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流域水环境风险评估再添新助力

发布时间:2018-02-12 16:34  来源:中国环境报   浏览量:

研究人员对沉积物界面水进行采样。

湖泊生态系统灾变预警三维模型

项目组研发了金属生物效应预测模型,获得了50种以上金属的生物毒性值和风险阈值。

▲ 项目组从武警部队调用冲锋舟对突发水环境事故进行风险评估。

自1993年以来,我国已发生近3万起突发环境事件,重、特大突发环境事件1000多起,其中约53%是水污染事故。2005年11月松花江发生硝基苯重大水污染事件,导致哈尔滨市中断供水,数百万居民生产生活受到影响,经济损失巨大,并产生一系列跨省、跨国环境问题;同年12月,广东省北江镉污染事件导致下游10余万人无法从北江取水。此外,在一些湖泊、大型水库及河口,由于氮磷营养盐大量积累,引发蓝藻水华灾害,同样带来较严重的水环境问题。如2007年5月太湖蓝藻事件,几乎使无锡市供水系统陷入瘫痪。然而,相对于日益严峻的水环境风险防范形势,我国水环境风险的监控预警能力仍然薄弱,监控预警机制尚未建立。现有的水环境监测体系缺乏必要的风险管理机制,不能有效支撑水环境监控预警等风险管理的需求。

针对这些突出问题,在分区、分类、分级、分期的流域水环境管理理念指导下,水专项“流域水环境风险评估与预警技术研究和示范项目”(以下简称“项目”)以流域水生态分区及控制单元划分为基础,充分利用流域水环境质量监测与污染源监测信息,开展污染源监管与风险评估技术、流域水环境风险评估方法、流域水环境预警技术、流域水环境管理平台技术等研究,建立并完善流域水环境管理技术体系,为构建国家、流域水环境管理决策平台,提高水环境管理水平以及促进水环境管理机制转变提供了科技支撑。

项目选择了太湖、辽河、三峡库区和松花江跨界河流4个示范流域,设计开发稳定、高效的流域水环境风险评估及预警信息系统。在示范区系统建设及运行经验基础上,结合流域水环境风险管理体系及预警管理体系研究成果,再制定国家级流域水环境风险评估、风险管理及水环境风险预警相关标准、规范,构筑国家级流域水环境风险评估及预警平台。

项目有三大研究方向:完善常规的流域水环境质量评估技术;建立流域水环境风险评估与预警技术;建立流域水环境风险评估与预警技术平台并进行业务化应用。课题组的目标是:到2020 年,研发流域水环境风险评估与预警关键技术,形成中国特色的流域水环境风险评估与预警技术体系,并在重点流域开展技术集成、综合示范及业务化运用,完善现有的流域水环境管理技术,逐步引导流域水环境管理理念创新,提升流域水环境管理能力,为我国流域水质目标管理和风险管理技术体系提供支撑。

自2012年项目实施至今,已取得了多项重要进展。

建立流域突发性水环境风险快速模拟与应急技术体系,纳入国家环境标准制定计划

当前,我国流域突发性水污染事故屡有发生。事故发生后,快速、科学评估污染事故对生态系统和人体健康的风险,确立基于保护生态系统或饮用水安全为目的的污染事故特征污染物应急控制阈值,进而采取科学、有效的污染事故应急处置技术,对于正确处理处置突发性水污染事故具有重要意义。

项目为此开展了流域水环境风险源识别技术、风险监控预警技术、风险快速模拟技术、风险评估技术以及风险应急处置技术等突发性水环境风险管理技术研究,初步建立流域突发性水环境风险评估预警技术体系,部分成果已经纳入国家环境标准制修订计划,为流域水环境应急管理提供了技术支持。

对于三峡库区而言,这是一个从无到有、从有到优的改变。三峡库区及上游水环境安全不仅关系到库区周边湖北省和重庆市20个区县人民的生产生活,也关系到长江中下游和南水北调沿线几亿人的用水安全。课题组历经三年时间,构建了具有动力学机理的、引入高效能计算技术的“空-地-水”一体化水环境模型体系,实现了两小时内预测三峡库区水体20米精度内未来两天水环境变化趋势,5分钟内模拟预测突发事故未来两天内的演进过程,实现了对三峡库区水环境风险的高精度、高效率评估与预警。

项目建立的流域水环境突发性风险源识别技术,涵盖了水环境风险源的调查辨识、分级和标准、定性定量评估等技术内容。项目构建的流域水环境突发性环境风险快速模拟技术,是在满足不同地区对流域水环境风险模拟预测需要上,研究流域突发性水污染事故风险的预测方法,建立能同时应用于资料缺乏地区和资料详实地区的流域突发性水环境风险应急模拟预测模型体系、突发性风险模拟模型参数库和风险模拟模型软件。项目提出一套基于维护水生生态系统健康的突发性水污染事故应急生态风险评估方法,确定突发性水污染事故风险分级以及风险表征方法,为进一步加强管理提供了依据。

同时,项目完成六类120种典型危险化学品对土壤及水体污染的应急控制技术研究,提出应急控制预案,并以典型污染物为例进行了技术研发、应急措施预案的详细说明。考查了应急措施的二次污染和应急处理的时效性,在应急方案研究基础上编写了应急处理研究报告及技术指南手册。研究成果为建立水环境事故定性、定量的应急处理体系,支撑危险化学品事故水污染应急处理提供了理论依据。

突破关键技术,建立流域水环境累积性环境风险评估与预警技术体系

湖泊富营养化是我国主要环境问题之一,湖泊蓝藻水华暴发直接影响到湖泊饮用水源的安全。项目集成开发了太湖流域水环境污染源管理、水环境质量管理、水环境风险评估预警及水环境应急响应等子系统,构建了太湖流域以及重污染区、河网区、湖荡区3个专题的水环境风险评估和预警技术平台。该平台在太湖流域实现污染源、水环境质量的日常信息管理的基础上,在水华预警、跨界水污染纠纷调处等方面得到全面应用。

项目围绕累积性环境风险内涵与管理需求,借鉴欧美等发达国家生态风险评估的方法和技术流程,针对水生态健康,着眼于危害识别、暴露评估、效应评估、风险表征和风险预警等主要环节,突破了一系列关键技术,包括流域水生态风险识别技术,原位被动采样技术,金属毒性效应预测模型和野外实际样品污染物毒性效应识别技术,重金属水生态联合风险表征和等级划分技术,水生态系统灾变风险预警模型等,初步构建了适合我国区域特点的流域水环境风险评估与预警技术框架和体系。

流域水生态风险识别技术

针对水体中重金属和持久性有机污染等风险因子难以通过化学检测的方法评估其潜在毒性的问题,研究风险识别技术,包括危险物质识别、危险设施(设备)识别、危险生产工艺识别、危险功能单元识别、危险类别识别、重大危险源识别、风险评价工作等级识别、风险评价范围识别等8项内容;建立基于暴露—响应过程分析的对风险受体对风险源暴露途径过程识别技术;基于生物标志物作为敏感的生物效应“早期预警”工具,建立特异性、敏感性、快速指示水体重金属污染对生物体的影响的风险识别技术。

【责任编辑:春晓】

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