国环境工程科技发展战略和目标的制定提供参考。

Abstract

The Delphi method is the most common method of technology foresight, which is a significant basis for establishing development strategies and policies of science and technology. This study proposes 45 alternative technologies in the field of environmental engineering science and technology through a literature survey, experts' advice, and discussion meetings. These technologies relate to air pollution prevention and control; water pollution prevention and control; soil pollution prevention and control; solid waste pollution prevention, control, and utilization; ecological protection and restoration; environmental monitoring, early warning, and risk control; resource utilization and cleaner production. Based on results that were obtained according to the Delphi method, this research analyzes the realization time, R&D level, and restriction factors for the key technologies, common technologies, and disruptive technologies that were determined for 2035. This study provides a reference for establishing development strategies and objectives for China’s environmental engineering science and technology over the next 20 years.

关键词

环境工程科技 / 技术预见 / 德尔菲调查 / 关键技术 / 共性技术 / 颠覆性技术

Key words

环境工程科技 / 技术预见 / 德尔菲调查 / 关键技术 / 共性技术 / 颠覆性技术 / environmental engineering science and technology / technology foresight / Delphi method / key technology / common technology / disruptive technology

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但智钢,史菲菲,王志增,王辉锋,张裴雷,郝吉明,段宁. 中国环境工程科技2035技术预见研究[J]. 中国工程科学, 2017, 19(1): 80-86 DOI:10.15302/J-SSCAE-2017.01.012

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一、前言

技术预见是通过科学方法和分析过程，对未来 科技发展的战略重点、重点领域和重要技术进行的 研判和预测 [1~3]。20 世纪 90 年代以来，科学技 术在经济发展中的作用日益增强，世界各国纷纷 把技术预见作为制定政策、规划和科技发展战略 的重要环节。技术预见方法包括德尔菲法、专家 会议法、趋势分析法、情景分析法等研究方法 [4]。 德尔菲法又称专家规定程序调查法，是一种非见 面形式的专家意见收集方法，是一种高效的、通 过群体交流与沟通来解决复杂问题的方法 [5]， 该方法广泛应用于各国科技中长期发展战略的研 究领域。

随着我国经济的快速增长，环境问题日益成为 制约我国经济发展的关键短板。环境工程科技是解 决环境问题的核心抓手，未来 20 年是我国经济社 会发展的关键时期，准确、科学地把握环境工程科 技至关重要。本研究依托“中国工程科技 2035 发 展战略研究”项目，基于德尔菲法，筛选出环境工 程科技发展的关键技术、共性技术及颠覆性技术， 分析技术实现时间、发展水平和制约因素，为我 国环境工程科技的发展思路和未来技术选择提供 支撑。

二、技术预见方法与过程

（一）德尔菲法

1. 调查项设置

“中国工程科技 2035 发展战略研究”德尔菲调 查问卷共设9栏53个选项，包括对技术的熟悉程度、 技术本身重要性、技术应用重要性、我国当前该技 术项目的研发水平、目前国际领先国家、该技术的 技术实现时间（世界）、该技术的技术实现时间（中 国）、该技术的社会实现时间（中国）、该技术发 展的制约因素（多选）。其中技术本身重要性包 括核心性、通用性、带动性和非连续性 4 个单因 素指标；技术应用重要性包括经济发展、社会发 展、国防与国家安全 3 个单因素指标。调查问卷 见表 1。

问卷调查设置了专家对该技术的熟悉程度，包 括很熟悉、熟悉、较熟悉、不熟悉。数据计算时， 根据熟悉程度赋予不同的权重。

表 1 技术预见研究德尔菲调查问卷

2. 分析指标设置

为最终筛选出关键技术、共性技术和颠覆性技 术，根据 7 个单因素指数、技术本身重要性、技术 应用重要性，分别构建了对应的关键技术指数、共 性技术指数和颠覆性技术指数，各指数关系见图 1。

这三个指标均考虑技术对经济、社会、国家国 防安全是否产生重要影响，侧重点略有不同。关键 技术侧重于技术的核心性与带动性，共性技术着重 于技术广泛的应用范围，颠覆性技术强调对现有主 流技术的替代作用。

图 1 各重要性指数关系图

（二）备选技术确定

1. 划分子领域

环境工程科技涉及面广，专业差异大。本研究 在“中国环境工程科技 2030 发展战略研究”的基 础上，参考日本第十次技术预见、中华人民共和国 科学技术部“中国未来二十年技术预见”的技术分类，在环境工程科技领域设置大气污染防治、水污 染防治、固体废弃物污染防治与资源化、土壤污染 防治、生态保护与恢复、环境监测预警与风险控制、 资源利用与清洁生产 7 个子领域。

2. 确定备选技术清单

结合国家经济社会发展对环境工程科技的需求 以及对未来工程的愿景，通过专家研讨与建议共提 出备选技术 45 项，各子领域技术项分布见图 2。

图 2 各子领域技术项分布

（三）德尔菲调查情况分析

为保障技术预见的科学性和准确性，本研究对 备选技术进行了两轮德尔菲调查，第二轮调查基本 情况见表 2。从数量上看，各技术平均回收问卷数 为 30 份，调查具有统计意义。从图 3（a）调查专 家分布情况看，高等院校和科研院所共占 71.4 %； 而企业的参与度较低，填报人数仅占企业受邀请人 数的 10.4 %。从图 3（b）专家对技术的熟悉程度看， 56.2 % 的专家对所填报技术项选择“很熟悉”或“熟 悉”，42.8 % 的专家选择“较熟悉”。总体来看，调 查结果具有较好的专业性和统计分析价值。

表 2 环境工程科技第二轮德尔菲调查基本情况

图 3 环境工程科技德尔菲调查情况分析

三、环境工程科技技术预见结果分析

（一）总体情况

环境工程科技备选技术的重要指数得分情况见 图 4。备选技术的关键技术指数、共性技术指数、颠覆性技术指数均值分别为 71.0、51.5 和 37.8。从 重要性指数看，备选技术总体均值较好，显示筛选 的技术具有较好的代表性，能反映环境工程科技的 重点方向。

图 4 环境工程科技备选技术的重要指数得分情况

（二）环境工程科技的关键技术、共性技术和颠覆 性技术

根据德尔菲调查结果，环境工程科技关键技 术、共性技术和颠覆性技术指数排名前十的技术 见表 3。排名前十的关键技术指数均在 74 以上， 其中“地下水、饮用水微污染防治与安全利用技术” 最高为 79.85；共性技术指数最高的是“流域污染 控制的系统管理技术”，为 62.97；颠覆性技术指 数最高的是“化学品生产过程中有毒有害原料与 催化剂替代”，为 47.55。

表 3 环境工程科技关键技术、共性技术、颠覆性技术指数前十技术

（三）技术发展水平与约束条件

环境工程领域技术总体的研发水平较低（见 图 5），95.6 % 的技术处于较落后或落后阶段，与世 界水平差距较大。研发水平指数最高的“节能高效 的高分子产品短流程制备与成型技术”为 47.5，而 最低的“环境应急监测、处理处置技术与装备”仅 为 7.14。欧盟和美国是本领域的技术领先国家，总 体的技术研发水平指数相对较高。大气污染防治、 土壤污染防治、生态保护与恢复、环境监测预警与 风险控制 4 个子领域美国占有绝对优势；水污染防 治、固体废弃物污染防治与资源化、资源利用与清 洁生产 3 个子领域欧盟处于领先位置。技术领先国 家的分布情况见图 6（图 6 中横坐标分别对应图 2 中从上至下的 7 个子领域）。

整体来看，研发投入是环境工程科技发展最主要的制约因素，其次是人才队伍及科技资源，而协 调与合作对技术发展影响不大。大气污染防治、水 污染防治、环境监测预警与风险控制、土壤污染防 治、资源利用与清洁生产 5 个子领域受研发投入的 影响最大；固体废弃物污染防治与资源化、生态保 护与恢复受人才队伍及科技资源影响较大。各子领 域的技术制约情况见图 7。

图 5 技术研发水平指数

图 6 技术领先国家的分布情况

图 7 各子领域制约因素指数

（四）技术实现时间分析

从调查结果看，环境工程领域中国和世界技术 的实现时间基本呈正态分布（见图 8），中国的技术 平均实现时间约为 2025 年，世界的技术平均实现 时间约为 2022 年，中国的技术实现时间整体上落 后于世界的技术实现时间。中国的技术实现时间集 中在 2024—2027 年，约占全部技术的 86.7 %；而 世界范围内技术实现的时间基本在 2024 年前，约 占全部技术的 99.8 %。与目前我国技术研发水平较 低的现状相比，技术实现时间较为乐观。

图 8 中国和世界技术实现时间的比较分析

四、结语

对环境工程科技领域中的大气污染防治、水污染防治、固体废弃物污染防治与资源化、土壤污 染防治、生态保护与恢复、环境监测预警与风险控 制、资源利用与清洁生产 7 个子领域 45 项备选技 术的德尔菲调查结果显示：（1）环境工程科技备选 技术关键技术指数、共性技术指数、颠覆性技术指 数的均值分别为 71.0、51.5 和 37.8。关键技术指数 排名前十的技术涉及全部 7 个子领域，具有较好的 代表性，能反映环境工程科技的重点方向。（2）环 境工程科技技术平均研发水平指数仅为 24.4，总体 研发水平较低，95.6 % 的技术处于较落后或落后阶 段，与世界水平差距较大；美国和欧盟处于本领域 技术的领先地位。环境工程技术研发受研发投入的 制约最大，其次是受人才队伍及科技资源的制约。

本文结果是根据德尔菲调查结果排序提出，仅 反映调查数据的指向。受调查方法的局限性和技术 研判的不可测性影响，环境工程科技关键技术、共 性技术和颠覆性技术的确定，还需在参考德尔菲调 查结果的基础上，进一步结合各领域专家的综合研 判而提出。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用
[1]

Ben R M. Matching social needs and technological capabilities: Research foresight and the implications for social sciences (paper presented at the OECD workshop on social sciences and innova-tion) [Z]. Tokyo: United Nations University, 2000.
[2]

袁志彬, 穆荣平, 陈锋. 中国未来20 年资源与环境技术预见研究[J]. 中国人口 · 资源与环境, 2008, 18 (6): 157–161.
[3]

中国未来20 年技术预见研究组. 中国未来20 年技术预见 [M]. 北京: 科学出版社, 2008.
[4]

陈德棉, 申期. 科学技术评估和预测引论 [M]. 合肥: 安徽科学技术出版社, 1996.
[5]

Linstone H A, Turoff M. The Delphi method-techniques and appli-cations [M]. New York: Addison -Wesley, 2001.

基金资助

中国工程院咨询项目“中国工程科技2035发展战略研究”(2015-ZD-14)()

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