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　　針對這些突出問題，在分區(qū)、分類、分級、分期的流域水環(huán)境管理理念指導(dǎo)下，水專項(xiàng)“流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警技術(shù)研究和示范項(xiàng)目”(以下簡稱“項(xiàng)目”)以流域水生態(tài)分區(qū)及控制單元劃分為基礎(chǔ)，充分利用流域水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與污染源監(jiān)測信息，開展污染源監(jiān)管與風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)、流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估方法、流域水環(huán)境預(yù)警技術(shù)、流域水環(huán)境管理平臺技術(shù)等研究，建立并完善流域水環(huán)境管理技術(shù)體系，為構(gòu)建國家、流域水環(huán)境管理決策平臺，提高水環(huán)境管理水平以及促進(jìn)水環(huán)境管理機(jī)制轉(zhuǎn)變提供了科技支撐。

 

 

　　項(xiàng)目選擇了太湖、遼河、三峽庫區(qū)和松花江跨界河流4個示范流域，設(shè)計(jì)開發(fā)穩(wěn)定、高效的流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估及預(yù)警信息系統(tǒng)。在示范區(qū)系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理體系及預(yù)警管理體系研究成果，再制定國家級流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估、風(fēng)險(xiǎn)管理及水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，構(gòu)筑國家級流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估及預(yù)警平臺。

 

 

　　項(xiàng)目有三大研究方向：完善常規(guī)的流域水環(huán)境質(zhì)量評估技術(shù);建立流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警技術(shù);建立流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警技術(shù)平臺并進(jìn)行業(yè)務(wù)化應(yīng)用。課題組的目標(biāo)是：到2020 年，研發(fā)流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)，形成中國特色的流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警技術(shù)體系，并在重點(diǎn)流域開展技術(shù)集成、綜合示范及業(yè)務(wù)化運(yùn)用，完善現(xiàn)有的流域水環(huán)境管理技術(shù)，逐步引導(dǎo)流域水環(huán)境管理理念創(chuàng)新，提升流域水環(huán)境管理能力，為我國流域水質(zhì)目標(biāo)管理和風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)體系提供支撐。

 

 

　　自2012年項(xiàng)目實(shí)施至今，已取得了多項(xiàng)重要進(jìn)展。

 

 

　　建立流域突發(fā)性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)快速模擬與應(yīng)急技術(shù)體系，納入國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃

 

 

　　當(dāng)前，我國流域突發(fā)性水污染事故屢有發(fā)生。事故發(fā)生后，快速、科學(xué)評估污染事故對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的風(fēng)險(xiǎn)，確立基于保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)或飲用水安全為目的的污染事故特征污染物應(yīng)急控制閾值，進(jìn)而采取科學(xué)、有效的污染事故應(yīng)急處置技術(shù)，對于正確處理處置突發(fā)性水污染事故具有重要意義。

 

 

　　項(xiàng)目為此開展了流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源識別技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)快速模擬技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)以及風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急處置技術(shù)等突發(fā)性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)研究，初步建立流域突發(fā)性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估預(yù)警技術(shù)體系，部分成果已經(jīng)納入國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃，為流域水環(huán)境應(yīng)急管理提供了技術(shù)支持。

 

 

　　對于三峽庫區(qū)而言，這是一個從無到有、從有到優(yōu)的改變。三峽庫區(qū)及上游水環(huán)境安全不僅關(guān)系到庫區(qū)周邊湖北省和重慶市20個區(qū)縣人民的生產(chǎn)生活，也關(guān)系到長江中下游和南水北調(diào)沿線幾億人的用水安全。課題組歷經(jīng)三年時間，構(gòu)建了具有動力學(xué)機(jī)理的、引入高效能計(jì)算技術(shù)的“空-地-水”一體化水環(huán)境模型體系，實(shí)現(xiàn)了兩小時內(nèi)預(yù)測三峽庫區(qū)水體20米精度內(nèi)未來兩天水環(huán)境變化趨勢，5分鐘內(nèi)模擬預(yù)測突發(fā)事故未來兩天內(nèi)的演進(jìn)過程，實(shí)現(xiàn)了對三峽庫區(qū)水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的高精度、高效率評估與預(yù)警。

 

 

　　項(xiàng)目建立的流域水環(huán)境突發(fā)性風(fēng)險(xiǎn)源識別技術(shù)，涵蓋了水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源的調(diào)查辨識、分級和標(biāo)準(zhǔn)、定性定量評估等技術(shù)內(nèi)容。項(xiàng)目構(gòu)建的流域水環(huán)境突發(fā)性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)快速模擬技術(shù)，是在滿足不同地區(qū)對流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)模擬預(yù)測需要上，研究流域突發(fā)性水污染事故風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測方法，建立能同時應(yīng)用于資料缺乏地區(qū)和資料詳實(shí)地區(qū)的流域突發(fā)性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急模擬預(yù)測模型體系、突發(fā)性風(fēng)險(xiǎn)模擬模型參數(shù)庫和風(fēng)險(xiǎn)模擬模型軟件。項(xiàng)目提出一套基于維護(hù)水生生態(tài)系統(tǒng)健康的突發(fā)性水污染事故應(yīng)急生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估方法，確定突發(fā)性水污染事故風(fēng)險(xiǎn)分級以及風(fēng)險(xiǎn)表征方法，為進(jìn)一步加強(qiáng)管理提供了依據(jù)。

 

 

　　同時，項(xiàng)目完成六類120種典型危險(xiǎn)化學(xué)品對土壤及水體污染的應(yīng)急控制技術(shù)研究，提出應(yīng)急控制預(yù)案，并以典型污染物為例進(jìn)行了技術(shù)研發(fā)、應(yīng)急措施預(yù)案的詳細(xì)說明?？疾榱藨?yīng)急措施的二次污染和應(yīng)急處理的時效性，在應(yīng)急方案研究基礎(chǔ)上編寫了應(yīng)急處理研究報(bào)告及技術(shù)指南手冊。研究成果為建立水環(huán)境事故定性、定量的應(yīng)急處理體系，支撐危險(xiǎn)化學(xué)品事故水污染應(yīng)急處理提供了理論依據(jù)。

 

 

　　突破關(guān)鍵技術(shù)，建立流域水環(huán)境累積性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警技術(shù)體系

 

 

　　湖泊富營養(yǎng)化是我國主要環(huán)境問題之一，湖泊藍(lán)藻水華暴發(fā)直接影響到湖泊飲用水源的安全。項(xiàng)目集成開發(fā)了太湖流域水環(huán)境污染源管理、水環(huán)境質(zhì)量管理、水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估預(yù)警及水環(huán)境應(yīng)急響應(yīng)等子系統(tǒng)，構(gòu)建了太湖流域以及重污染區(qū)、河網(wǎng)區(qū)、湖蕩區(qū)3個專題的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估和預(yù)警技術(shù)平臺。該平臺在太湖流域?qū)崿F(xiàn)污染源、水環(huán)境質(zhì)量的日常信息管理的基礎(chǔ)上，在水華預(yù)警、跨界水污染糾紛調(diào)處等方面得到全面應(yīng)用。

 

 

　　項(xiàng)目圍繞累積性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)涵與管理需求，借鑒歐美等發(fā)達(dá)國家生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估的方法和技術(shù)流程，針對水生態(tài)健康，著眼于危害識別、暴露評估、效應(yīng)評估、風(fēng)險(xiǎn)表征和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等主要環(huán)節(jié)，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，包括流域水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)識別技術(shù)，原位被動采樣技術(shù)，金屬毒性效應(yīng)預(yù)測模型和野外實(shí)際樣品污染物毒性效應(yīng)識別技術(shù)，重金屬水生態(tài)聯(lián)合風(fēng)險(xiǎn)表征和等級劃分技術(shù)，水生態(tài)系統(tǒng)災(zāi)變風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型等，初步構(gòu)建了適合我國區(qū)域特點(diǎn)的流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警技術(shù)框架和體系。

 

 

　　流域水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)識別技術(shù)

 

 

　　針對水體中重金屬和持久性有機(jī)污染等風(fēng)險(xiǎn)因子難以通過化學(xué)檢測的方法評估其潛在毒性的問題，研究風(fēng)險(xiǎn)識別技術(shù)，包括危險(xiǎn)物質(zhì)識別、危險(xiǎn)設(shè)施(設(shè)備)識別、危險(xiǎn)生產(chǎn)工藝識別、危險(xiǎn)功能單元識別、危險(xiǎn)類別識別、重大危險(xiǎn)源識別、風(fēng)險(xiǎn)評價工作等級識別、風(fēng)險(xiǎn)評價范圍識別等8項(xiàng)內(nèi)容;建立基于暴露—響應(yīng)過程分析的對風(fēng)險(xiǎn)受體對風(fēng)險(xiǎn)源暴露途徑過程識別技術(shù);基于生物標(biāo)志物作為敏感的生物效應(yīng)“早期預(yù)警”工具，建立特異性、敏感性、快速指示水體重金屬污染對生物體的影響的風(fēng)險(xiǎn)識別技術(shù)。

 

 

　　流域水生態(tài)暴露評價技術(shù)

 

 

　　針對常規(guī)監(jiān)測水體污染物濃度不能準(zhǔn)確反映生物接觸的實(shí)際污染物劑量問題，研究有害污染物從污染源排放進(jìn)入環(huán)境到被生物吸收或?qū)ι鷳B(tài)受體發(fā)生作用過程的評價技術(shù)，從源強(qiáng)分析、遷移過程分析、轉(zhuǎn)歸分析、受體暴露途徑分析、暴露程度分析等五大方面重點(diǎn)突破水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)暴露評價技術(shù)，針對污染物在環(huán)境中的行為特性和生物受體類型及行為特征建立了被動采樣技術(shù)、多介質(zhì)逸度模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等適用于中國生物區(qū)系的暴露評價方法。為更科學(xué)地反應(yīng)環(huán)境中污染物的真實(shí)暴露風(fēng)險(xiǎn)，通過研發(fā)開放水體被動采樣裝置、沉積物-水界面交換通量被動采樣裝置和沉積物孔隙水被動采樣器等一系列被動采樣裝置，建立了以原位被動采樣技術(shù)為主體的流域水環(huán)境典型有機(jī)污染物的生態(tài)暴露評估技術(shù)體系，用生物可利用濃度代替水環(huán)境污染物總濃度，對水生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行更科學(xué)、更有效的暴露評估。

 

 

　　流域水生態(tài)效應(yīng)評價技術(shù)

 

 

　　為在實(shí)際生態(tài)系統(tǒng)中，更準(zhǔn)確解決多類物種，多暴露途效應(yīng)表征的困難，研發(fā)了用于預(yù)測水體中重金屬的生物有效性以及重金屬的毒性生物配體模型，改進(jìn)了利用化學(xué)結(jié)構(gòu)或理化性質(zhì)預(yù)測污染物毒性效應(yīng)的結(jié)構(gòu)-活性效應(yīng)模型(QSAR)用于生物個體水平效應(yīng)評價，集成了種群繁殖力模型、預(yù)測矩陣模型、蒙特卡羅模擬等種群水平效應(yīng)評價技術(shù)，集成和完善了物種敏感度曲線法、高斯非參數(shù)概率密度模型等生態(tài)系統(tǒng)水平效應(yīng)評價技術(shù)。通過對重金屬污染物毒性信息開展深入研究，首次發(fā)現(xiàn)了金屬理化要素與生物毒性之間的顯著相關(guān)性，研發(fā)了金屬生物效應(yīng)預(yù)測模型，獲得了50種以上金屬的生物毒性值和風(fēng)險(xiǎn)閾值;構(gòu)建了含生物可利用性測定的沉積物毒性評價概念模型，結(jié)合原位仿生萃取技術(shù)，針對流域典型污染物建立考慮生物可利用性濃度表征手段的流域水環(huán)境生物毒性評價方法，為科學(xué)、有效評估流域水生態(tài)效應(yīng)提供了有益補(bǔ)充。

 

 

　　項(xiàng)目對太湖流域開展生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估工作，繪制了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)圖，對多環(huán)芳烴、有機(jī)氯農(nóng)藥、8種典型重金屬等主要累積性污染源進(jìn)行了基于分區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估。項(xiàng)目針對目前亟需解決的復(fù)合污染風(fēng)險(xiǎn)評估問題，以潛在受影響物種百分比來嘗試表征研究區(qū)域內(nèi)物種可能受到危害的比例，建立了重金屬復(fù)合污染的水生態(tài)聯(lián)合風(fēng)險(xiǎn)表征和等級劃分技術(shù)。

 

 

　　項(xiàng)目基于生態(tài)系統(tǒng)能質(zhì)理論，研發(fā)了水生態(tài)系統(tǒng)突變風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)，初步建立湖泊生態(tài)系統(tǒng)災(zāi)變預(yù)警模型。該模型在太湖開展示范應(yīng)用，綜合分析了太湖1960~2013年期間水質(zhì)、水生態(tài)變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了災(zāi)變發(fā)生的關(guān)鍵時間節(jié)點(diǎn)、早期信號和災(zāi)變閾值。研究成果表明，太湖生態(tài)系統(tǒng)兩次災(zāi)變均是沉水植物先衰亡，次年出現(xiàn)藻類暴發(fā)，且TP不是沉水植物衰亡的關(guān)鍵驅(qū)動因子。沉水植物消亡使得藻類失去競爭營養(yǎng)鹽的對手，沉積物再懸浮和沉水植物死亡后營養(yǎng)鹽釋放，促使湖泊水體營養(yǎng)鹽濃度升高，為藻類暴發(fā)提供重要鋪墊。綜合評價所得的災(zāi)變時間節(jié)點(diǎn)與各湖泊的重大災(zāi)變歷史事件發(fā)現(xiàn)，閾值可提前1年左右預(yù)警生態(tài)系統(tǒng)災(zāi)變現(xiàn)象。項(xiàng)目運(yùn)用這一災(zāi)變預(yù)警模型，對國內(nèi)幾個重要湖泊(滇池、巢湖、洱海和撫仙湖)生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行評價，為我國的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理提供了有力的技術(shù)支撐。

 

 

　　目前，項(xiàng)目已經(jīng)初步形成適合我國區(qū)域特點(diǎn)的流域水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估預(yù)警技術(shù)體系，初步完成流域水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)導(dǎo)則建議稿、太湖流域水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警綜合報(bào)告、太湖流域水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警綜合管理信息庫，為提高我國水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理能力提供了有利支撐。

 

 

　　業(yè)務(wù)化運(yùn)行技術(shù)平臺在多地建立，科技支撐作用開始顯現(xiàn)

 

 

　　三峽、太湖的工作只是項(xiàng)目的一個縮影。此前，我國水環(huán)境信息一直缺乏有效的整合與綜合利用。為了提升水環(huán)境管理能力，為政府有效評估和管理示范流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、有效保障流域水環(huán)境安全提供重要決策，項(xiàng)目借鑒歐美等發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)，研究技術(shù)體系方法、流程之間的系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)了示范區(qū)各類數(shù)據(jù)庫建設(shè)及接口設(shè)計(jì)與開發(fā)。在此基礎(chǔ)上，課題組構(gòu)建出了一套完整的流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警技術(shù)體系及平臺，并在示范流域成功實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

 

 

　　三峽庫區(qū)水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警技術(shù)平臺，按照“一個體系、一張網(wǎng)、一張圖、一個表、一個流程”的技術(shù)思路構(gòu)建了應(yīng)急指揮信息系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)方案，開發(fā)了應(yīng)急指揮系統(tǒng)和現(xiàn)場單兵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“看得見、調(diào)得動”的水污染事件應(yīng)急決策系統(tǒng)。

 

 

　　這套業(yè)務(wù)化平臺集水質(zhì)監(jiān)測、實(shí)時評價、實(shí)時預(yù)報(bào)、實(shí)時預(yù)警于一體，當(dāng)水質(zhì)自動監(jiān)測值與模擬值存在較大誤差且實(shí)測值大于先前三天平均值2倍以上時，監(jiān)控平臺自動發(fā)出水質(zhì)濃度超標(biāo)預(yù)警信息，并推送至管理員手機(jī)信息平臺，從而有效保障了水環(huán)境安全。

 

 

　　課題組在三峽庫區(qū)及其上游流域部署的業(yè)務(wù)化平臺自2014年運(yùn)行以來，每天無間斷持續(xù)運(yùn)行，自動獲取水文監(jiān)測站、氣象監(jiān)測站的水文氣象信息，進(jìn)行未來72小時的水質(zhì)預(yù)報(bào)。據(jù)一份2017年初的資料顯示，自2014年到2017年，平臺共獲得了120余萬條水質(zhì)自動監(jiān)測數(shù)據(jù)，向四川省環(huán)保廳和重慶市環(huán)境科學(xué)研究院等單位累積發(fā)送了水質(zhì)預(yù)報(bào)短信28140條。

 

 

　　同時，太湖流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估預(yù)警平臺目前已集成進(jìn)入江蘇省“1831”平臺支撐太湖流域水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估預(yù)警業(yè)務(wù)化運(yùn)行工作。平臺綜合集成流域水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)源解析、生態(tài)系統(tǒng)災(zāi)變預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)管理等多項(xiàng)技術(shù)，具備了太湖流域水環(huán)境信息查詢、重要風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)管、污染事故應(yīng)急響應(yīng)、累積性風(fēng)險(xiǎn)評估預(yù)警等多項(xiàng)功能。

 

 

　　而在此前，環(huán)境保護(hù)部華東督察局(原環(huán)境保護(hù)部華東督查中心)已經(jīng)利用這套平臺開展太湖流域國控重點(diǎn)污染源總量減排核算、跨省界矛盾協(xié)調(diào)和環(huán)境稽查，大大減輕了野外調(diào)查工作量，有效提高了工作效率。太湖流域重污染區(qū)藍(lán)藻水華風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警子平臺在江蘇省環(huán)保廳實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)化應(yīng)用，該平臺逐日提供未來7日重污染區(qū)總磷、總氮、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)及溶解氧的濃度分布，以及未來3日重污染區(qū)域內(nèi)的葉綠素濃度預(yù)測結(jié)果，并進(jìn)行藍(lán)藻水華預(yù)報(bào)預(yù)警，指導(dǎo)地方政府水華應(yīng)急處置，確保太湖飲用水安全。

 

 

　　而在遼河流域，這套平臺從2010年起就已投入應(yīng)用。遼河流域是我國水污染治理的重點(diǎn)流域，其上游大伙房水庫是遼中平原2000萬人口的飲用水水源地。項(xiàng)目構(gòu)建的遼河流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警技術(shù)平臺包括水環(huán)境污染源管理、水環(huán)境質(zhì)量管理、風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警、水環(huán)境應(yīng)急響應(yīng)、綜合信息服務(wù)等5個子系統(tǒng)，并以流域總平臺為統(tǒng)領(lǐng)，重點(diǎn)構(gòu)建大伙房飲用水水源和沈陽城市水環(huán)境兩個子平臺。在遼河流域?qū)崿F(xiàn)污染源、水環(huán)境質(zhì)量的日常信息管理的基礎(chǔ)上，該平臺在飲用水水源地、城市景觀水體風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等方面得到全面應(yīng)用。

 

 

　　平臺實(shí)現(xiàn)了遼河全流域水環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集與傳輸，飲用水水源地的水質(zhì)安全預(yù)警，市域污染源排放監(jiān)控評估，景觀水體環(huán)境適宜度評估，城市水污染物總量、跨市界通量的監(jiān)控、預(yù)警與評估，流域水環(huán)境信息發(fā)布功能，為遼河流域飲用水水源安全提供了技術(shù)保障，為遼河流域水環(huán)境綜合整治和跨市之間水質(zhì)生態(tài)補(bǔ)償提供了及時高效的信息和技術(shù)服務(wù)支撐，提升了水環(huán)境管理決策的時效性和科學(xué)性。