研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺(tái) 助力流域水質(zhì)監(jiān)管
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圖為太湖流域（江蘇）水污染物總量監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺(tái)。
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針對(duì)太湖流域（江蘇）主要水污染物總量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)分散、預(yù)警體系不完善、溯源控污能力不足、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與信息管理不集中等問(wèn)題，“十二五”伊始，江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心牽頭，中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院、南京大學(xué)、江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心（江蘇省環(huán)境信息中心）3家高校、研究機(jī)構(gòu)參與，共同申報(bào)了“太湖流域（江蘇）主要水污染物總量監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺(tái)構(gòu)建及示范”課題。課題分屬?lài)?guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)流域水污染防治監(jiān)控預(yù)警技術(shù)與綜合示范主題太湖流域水環(huán)境管理技術(shù)集成綜合示范項(xiàng)目。
目前，這一課題已經(jīng)完成了成果研發(fā)和綜合集成，研究開(kāi)發(fā)了太湖流域（江蘇）主要水污染物總量監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺(tái)，完成了主要水污染物總量監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺(tái)數(shù)據(jù)中心建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控、預(yù)警和溯源三大功能，并在示范區(qū)示范運(yùn)行。
課題以說(shuō)清太湖流域（江蘇）主要水污染物（COD、氨氮、總磷、總氮）風(fēng)險(xiǎn)源排放總量及其在水環(huán)境中的累積性污染為主線(xiàn)，著力開(kāi)展流域內(nèi)主要水污染物總量監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警方面的關(guān)鍵技術(shù)、管理制度研究，包括太湖流域（江蘇）主要水污染物排放風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控體系建設(shè)、主要水污染物排放總量和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、主要水污染物排放總量動(dòng)態(tài)監(jiān)控和評(píng)估系統(tǒng)建設(shè)、主要水污染物累積性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與溯源技術(shù)研究與示范等內(nèi)容，建立流域、區(qū)域和控制單元3級(jí)主要水污染物總量監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺(tái)，在太湖流域（江蘇）范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)90%主要水污染物風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控，在典型匯水通道和入湖河流開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警示范，并將研究成果通過(guò)管理制度與水環(huán)境監(jiān)管、流域水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作并軌運(yùn)行，推動(dòng)相關(guān)評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理平臺(tái)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。
課題最終的研究目標(biāo)，是圍繞太湖流域（江蘇）水污染事故、企業(yè)偷排行為和總量超標(biāo)等突出環(huán)境問(wèn)題，結(jié)合總量減排等環(huán)境管理實(shí)際需求，按控制單元水生態(tài)功能目標(biāo)要求優(yōu)化流域內(nèi)主要水污染物總量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建流域內(nèi)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)控中心，建立主要水污染物總量減排、考核和動(dòng)態(tài)評(píng)估指標(biāo)體系，利用流域主要水污染物排放總量累積性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及示蹤溯源技術(shù)，建立風(fēng)險(xiǎn)源污染及事故管理、湖體主要水污染物監(jiān)控預(yù)警、入湖總量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、污染源主要水污染物排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和企業(yè)偷排示蹤溯源管理平臺(tái)并進(jìn)行示范化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)太湖流域（江蘇）水污染物總量監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的管理目標(biāo)，為加強(qiáng)太湖水污染治理和污染事故防控提供技術(shù)支撐和決策依據(jù)。
研究1
初步建成主要水污染物總量超標(biāo)和累積性風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)
課題以江蘇省太湖流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，以影響太湖流域水環(huán)境安全的主要水污染物排放風(fēng)險(xiǎn)源為研究對(duì)象，按照“風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別與分級(jí)——氮磷排放評(píng)估——超標(biāo)預(yù)測(cè)預(yù)警與管理”的技術(shù)路線(xiàn)，開(kāi)展了流域內(nèi)主要水污染源識(shí)別研究和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查，以主要污染物質(zhì)識(shí)別清單、排放途徑與管理因素、受納水體敏感性3方面要素構(gòu)建水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源與分級(jí)評(píng)估指標(biāo)體系，建立了水污染風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別與分級(jí)方法。
方法建立后，課題組對(duì)太湖流域（江蘇）4889家工業(yè)源企業(yè)與污水處理廠(chǎng)進(jìn)行評(píng)估與分級(jí)，確定重點(diǎn)水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源（一級(jí)水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源）317家，實(shí)現(xiàn)了對(duì)288家重點(diǎn)水污染累積性風(fēng)險(xiǎn)源污染排放狀況的監(jiān)控，監(jiān)控比例達(dá)到91%。同時(shí)，構(gòu)建了基于WEB-GIS（網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)）的太湖流域主要水污染風(fēng)險(xiǎn)源基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)與分級(jí)管理系統(tǒng)，將采集到的數(shù)據(jù)匯總、上傳、整理，并保存在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中，初步實(shí)現(xiàn)了重點(diǎn)水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源的分級(jí)監(jiān)控管理。
同時(shí)，課題組從典型匯水通道主要水污染物通量自動(dòng)監(jiān)測(cè)、主要水污染物總量減排水質(zhì)目標(biāo)考核斷面自動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、基于控制單元的流域主要水污染物總量監(jiān)測(cè)、太湖湖體自動(dòng)監(jiān)測(cè)四大監(jiān)測(cè)體系現(xiàn)狀出發(fā)，分析太湖流域水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，對(duì)不再適應(yīng)需求的斷面進(jìn)行了調(diào)整，新增一批滿(mǎn)足工作及研究要求的監(jiān)測(cè)斷面，逐步建立了流域、區(qū)域和控制單元三級(jí)主要水污染物總量超標(biāo)和累積性風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，最終形成了涵蓋143個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面（點(diǎn)位）的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
研究2
構(gòu)建4個(gè)流域性水環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)控（分）中心，增建10個(gè)太湖湖體浮標(biāo)站
結(jié)合實(shí)際工作需求，目前，課題已在無(wú)錫宜興市（大浦港）構(gòu)建了1個(gè)流域性水環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)控中心，在常州市（丁莊）、無(wú)錫市（直湖港）、無(wú)錫宜興市（陳東港）分別構(gòu)建了1個(gè)質(zhì)控（分）中心。質(zhì)控（分）中心是水質(zhì)自動(dòng)站質(zhì)控管理機(jī)構(gòu)，是省級(jí)質(zhì)控管理的基礎(chǔ)和延伸。主要用于監(jiān)控區(qū)域內(nèi)自動(dòng)站運(yùn)行維護(hù)，管理區(qū)域內(nèi)自動(dòng)站質(zhì)量控制，包括對(duì)運(yùn)營(yíng)商監(jiān)督檢查、質(zhì)控考核、質(zhì)控管理，對(duì)地方監(jiān)測(cè)站技術(shù)指導(dǎo)、聯(lián)合比對(duì)，應(yīng)急污染事故期間的應(yīng)急質(zhì)控以及應(yīng)急監(jiān)測(cè)等。
課題還在太湖湖體中增建了10個(gè)浮標(biāo)式多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)浮標(biāo)站），監(jiān)測(cè)項(xiàng)目一般包括水溫、pH、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、葉綠素和藍(lán)綠藻等，部分站點(diǎn)還增設(shè)了富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目氨氮、總磷的監(jiān)測(cè)。一般監(jiān)測(cè)頻次可設(shè)為每?jī)尚r(shí)或4小時(shí)監(jiān)測(cè)一次，當(dāng)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)狀況明顯變化或發(fā)生污染事故時(shí)，監(jiān)測(cè)頻率也可調(diào)整為連續(xù)監(jiān)測(cè)。
目前，4個(gè)質(zhì)控（分）中心及新建的10個(gè)浮標(biāo)站均正式投入太湖流域運(yùn)行。質(zhì)控（分）中心的建設(shè)，強(qiáng)化了區(qū)域內(nèi)水質(zhì)自動(dòng)站的質(zhì)量管理，整合各級(jí)管理和運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)功能，統(tǒng)一了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和監(jiān)控平臺(tái)，為最大限度發(fā)揮監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的作用提供了保障。浮標(biāo)式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)室手工監(jiān)測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)互相結(jié)合，尤其在藍(lán)藻預(yù)警工作期間，浮標(biāo)式自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警成果為調(diào)水引流、藍(lán)藻打撈、控源截污、湖泛預(yù)警等綜合治理太湖措施的推進(jìn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，且對(duì)水質(zhì)異常情況“早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)報(bào)、早行動(dòng)”意義重大。
研究3
動(dòng)態(tài)監(jiān)控與評(píng)估太湖流域主要水污染物排放總量
課題于2013年開(kāi)展了竺山湖流域的污染現(xiàn)狀調(diào)查，通過(guò)建立污染源端元混合模型和同位素示蹤庫(kù)，運(yùn)用宿主特異性生物標(biāo)志物定性、定量溯源方法，開(kāi)展了氮磷累積性風(fēng)險(xiǎn)溯源分析，建立了面源污染點(diǎn)源化GIS技術(shù)，編制了污染物累積性風(fēng)險(xiǎn)溯源技術(shù)優(yōu)化模型軟件，并進(jìn)行了示范區(qū)內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物溯源分析，解析出示范區(qū)內(nèi)氮、磷營(yíng)養(yǎng)物累積性風(fēng)險(xiǎn)的污染結(jié)構(gòu)、時(shí)空分布特征、關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源。
同時(shí)，課題提出了適用于太湖示范區(qū)的日最大污染負(fù)荷核算方法（TMDL模型），并對(duì)示范區(qū)進(jìn)行面源污染負(fù)荷的核算，擬定了風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警閾值的確定方案，優(yōu)化集成了流域排污總量環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)面源污染的溯源成套技術(shù)、太湖流域（江蘇）面源污染負(fù)荷核算方法、示范區(qū)水污染過(guò)程陸域——水域復(fù)合模型，并進(jìn)行了示范應(yīng)用研究。
在竺山湖湖區(qū)主要水污染物排污總量自動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)體系和河流匯水通道特征水污染物通量自動(dòng)監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建的基礎(chǔ)上，選擇了示范區(qū)內(nèi)的殷村港、漕橋河、太滆運(yùn)河3條重點(diǎn)河流作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，利用其水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站測(cè)得的高錳酸鹽指數(shù)、總氮、總磷、氨氮、流量等數(shù)據(jù)，建立主要水污染物排放總量數(shù)據(jù)的采集和傳輸系統(tǒng)，結(jié)合流域、區(qū)域重大減排治理工程對(duì)主要污染物排放影響，建立了符合流域、區(qū)域、控制單元容量總量控制和功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)管理需求的，以氮磷排放為重點(diǎn)的主要污染物總量核定方法技術(shù)體系，定期以水質(zhì)月報(bào)的形式通報(bào)當(dāng)月河流4項(xiàng)指標(biāo)入湖總量、總量月內(nèi)變化趨勢(shì)。
課題還選擇典型控制單元和主要污染物指標(biāo)為研究對(duì)象，完成了殷村港、漕橋河、太滆運(yùn)河等主要入湖河流典型水質(zhì)及水文響應(yīng)關(guān)系測(cè)試，根據(jù)流域減排量可推求河流入湖水質(zhì)響應(yīng)，反之根據(jù)河流入湖水質(zhì)可推求流域減排總量。建立了符合水生態(tài)功能分區(qū)水質(zhì)目標(biāo)管理的，基于控制單元主要水污染物總量控制與水環(huán)境質(zhì)量響應(yīng)關(guān)系模型，及時(shí)跟蹤新老污染物增減動(dòng)態(tài)變化情況和流域、區(qū)域重大減排治理工程在控制和削減高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、總氮排放情況，通過(guò)模型應(yīng)用，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)警總量減排對(duì)水環(huán)境質(zhì)量變化的影響。同時(shí)完成主要水污染物總量減排動(dòng)態(tài)評(píng)估子系統(tǒng)建設(shè)，系統(tǒng)包含總量排放核定、減排動(dòng)態(tài)評(píng)估、減排績(jī)效評(píng)估和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)分析和系統(tǒng)管理幾個(gè)模塊。
案例
主要污染物監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺(tái)在無(wú)錫、常州運(yùn)行
在以上研究基礎(chǔ)上，課題綜合集成研究成果，研究開(kāi)發(fā)了太湖流域（江蘇）主要水污染物總量監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺(tái)，已完成示范區(qū)三級(jí)功能分區(qū)、控制單元等多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成研究，風(fēng)險(xiǎn)源申報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及主要水污染物總量監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺(tái)數(shù)據(jù)中心建設(shè)，建成集風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控、水環(huán)境監(jiān)測(cè)、總量風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控為一體的示范區(qū)監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)示范區(qū)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)源、環(huán)境質(zhì)量、排污總量的監(jiān)控，并可進(jìn)行總量核定與動(dòng)態(tài)評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)源溯源決策的功能。
平臺(tái)基于WEB-GIS空間展示系統(tǒng)，緊緊圍繞一個(gè)數(shù)據(jù)中心、三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、六大模塊進(jìn)行建設(shè)。一個(gè)數(shù)據(jù)中心，即課題示范平臺(tái)利用分時(shí)異構(gòu)傳輸技術(shù)集成了風(fēng)險(xiǎn)源、水質(zhì)自動(dòng)站、水質(zhì)斷面、總量監(jiān)控、典型入湖河流主要污染物最大日負(fù)荷量等數(shù)據(jù)信息的采集和交換，建成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)4類(lèi)15項(xiàng)，收集的數(shù)據(jù)已超過(guò)15萬(wàn)條。三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即基于研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)源分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、總量監(jiān)控體系構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)、總量預(yù)警閾值標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行篩查和定級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)源總量監(jiān)控預(yù)警、流域總量動(dòng)態(tài)評(píng)估。六大模塊，平臺(tái)由風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、總量動(dòng)態(tài)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)溯源管理、監(jiān)測(cè)月報(bào)、示范區(qū)監(jiān)控六大模塊組成，分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)太湖流域90%以上風(fēng)險(xiǎn)源的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)太湖流域出入湖河流、湖體、15條主要入湖河流實(shí)行總量實(shí)時(shí)監(jiān)控與動(dòng)態(tài)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與溯源等功能。
目前，平臺(tái)已在示范區(qū)（無(wú)錫宜興市、常州市武進(jìn)區(qū)）進(jìn)行了業(yè)務(wù)化運(yùn)行，隨著研究成果的落地應(yīng)用，課題配套同時(shí)形成了《太湖流域（江蘇）水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源分類(lèi)分級(jí)管理辦法（草案）》《太湖流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源超標(biāo)排放預(yù)警通報(bào)制度（草案）》，用于支撐水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源的動(dòng)態(tài)分級(jí)管理；形成了《基于水質(zhì)自動(dòng)站網(wǎng)的典型匯水通道主要水污染物通量監(jiān)測(cè)技術(shù)方案》《太湖湖體自動(dòng)監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建及試運(yùn)行報(bào)告》《江蘇省太湖流域地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位手冊(cè)》等系列管理文本，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)管理；形成了《太湖流域入湖總量核定研究技術(shù)辦法和通報(bào)制度》，并定期對(duì)水污染物累積性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與溯源情況進(jìn)行通報(bào)，指導(dǎo)地方使用部門(mén)操作。
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