中德聯(lián)合開(kāi)展遼河流域水生態(tài)調查
遼河流域魚(yú)類(lèi)調查
重點(diǎn)流域水生態(tài)健康報告卡
當前，我國一些地區水環(huán)境質(zhì)量差、水生態(tài)受損重、環(huán)境隱患多等問(wèn)題十分突出，不僅影響和損害群眾健康，也不利于社會(huì )經(jīng)濟持續發(fā)展。為全面改善水環(huán)境，我國出臺了《水污染防治行動(dòng)計劃》，為“十三五”直至2049年的水環(huán)境管理提出了總體目標、工作目標和考核指標，其中明確提出建立流域水生態(tài)功能區體系。
長(cháng)期以來(lái)，我國水環(huán)境保護是按照水功能區來(lái)進(jìn)行水污染控制的，然而這種水污染控制沒(méi)有考慮到水體所屬的陸地單元，已有的區劃由于不能很好地建立陸域自然地理要素和環(huán)境壓力與水環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系，不能滿(mǎn)足水環(huán)境質(zhì)量的改善。在此情況下，基于流域水生態(tài)空間異質(zhì)性，對水環(huán)境管理的單元進(jìn)行科學(xué)的劃定，形成具有水陸一致性及“三水”統一性的管理單元，并制定監測方案、評價(jià)方法、生態(tài)保護目標和管理措施，為落實(shí)“三線(xiàn)”管理提供技術(shù)支持就變得十分必要。
此前，“水體污染控制與治理”科技重大專(zhuān)項的“十一五”課題“流域水生態(tài)功能評價(jià)與分區技術(shù)課題”已經(jīng)開(kāi)展了水生態(tài)功能分區理論和方法研究，但是課題最后僅僅形成了重點(diǎn)流域的分區方案，尚未形成全國分區方案以及分區管理體系，尚不能支撐全國流域水質(zhì)目標管理策略的實(shí)施。
為此，“十二五”課題“流域水生態(tài)保護目標制定技術(shù)”確定以構建全國流域水生態(tài)功能分區管理技術(shù)體系為目標，針對全國分區方案尚未形成、水生態(tài)保護目標制定和功能區適應性管理技術(shù)薄弱等問(wèn)題，提出了全國水生態(tài)功能區劃分方案，建立了“功能區劃分-健康評價(jià)-生態(tài)目標制定-管理決策”的分區管理技術(shù)體系。
構建全國水生態(tài)功能分區方案，支撐全國水污染防治工作
我國將水體劃分為保護區、飲用水源區、工業(yè)用水區、農業(yè)用水區、漁業(yè)用水區、景觀(guān)娛樂(lè )用水區和過(guò)渡區等功能區，根據相應功能來(lái)確定環(huán)境質(zhì)量目標，依據水功能區進(jìn)行水污染控制。然而，以水功能區進(jìn)行污染防治只是一種污染控制階段的管理方式，割裂了陸水相互關(guān)系以及“水資源、水環(huán)境和水生態(tài)”系統特征。構建全國水生態(tài)功能分區方案，是將我國水環(huán)境管理推進(jìn)到流域生態(tài)保護與恢復階段、建立我國水環(huán)境精細化管理體系的基礎。
據課題組相關(guān)負責人介紹，針對全國水生態(tài)功能分區，課題組收集和構建了全國從二十世紀五十年代以來(lái)魚(yú)類(lèi)、兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物、大型水生植物以及貝類(lèi)共5個(gè)類(lèi)群生物數據庫，開(kāi)展了全國水生態(tài)空間格局分布規律研究，進(jìn)一步明確了國家尺度上的水生態(tài)影響因素。
在“十一五”課題典型流域三級分區方案成果的基礎上，“十二五”課題構建了基于流域單元、行政區單元相耦合的全國分區框架體系，并綜合統一性、等級性和尺度、區域共軛以及綜合性和主導性原則，提出了影響水生生物地理分布格局的降水、年內月降水極差、積溫、海拔等分區指標，最終建立起一套基于水生態(tài)數據集構建及空間異質(zhì)性分析、水生態(tài)功能分區指標篩選、水陸一致性的定量劃分、壓力-狀態(tài)水生態(tài)評價(jià)的全國水生態(tài)功能一、二級分區方法。負責人告訴筆者，這一工作為全國水生態(tài)功能區管理奠定了基礎。
典型流域小尺度分區單元劃分是課題組面臨的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。據介紹，課題組分別以遼河、太湖作為河流型和湖泊型流域的典型案例，從兩種類(lèi)型流域特征出發(fā)，在水生態(tài)離散型指標空間插值、水生境分類(lèi)、保護物種生境識別、水生態(tài)功能判別和小尺度水陸一體化生境單元劃分等技術(shù)上取得了突破，并對遼河、太湖兩個(gè)典型流域的水生態(tài)健康、水生環(huán)境質(zhì)量和水生態(tài)功能進(jìn)行了評價(jià)。課題組因此提出了河流型流域、湖泊型流域的四級分區指標，即河道類(lèi)型、水文條件、河岸土地利用、水化學(xué)特征，以及基于生境類(lèi)型的四級分區方法。在提出了四級分區方法后，課題組進(jìn)一步完成了遼河流域、太湖流域的水生態(tài)功能四級分區方案，為兩個(gè)流域的精細化管理提供了技術(shù)支持。在這些研究的基礎上，課題組完成了《河流型流域水生態(tài)功能分區技術(shù)規范》《湖泊型流域水生態(tài)功能分區技術(shù)規范》等建議稿。
2015年，在環(huán)境保護部水環(huán)境管理司組織下，課題組完成了全國水生態(tài)功能分區方案、典型流域水生態(tài)功能分區方案以及全國控制單元劃分方案的整合，最終形成了全國流域水生態(tài)環(huán)境功能分區方案，包括10個(gè)生態(tài)流域區、338個(gè)水生態(tài)控制區和1784個(gè)水環(huán)境控制單元。分區方案還得到了環(huán)境保護部的采納應用，這一全國水生態(tài)功能分區方案已經(jīng)應用于環(huán)境保護部流域國控斷面設置、優(yōu)先控制單元選擇、水污染防治工作方案編制、水質(zhì)達標考核、“十三五”流域水污染防治規劃等管理工作。
負責人表示：“這一課題突破了全國水生態(tài)空間異質(zhì)性識別、水生態(tài)功能判別和河湖流域四級分區劃分等關(guān)鍵技術(shù)，完成了全國水生態(tài)功能分區方案和遼河、太湖流域的四級分區方案，支撐了全國水污染防治工作。”
構建水生態(tài)系統健康評價(jià)方法，完成全國重點(diǎn)流域水生態(tài)健康報告卡
生態(tài)系統健康的研究，興起于二十世紀八十年代中期的北美，隨著(zhù)人們對生態(tài)系統服務(wù)功能認識的逐漸深入和對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，生態(tài)系統健康狀況受到越來(lái)越多的關(guān)注，對生態(tài)系統健康進(jìn)行評價(jià)和研究具有重要的應用價(jià)值。當前，國內外許多學(xué)者和研究機構都在進(jìn)行有關(guān)確定水生態(tài)系統健康評價(jià)指標體系方面的研究。據介紹，此前我國的水生態(tài)系統健康評價(jià)還處于實(shí)驗和摸索階段，尚未形成一套成熟的方法。
為此，針對我國水生態(tài)健康評價(jià)和水質(zhì)目標管理的需求，“水體污染控制與治理”科技重大專(zhuān)項在“十一五”和“十二五”期間分別設置了兩個(gè)專(zhuān)題，在遼河、 松花江、海河、淮河、東江、黑河、太湖、巢湖、滇池、洱海10個(gè)流域開(kāi)始了水生態(tài)長(cháng)期調查監測和健康評估研究工作，基本構建了適合我國流域的水生態(tài)健康評價(jià)指標體系、評價(jià)方法和信息平臺。
據課題組負責人介紹，水生態(tài)健康評價(jià)指標體系包括水體基本理化（溶解氧、電導率、揮發(fā)酚、高錳酸鹽指數、5日生化需氧量）、營(yíng)養鹽（總氮，總磷，氨氮）、藻類(lèi)（物種豐富度、香農-維納多樣性指數、伯杰-帕克指數、生物完整性指數）、大型底棲動(dòng)物（物種豐富度、EPT類(lèi)群比例、敏感指數、伯杰-帕克指數）和魚(yú)類(lèi)（物種豐富度、香農-維納多樣性指數、伯杰-帕克指數、生物完整性指數）等5個(gè)方面，共21項指標。流域的水生態(tài)健康評價(jià)包括水體類(lèi)型劃分、水生態(tài)調查、評價(jià)指標計算、評價(jià)閾值確定與標準化、樣點(diǎn)的健康得分計算、流域的健康得分計算等技術(shù)環(huán)節。其中，樣點(diǎn)和流域的健康得分均采用多指標綜合計算方法。流域健康綜合得分的范圍為0到1，根據流域健康綜合得分平均設定5個(gè)健康等級，包括“優(yōu)”、“良”、“一般”、“差”和“極差”。
基于所建立的評價(jià)方法，本課題組與“重點(diǎn)流域水生態(tài)功能三級和四級分區研究”課題組共同開(kāi)展了10個(gè)重點(diǎn)流域水生態(tài)系統健康評價(jià)，完成了我國重點(diǎn)流域水生態(tài)健康報告卡。
課題結果表明，我國流域健康綜合評價(jià)的平均得分為0.46，其健康狀態(tài)處于一般等級，水生態(tài)系統退化嚴重，整體狀況堪憂(yōu)。在所選的10個(gè)重點(diǎn)流域水生態(tài)系統健康評價(jià)的具體表現上，相關(guān)負責人介紹說(shuō)：“在所選取的10個(gè)流域中，洱海全流域綜合評估平均得分為0.67，生態(tài)系統健康整體呈‘良好’狀態(tài)；松花江、遼河、淮河、東江、太湖、巢湖、滇池水生態(tài)系統健康整體呈‘一般’狀態(tài)；黑河全流域水生態(tài)系統健康整體上呈‘差’狀態(tài)，海河流域健康狀況呈現‘極差’狀態(tài)。”
他說(shuō)：“報告卡全面揭示了我國水環(huán)境質(zhì)量改善與水生態(tài)保護狀況，提升了老百姓對水環(huán)境質(zhì)量改善的認知，對加快形成以水生態(tài)健康保護為核心的水環(huán)境管理體系起到了支撐作用。”
突破生態(tài)閾值確定等技術(shù)，形成以物種及其生境要素指標為核心的目標確定技術(shù)
以水生生物物種及其生境要素指標為核心的目標確定技術(shù)，是課題組在目標確定技術(shù)方面取得的一大進(jìn)展，課題組相關(guān)負責人說(shuō)：“這一成果彌補了我國長(cháng)期以來(lái)水生生物及其生境型管理指標和目標不足問(wèn)題。”
課題組針對水生態(tài)功能保護需求，撰寫(xiě)的《水生態(tài)保護目標制定技術(shù)指南》建議稿，依據水生態(tài)結構功能完整性和生態(tài)系統層次性，提出要以物種、群落和生態(tài)系統3個(gè)層面組成水生態(tài)保護目標體系，并且在保護物種篩選、群落目標指標確定、流域土地開(kāi)發(fā)利用閾值計算等技術(shù)上取得了進(jìn)展。
據介紹，在保護物種篩選方面，課題組針對瀕危種、旗艦種、特有種、傘護種和指示種等需要特殊保護的物種、具有保護意義和管理價(jià)值的物種，總結出了瀕危指數、特有種指數、傘護種指數、耐污值和保護物種篩選等關(guān)鍵技術(shù)方法。課題組還得出了適合我國不同流域的瀕危種、旗艦種、特有種、傘護種和指示種等定量篩選標準和方法，并以此開(kāi)展了保護物種敏感性評估，形成了水生生物保護物種篩選技術(shù)體系。負責人表示，這些關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)體系的形成，為功能區保護物種識別提供了技術(shù)支持。
在遼河流域，課題組開(kāi)展了以環(huán)境壓力響應關(guān)系為基礎的群落指標適用性評估，最終確定了太子河流域上游功能區的需要保護的群落指標及保護程度，如魚(yú)類(lèi)香農-威納多樣性指數的保護程度需達到0.9以上，至此，課題組在空間參照點(diǎn)位法、壓力梯度響應法、模型預測法等生態(tài)群落指標閾值確定技術(shù)上取得了突破。
“通過(guò)環(huán)境壓力響應關(guān)系為基礎的群落指標適用性評估，我們提出了適應不同功能要求的生物群落指標目標，從生物多樣性指數和生物評價(jià)指數等7個(gè)方面，構建了我國水生生物群落型指標體系。”課題組負責人說(shuō)。
據了解，課題組還通過(guò)研究生境要素與水生生物的累積分布曲線(xiàn)和拐點(diǎn)識別，建立了基于野外數據的生境要素閾值制定技術(shù)，制定了土地利用、電導率和TDS等的生態(tài)保護閾值，補充完善了地表水環(huán)境質(zhì)量標準中的生境要素指標。
例如，課題組在典型流域運用生境要素閾值制定技術(shù)來(lái)確定保護敏感物種和群落的環(huán)境因子控制范圍。通過(guò)研究土地利用類(lèi)型和關(guān)鍵水質(zhì)污染因子與魚(yú)類(lèi)、大型底棲動(dòng)物和著(zhù)生藻類(lèi)物種和群落的累積分布曲線(xiàn)和拐點(diǎn)識別，課題組發(fā)現，當農業(yè)用地比例控制在25%以?xún)?，城鎮用地控制?%以?xún)葧r(shí)，可以保護絕大多數的敏感物種。
形成水生態(tài)功能分區管理技術(shù)體系，為功能區管理提供政策保障
針對水生態(tài)功能區管理政策制定的問(wèn)題，課題組全面回顧了我國水環(huán)境管理政策體系及其演變過(guò)程，并評估了我國水環(huán)境管理政策實(shí)施效果，在國家層面和流域層面開(kāi)展了水生態(tài)功能區管理政策有效性分析，構建了我國實(shí)施水生態(tài)功能分區管理的政策體系。在以上分析的基礎上，課題組提出了“關(guān)于將‘流域水生態(tài)功能區管理’納入《中華人民共和國水污染防治法》的建議”，這一建議也成為2015年的提案，提交給了全國人民代表大會(huì )。
據課題負責人介紹，課題組通過(guò)研究水生態(tài)功能區的目標和健康狀態(tài)，針對不同功能區，建立了以管理目標、實(shí)施、監測、績(jì)效考核為核心步驟的功能區適應性管理方法。他說(shuō)：“我們根據功能區的目標和健康狀態(tài)，構建了功能區管理決策模型，并且提出了不同類(lèi)型功能區的環(huán)境管理要求，形成了流域水生態(tài)功能分區管理策略。這些成果都可以為地方水生態(tài)保護與恢復管理決策提供技術(shù)支撐。”
課題組以遼河、贛江流域為示范區，完成了流域水生態(tài)功能區管理的政策示范。據了解，課題組形成了《流域水生態(tài)功能區管理綜合決策技術(shù)指南》《流域水生態(tài)功能區管理的監測評估技術(shù)指南》建議稿。其中，制訂了流域水生態(tài)功能區管理辦法，提出區域性生態(tài)補償機制和將水生態(tài)保護目標納入水環(huán)境管理的財政分配制度，并建立了一套基于流域水生態(tài)保護責任的考核機制。
開(kāi)展水生態(tài)功能區管理示范應用，支持贛江流域水生態(tài)功能保護與恢復
贛江流域位于長(cháng)江流域江西省境內，是一個(gè)水生態(tài)狀況良好、生態(tài)功能保護要求較高的流域。據介紹，課題組結合贛江流域豐水型特點(diǎn)，建立了適用于贛江流域生態(tài)功能分區指標體系，提出了贛江流域一級至四級分區方案。
課題組在開(kāi)展了贛江流域水生態(tài)全面調查、水生態(tài)健康和水生態(tài)功能評估后發(fā)現，贛江流域水生態(tài)處于亞健康-健康的狀態(tài)，對此課題組負責人說(shuō)：“結合保護物種的潛在分布、社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展和污染壓力等條件，我們確定了贛江流域120個(gè)四級區的水生態(tài)保護目標。”
在管理體制、政策協(xié)調和法律保障等方面，課題組研究了贛江流域水生態(tài)功能分區管理實(shí)施機制。在對贛江流域地方政府主導的政策適應性與有效性進(jìn)行評估后，課題組提出了功能區管理的政府職責分配方案以及包括關(guān)鍵環(huán)境政策抓手、政策互補措施、政策約束考核機制、經(jīng)濟杠桿等的分區管理政策體系，并且制定了贛江流域水生態(tài)功能區管理辦法，建立了適合我國南方豐水型流域管理體制的政策保障機制。
課題組負責人說(shuō)：“課題成果已經(jīng)被江西省政府所采納，《江西省水污染防治行動(dòng)計劃》總體方案中明確提出了‘開(kāi)展贛江流域水生態(tài)功能分區試點(diǎn)’。在《江西省自然保護區建設與發(fā)展規劃（2012-2030年）》中，江西省還專(zhuān)門(mén)針對贛江等河流的生態(tài)系統及水生生物保護加大了規劃設置力度，在贛江流域內新增了吉安鰣魚(yú)、仙女湖、桃江刺鲃產(chǎn)卵場(chǎng)、濊水特有魚(yú)類(lèi)、上猶江水庫鰕鯱魚(yú)產(chǎn)卵場(chǎng)等8處自然保護區。”
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