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　　針對這些突出問(wèn)題，在分區、分類(lèi)、分級、分期的流域水環(huán)境管理理念指導下，水專(zhuān)項“流域水環(huán)境風(fēng)險評估與預警技術(shù)研究和示范項目”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“項目”)以流域水生態(tài)分區及控制單元劃分為基礎，充分利用流域水環(huán)境質(zhì)量監測與污染源監測信息，開(kāi)展污染源監管與風(fēng)險評估技術(shù)、流域水環(huán)境風(fēng)險評估方法、流域水環(huán)境預警技術(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)境管理機制轉變提供了科技支撐。

 

 

　　項目選擇了太湖、遼河、三峽庫區和松花江跨界河流4個(gè)示范流域，設計開(kāi)發(fā)穩定、高效的流域水環(huán)境風(fēng)險評估及預警信息系統。在示范區系統建設及運行經(jīng)驗基礎上，結合流域水環(huán)境風(fēng)險管理體系及預警管理體系研究成果，再制定國家級流域水環(huán)境風(fēng)險評估、風(fēng)險管理及水環(huán)境風(fēng)險預警相關(guān)標準、規范，構筑國家級流域水環(huán)境風(fēng)險評估及預警平臺。

 

 

　　項目有三大研究方向：完善常規的流域水環(huán)境質(zhì)量評估技術(shù);建立流域水環(huán)境風(fēng)險評估與預警技術(shù);建立流域水環(huán)境風(fēng)險評估與預警技術(shù)平臺并進(jìn)行業(yè)務(wù)化應用。課題組的目標是：到2020 年，研發(fā)流域水環(huán)境風(fēng)險評估與預警關(guān)鍵技術(shù)，形成中國特色的流域水環(huán)境風(fēng)險評估與預警技術(shù)體系，并在重點(diǎn)流域開(kāi)展技術(shù)集成、綜合示范及業(yè)務(wù)化運用，完善現有的流域水環(huán)境管理技術(shù)，逐步引導流域水環(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)目標管理和風(fēng)險管理技術(shù)體系提供支撐。

 

 

　　自2012年項目實(shí)施至今，已取得了多項重要進(jìn)展。

 

 

　　建立流域突發(fā)性水環(huán)境風(fēng)險快速模擬與應急技術(shù)體系，納入國家環(huán)境標準制定計劃

 

 

　　當前，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)系統和人體健康的風(fēng)險，確立基于保護生態(tài)系統或飲用水安全為目的的污染事故特征污染物應急控制閾值，進(jìn)而采取科學(xué)、有效的污染事故應急處置技術(shù)，對于正確處理處置突發(fā)性水污染事故具有重要意義。

 

 

　　項目為此開(kāi)展了流域水環(huán)境風(fēng)險源識別技術(shù)、風(fēng)險監控預警技術(shù)、風(fēng)險快速模擬技術(shù)、風(fēng)險評估技術(shù)以及風(fēng)險應急處置技術(shù)等突發(fā)性水環(huán)境風(fēng)險管理技術(shù)研究，初步建立流域突發(fā)性水環(huán)境風(fēng)險評估預警技術(shù)體系，部分成果已經(jīng)納入國家環(huán)境標準制修訂計劃，為流域水環(huán)境應急管理提供了技術(shù)支持。

 

 

　　對于三峽庫區而言，這是一個(gè)從無(wú)到有、從有到優(yōu)的改變。三峽庫區及上游水環(huán)境安全不僅關(guān)系到庫區周邊湖北省和重慶市20個(gè)區縣人民的生產(chǎn)生活，也關(guān)系到長(cháng)江中下游和南水北調沿線(xiàn)幾億人的用水安全。課題組歷經(jīng)三年時(shí)間，構建了具有動(dòng)力學(xué)機理的、引入高效能計算技術(shù)的“空-地-水”一體化水環(huán)境模型體系，實(shí)現了兩小時(shí)內預測三峽庫區水體20米精度內未來(lái)兩天水環(huán)境變化趨勢，5分鐘內模擬預測突發(fā)事故未來(lái)兩天內的演進(jìn)過(guò)程，實(shí)現了對三峽庫區水環(huán)境風(fēng)險的高精度、高效率評估與預警。

 

 

　　項目建立的流域水環(huán)境突發(fā)性風(fēng)險源識別技術(shù)，涵蓋了水環(huán)境風(fēng)險源的調查辨識、分級和標準、定性定量評估等技術(shù)內容。項目構建的流域水環(huán)境突發(fā)性環(huán)境風(fēng)險快速模擬技術(shù)，是在滿(mǎn)足不同地區對流域水環(huán)境風(fēng)險模擬預測需要上，研究流域突發(fā)性水污染事故風(fēng)險的預測方法，建立能同時(shí)應用于資料缺乏地區和資料詳實(shí)地區的流域突發(fā)性水環(huán)境風(fēng)險應急模擬預測模型體系、突發(fā)性風(fēng)險模擬模型參數庫和風(fēng)險模擬模型軟件。項目提出一套基于維護水生生態(tài)系統健康的突發(fā)性水污染事故應急生態(tài)風(fēng)險評估方法，確定突發(fā)性水污染事故風(fēng)險分級以及風(fēng)險表征方法，為進(jìn)一步加強管理提供了依據。

 

 

　　同時(shí)，項目完成六類(lèi)120種典型危險化學(xué)品對土壤及水體污染的應急控制技術(shù)研究，提出應急控制預案，并以典型污染物為例進(jìn)行了技術(shù)研發(fā)、應急措施預案的詳細說(shuō)明?？疾榱藨贝胧┑亩挝廴竞蛻碧幚淼臅r(shí)效性，在應急方案研究基礎上編寫(xiě)了應急處理研究報告及技術(shù)指南手冊。研究成果為建立水環(huán)境事故定性、定量的應急處理體系，支撐危險化學(xué)品事故水污染應急處理提供了理論依據。

 

 

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

 

 

　　湖泊富營(yíng)養化是我國主要環(huán)境問(wèn)題之一，湖泊藍藻水華暴發(fā)直接影響到湖泊飲用水源的安全。項目集成開(kāi)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)險評估預警及水環(huán)境應急響應等子系統，構建了太湖流域以及重污染區、河網(wǎng)區、湖蕩區3個(gè)專(zhuān)題的水環(huán)境風(fēng)險評估和預警技術(shù)平臺。該平臺在太湖流域實(shí)現污染源、水環(huán)境質(zhì)量的日常信息管理的基礎上，在水華預警、跨界水污染糾紛調處等方面得到全面應用。

 

 

　　項目圍繞累積性環(huán)境風(fēng)險內涵與管理需求，借鑒歐美等發(fā)達國家生態(tài)風(fēng)險評估的方法和技術(shù)流程，針對水生態(tài)健康，著(zhù)眼于危害識別、暴露評估、效應評估、風(fēng)險表征和風(fēng)險預警等主要環(huán)節，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，包括流域水生態(tài)風(fēng)險識別技術(shù)，原位被動(dòng)采樣技術(shù)，金屬毒性效應預測模型和野外實(shí)際樣品污染物毒性效應識別技術(shù)，重金屬水生態(tài)聯(lián)合風(fēng)險表征和等級劃分技術(shù)，水生態(tài)系統災變風(fēng)險預警模型等，初步構建了適合我國區域特點(diǎn)的流域水環(huán)境風(fēng)險評估與預警技術(shù)框架和體系。

 

 

　　流域水生態(tài)風(fēng)險識別技術(shù)

 

 

　　針對水體中重金屬和持久性有機污染等風(fēng)險因子難以通過(guò)化學(xué)檢測的方法評估其潛在毒性的問(wèn)題，研究風(fēng)險識別技術(shù)，包括危險物質(zhì)識別、危險設施(設備)識別、危險生產(chǎn)工藝識別、危險功能單元識別、危險類(lèi)別識別、重大危險源識別、風(fēng)險評價(jià)工作等級識別、風(fēng)險評價(jià)范圍識別等8項內容;建立基于暴露—響應過(guò)程分析的對風(fēng)險受體對風(fēng)險源暴露途徑過(guò)程識別技術(shù);基于生物標志物作為敏感的生物效應“早期預警”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)險識別技術(shù)。

 

 

　　流域水生態(tài)暴露評價(jià)技術(shù)

 

 

　　針對常規監測水體污染物濃度不能準確反映生物接觸的實(shí)際污染物劑量問(wèn)題，研究有害污染物從污染源排放進(jìn)入環(huán)境到被生物吸收或對生態(tài)受體發(fā)生作用過(guò)程的評價(jià)技術(shù)，從源強分析、遷移過(guò)程分析、轉歸分析、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)險暴露評價(jià)技術(shù)，針對污染物在環(huán)境中的行為特性和生物受體類(lèi)型及行為特征建立了被動(dòng)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系的暴露評價(jià)方法。為更科學(xué)地反應環(huán)境中污染物的真實(shí)暴露風(fēng)險，通過(guò)研發(fā)開(kāi)放水體被動(dòng)采樣裝置、沉積物-水界面交換通量被動(dòng)采樣裝置和沉積物孔隙水被動(dòng)采樣器等一系列被動(dòng)采樣裝置，建立了以原位被動(dòng)采樣技術(shù)為主體的流域水環(huán)境典型有機污染物的生態(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)系統進(jìn)行更科學(xué)、更有效的暴露評估。

 

 

　　流域水生態(tài)效應評價(jià)技術(shù)

 

 

　　為在實(shí)際生態(tài)系統中，更準確解決多類(lèi)物種，多暴露途效應表征的困難，研發(fā)了用于預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)結構或理化性質(zhì)預測污染物毒性效應的結構-活性效應模型(QSAR)用于生物個(gè)體水平效應評價(jià)，集成了種群繁殖力模型、預測矩陣模型、蒙特卡羅模擬等種群水平效應評價(jià)技術(shù)，集成和完善了物種敏感度曲線(xiàn)法、高斯非參數概率密度模型等生態(tài)系統水平效應評價(jià)技術(shù)。通過(guò)對重金屬污染物毒性信息開(kāi)展深入研究，首次發(fā)現了金屬理化要素與生物毒性之間的顯著(zhù)相關(guān)性，研發(fā)了金屬生物效應預測模型，獲得了50種以上金屬的生物毒性值和風(fēng)險閾值;構建了含生物可利用性測定的沉積物毒性評價(jià)概念模型，結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(jià)方法，為科學(xué)、有效評估流域水生態(tài)效應提供了有益補充。

 

 

　　項目對太湖流域開(kāi)展生態(tài)風(fēng)險評估工作，繪制了生態(tài)風(fēng)險分區圖，對多環(huán)芳烴、有機氯農藥、8種典型重金屬等主要累積性污染源進(jìn)行了基于分區的生態(tài)風(fēng)險評估。項目針對目前亟需解決的復合污染風(fēng)險評估問(wèn)題，以潛在受影響物種百分比來(lái)嘗試表征研究區域內物種可能受到危害的比例，建立了重金屬復合污染的水生態(tài)聯(lián)合風(fēng)險表征和等級劃分技術(shù)。

 

 

　　項目基于生態(tài)系統能質(zhì)理論，研發(fā)了水生態(tài)系統突變風(fēng)險預警技術(shù)，初步建立湖泊生態(tài)系統災變預警模型。該模型在太湖開(kāi)展示范應用，綜合分析了太湖1960~2013年期間水質(zhì)、水生態(tài)變化規律，發(fā)現了災變發(fā)生的關(guān)鍵時(shí)間節點(diǎn)、早期信號和災變閾值。研究成果表明，太湖生態(tài)系統兩次災變均是沉水植物先衰亡，次年出現藻類(lèi)暴發(fā)，且TP不是沉水植物衰亡的關(guān)鍵驅動(dòng)因子。沉水植物消亡使得藻類(lèi)失去競爭營(yíng)養鹽的對手，沉積物再懸浮和沉水植物死亡后營(yíng)養鹽釋放，促使湖泊水體營(yíng)養鹽濃度升高，為藻類(lèi)暴發(fā)提供重要鋪墊。綜合評價(jià)所得的災變時(shí)間節點(diǎn)與各湖泊的重大災變歷史事件發(fā)現，閾值可提前1年左右預警生態(tài)系統災變現象。項目運用這一災變預警模型，對國內幾個(gè)重要湖泊(滇池、巢湖、洱海和撫仙湖)生態(tài)系統狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)，為我國的水環(huán)境風(fēng)險管理提供了有力的技術(shù)支撐。

 

 

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

 

 

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

 

 

　　三峽、太湖的工作只是項目的一個(gè)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、有效保障流域水環(huán)境安全提供重要決策，項目借鑒歐美等發(fā)達國家經(jīng)驗，研究技術(shù)體系方法、流程之間的系統接口，實(shí)現了示范區各類(lèi)數據庫建設及接口設計與開(kāi)發(fā)。在此基礎上，課題組構建出了一套完整的流域水環(huán)境風(fēng)險評估與預警技術(shù)體系及平臺，并在示范流域成功實(shí)現業(yè)務(wù)化運行。

 

 

　　三峽庫區水環(huán)境風(fēng)險評估與預警技術(shù)平臺，按照“一個(gè)體系、一張網(wǎng)、一張圖、一個(gè)表、一個(gè)流程”的技術(shù)思路構建了應急指揮信息系統需求設計方案，開(kāi)發(fā)了應急指揮系統和現場(chǎng)單兵系統，實(shí)現了“看得見(jiàn)、調得動(dòng)”的水污染事件應急決策系統。

 

 

　　這套業(yè)務(wù)化平臺集水質(zhì)監測、實(shí)時(shí)評價(jià)、實(shí)時(shí)預報、實(shí)時(shí)預警于一體，當水質(zhì)自動(dòng)監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(shí)，監控平臺自動(dòng)發(fā)出水質(zhì)濃度超標預警信息，并推送至管理員手機信息平臺，從而有效保障了水環(huán)境安全。

 

 

　　課題組在三峽庫區及其上游流域部署的業(yè)務(wù)化平臺自2014年運行以來(lái)，每天無(wú)間斷持續運行，自動(dòng)獲取水文監測站、氣象監測站的水文氣象信息，進(jìn)行未來(lái)72小時(shí)的水質(zhì)預報。據一份2017年初的資料顯示，自2014年到2017年，平臺共獲得了120余萬(wàn)條水質(zhì)自動(dòng)監測數據，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)預報短信28140條。

 

 

　　同時(shí)，太湖流域水環(huán)境風(fēng)險評估預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)險評估預警業(yè)務(wù)化運行工作。平臺綜合集成流域水生態(tài)風(fēng)險分區、風(fēng)險源解析、生態(tài)系統災變預警、風(fēng)險管理等多項技術(shù)，具備了太湖流域水環(huán)境信息查詢(xún)、重要風(fēng)險源監管、污染事故應急響應、累積性風(fēng)險評估預警等多項功能。

 

 

　　而在此前，環(huán)境保護部華東督察局(原環(huán)境保護部華東督查中心)已經(jīng)利用這套平臺開(kāi)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)調和環(huán)境稽查，大大減輕了野外調查工作量，有效提高了工作效率。太湖流域重污染區藍藻水華風(fēng)險預警子平臺在江蘇省環(huán)保廳實(shí)現了業(yè)務(wù)化應用，該平臺逐日提供未來(lái)7日重污染區總磷、總氮、氨氮、高錳酸鹽指數及溶解氧的濃度分布，以及未來(lái)3日重污染區域內的葉綠素濃度預測結果，并進(jìn)行藍藻水華預報預警，指導地方政府水華應急處置，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(wàn)人口的飲用水水源地。項目構建的遼河流域水環(huán)境風(fēng)險評估與預警技術(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)險評估與預警、水環(huán)境應急響應、綜合信息服務(wù)等5個(gè)子系統，并以流域總平臺為統領(lǐng)，重點(diǎn)構建大伙房飲用水水源和沈陽(yáng)城市水環(huán)境兩個(gè)子平臺。在遼河流域實(shí)現污染源、水環(huán)境質(zhì)量的日常信息管理的基礎上，該平臺在飲用水水源地、城市景觀(guān)水體風(fēng)險預警等方面得到全面應用。

 

 

　　平臺實(shí)現了遼河全流域水環(huán)境數據的統一采集與傳輸，飲用水水源地的水質(zhì)安全預警，市域污染源排放監控評估，景觀(guān)水體環(huán)境適宜度評估，城市水污染物總量、跨市界通量的監控、預警與評估，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)補償提供了及時(shí)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(shí)效性和科學(xué)性。