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(2012ZX07505-003)“辽河流域水环境安全监控与监测体系建设”课题

发布时间:2016-06-06 编辑:admin 浏览量:1037

 辽河流域水环境安全监控与监测体系建设

 

摘要

 

针对辽河流域污染源自动监控系统及绩效评估尚不完善、水生态监测技术和网络薄弱的现状,应用“十一五”流域水生态功能分区与水质目标管理技术、水环境风险评估与预警技术的研究成果,以铁岭清河、凡河,沈阳蒲河以及辽河流域为主要示范区,开展了辽河流域水环境安全监控与监测体系建设相关技术的研究。搭建起辽河流域水污染物总量监控与减排绩效评估网络、辽河流域水生态监测网络以及辽河流域水环境安全智能监管系统。实现了安全日常防范、水环境风险分区管理、重点行业风险源评估管理及辅助决策支持等多种功能。课题研究成果在省市县三级环境监测及管理部门实现业务化运行,有效提升了辽河流域水环境风险监管能力,为实现水生态功能分区目标管理与水环境健康管理提供技术支撑。

 

一、课题简介

 

辽河流域是我国七大流域之一,辽河全长1390公里,流域面积21.9万平方公里,由西辽河、东辽河以及发源于吉林、内蒙古的招苏台河、条子河等支流在辽宁省境内汇合而成,河流干流主要在辽宁省境内,涵盖铁岭、沈阳、鞍山等8个省辖市和锦州市黑山县等4个县(市)。作为区域社会经济发展的母亲河,辽河在快速的工业化过程中遭到严重污染,近年来综合污染指数一直居全国七大流域前列,是国家“三河三湖”治理的重点流域。同时,由于流域水资源匮乏,供求矛盾突出,过度的水资源开发利用,也加剧了流域水体污染,致使流域水环境功能下降。

随着经济的快速增长,辽河流域面临更大的水环境压力。经过“九五”、“十五”、“十一五”期间的不懈努力,辽河流域水污染得到有效控制,水质得到一定改善,水环境监测管理与技术有了长足进步。但是辽河水质污染依然严重,水质持续改善仍面临巨大挑战。因而针对辽河流域污染源自动监控网络及绩效评估体系尚不完善、水生态监测技术和网络体系薄弱的现状,应用“十一五”流域水生态功能分区与水质目标管理技术、水环境风险评估与预警技术的研究成果,基于水生态功能分区和主要污染物排放管理目标与分配方案,开展了辽河流域水环境安全监控与监测体系建设的研究,形成了动态、智能的辽河流域水环境安全监控与监测体系,为辽河流域水环境管理提供科技支撑和技术示范。具体开展了一下五方面的研究:

一是基于控制单元的辽河流域水污染物总量监控体系构建研究,通过对示范区及辽河流域进行调查、分析、研究,确定清河、凡河、蒲河以及辽河流域污染源监控清单,构建了包含监测点位、监测频次、监测项目的水污染物总量监控网络,实现了由污染源、入河排污口、河流通量监控断面三位一体化的总量监控技术体系,为实现辽河流域科学智能的水污染防治控制提供污染物总量监控依据。二是水污染物总量减排绩效评估体系研究,收集示范区及全辽河流域社会经济发展状况、减排措施、流域水质等各方面历史资料,进行分析,并结合流域特点及影响总量减排的环境因素,依据“压力-状态-响应”模型,采用相关性分析法和变异系数法相耦合的方法,建立了由三大类指标组成的总量减排绩效评估指标体系,为各级政府和管理部门制定污染物总量减排方案提供依据,使各级政府、各部门根据不同情况,有计划、有组织、有目的的实施污染物总量控制,确保污染物总量控制目标落到实处。三是基于水生态功能分区的辽河流域水生态监测体系构建研究,结合“十一五”、“十二五”三级水生态功能分区成果,形成了清河、凡河、蒲河以及全辽河流域水生态健康监测的技术体系,并搭建起集水环境质量—水生态监测—健康评价—自动监测—车载式监测—监测网络与数据共享—质量保证一体化的水生态监测网络,实现示范区智能化监测网络业务化运行。四是辽河流域水环境安全预警体系构建研究,构建水环境风险分区系统;开展水环境安全预警和信息分析体系研究,开展全面的流域展现与评价,构建水环境风险源动态数据库、安全预警综合数据库;开展水环境安全智能监管体系构建研究,建成业务化运行的辽河流域水环境安全预警系统,实现辽河流域水环境安全智能监管。五是水环境监测体系智能化管理研究,开展水环境监测体系智能化管理问题识别分析,水污染物总量监测体系质量保证研究,及水环境监测体系运行保障机制研究,建立程序化、规范化和制度化的水环境监测智能化管理体系,为确保水环境监测网络体系科学有效的运行提供管理支撑。

课题紧密围绕水环境安全监控与监测这一思路,将研究成果在各省、市、县的实际工作中进行应用,开展示范与业务化应用,取得了显著的社会效益、环境效益以及经济效益。并形成导则、标准与技术规范,通过科技创新支撑重点流域水环境质量改善,为流域水环境安全监控与监测、流域水环境安全管理提供技术支撑。课题成果有助于提高辽河流域水环境管理水平,促进流域水环境质量达标,削减因水环境污染造成的经济损失,有利于引导治理和建设资金的合理使用,是对政府决策的科学支持。

 

二、课题成果

1.构建辽河流域水污染物总量监控网络、水污染物总量减排绩效评估及辅助决策支持体系、风险源评估及预警体系

以控制单元-总量监控-减排绩效评估-面源监测-风险评估-体系建设为研究思路,初步构建示范流域总量监控网络,水污染物总量减排绩效评估体系,风险评估及预警体系。

基于控制单元的辽河流域水专项“十一五”技术研究成果,应用总量监测网络体系的研究技术,构建辽河流域点源、面源污染物排放总量、污染物入河总量、控制单元水质考核目标响应于一体的科学有效的辽河流域水污染物总量监控体系,通过水环境质量变化来验证流域、区域、控制单元水污染物总量减排效果,考核地方政府减排任务完成情况。为实现辽河流域科学智能的水污染防治控制提供污染物总量监控依据,服务于主要污染物总量减排和排污许可实施。

在对流域水污染物总量减排影响因素识别和重大环境影响因素筛选的研究基础上,建立流域水污染物总量减排绩效评估指标体系。同时开展流域水污染物总量减排综合评价方法研究,进行流域水污染物总量减排绩效评估的实施工作。构建辽河流域水污染物总量减排绩效评估的辅助决策支持系统,为各级政府、各部门根据不同情况在实施污染物总量控制的过程中,提出科学合理的建议,确保污染物总量控制目标落到实处,从而促进经济、社会与环境的协调发展。

根据“十一五”污染源普查和污染源监测数据库的数据,对示范流域的3938家企业进行风险源评价,通过指标筛选及权重的确定,从3938家企业中筛选出503家风险源。以筛选出的503家风险源为研究对象,建立辽河流域的风险源评估与分级体系,实现对辽河流域风险源的总体评价,并构建辽河流域风险源评估及预警体系,实现对全辽河流域风险源的实时监测与预警。

2.构建辽河流域水生态监测网络

对国内外水生态监测与评价方法进行研究,并借鉴“十一五”、“十二五”三级水生态功能分区成果,进行示范区及辽河流域水生态健康评价研究,形成辽河流域水生态健康监测与评价技术体系及水生态监测调查方案,完成清河、凡河、蒲河流域以及全辽河流域的水生态健康监测与评价报告。

开展车载式水生态监测与评价平台调研工作,构建了多功能、可野外独立使用的水生态监测实验平台,在集成车载化、模块化、成套化的监测仪器,利用可支持理化监测和部分生物监测项目的车载式系统设备、水生态现场监测设备、样品储存系统和供水、供电系统等,搭建了完整的车载式水生态监测平台。平台可监测理化指标22项、生物指标4项,能够实现应急水污染事故现场的快速监测及后续连续监测,极大地节省了人力、物力和财力。既可用于日常环境管理,又可在应急监测工作中系统分析监测结果。

同时为实现水环境安全预警监测,建立了清河、凡河、蒲河水质自动监测系统各1个,并利用地方配套资金2100万元,在辽河流域新建14个水质自动站,在建2个水质自动站,与原有11个水质自动站相结合,初步搭建起辽河流域水环境自动监测监控网络。实现3个示范流域清河、凡河、蒲河自动监测的零突破。

3.拓展“十一五”平台,总体设计示范区及辽河流域安全智能监管系统,构建辽河流域水环境安全智能监管系统

对辽河流域水环境安全监管系统的需求与总体框架进行调研,在调研基础上,采用SOA的设计思想,对辽河流域水环境安全智能监管系统进行构建。结合流域管理具有体系性、普遍性以及平台具有可扩展性的特点,将系统框架按照逻辑层次划分为接入层、应用层、业务支撑平台、服务层、数据层、基础服务层。控制系统中与软件代理交互的人为依赖性,实现各逻辑层次或逻辑模块的重用和共享。并专门设计了一套数据传输协议,扩展“十一五”数据接收系统,可接收国控站点(6个)、示范站点(13个) 、大伙房水库站点(5个)、车载站点(1个),将分散的自动监测数据整合到一个数据系统中,统一了自动监测数据的出口,实现统一评价,统一发布,嵌入预警指标体系,实现预警功能。

形成的智能化的管理系统包含集点源—入河排污口—水质断面—质量保证于一体化的水污染物总量监控及减排绩效评估系统、流域水生态监测评价体系及流域水质安全评估预警模型。实现了安全日常防范、水环境风险分区管理、重点行业风险源评估管理及辅助决策支持等多种功能,有效提升了辽河流域水环境风险监管能力,为实现水生态功能分区目标管理与水环境健康管理提供技术支撑。

研发了“辽宁在线水质风险实时预测与预警系统(手机版)”。采用手机端作为系统应用平台,工作人员可以随时随地查看水质自动监测站的监测数据,第一时间掌握水质状况,发现水质异常。手机版预警系统能够实时显示动态水质类别、主要污染指标、浓度等数据,并进行监测数据预警模型分析,直观地展示预警结果,有效地提高了工作效率,实现业务化运行,为辽河流域风险管理与预警提供了可靠的技术支撑。

 

三、应用示范

 

辽河流域水环境安全监控与监测体系在省、市、县三级部门,及示范区铁岭清河、凡河、沈阳蒲河与辽河流域进行示范应用。课题研究技术以及研究成果对于日常监测与管理工作都有着积极的作用,为环境管理部门的日常管理、风险预警等提供技术支撑。

1.辽河流域水环境安全智能监管系统服务于日常管理,实现业务化运行

近年来,国家对水污染问题越来越重视,为更好地进行实时连续监测和远程控制,及时掌握水源水质状况,课题组按照中国环境监测总站关于更新改造国家水质自动监测站的要求,建立了清河、凡河、蒲河水质自动监测系统各1个,并利用地方配套资金2100万元,在辽河流域新建14个水质自动站,在建2个水质自动站,与原有11个水质自动站相结合,初步搭建起辽河流域水环境自动监测监控网络。并利用“辽河流域水环境安全智能监管系统”,将辽宁省不同时期、不同公司、不同级别管理的25个水质自动监测站数据集成于一个平台系统中,克服了一头管理,数出多处的问题,实现了统一管理、统一监控、统一分析,极大地提升了辽河流域水质预警能力。方便、快捷地展现辽河流域在线水质监测结果。系统实时监测、上报各水站监测数据,起到了对辽河流域监测区域的生态补偿与水环境监控作用。为环境管理部门的日常管理与监督提供了数据来源与技术支撑。

2.辽河流域水环境安全智能监管系统在突然应急事故中的应用

搭建的辽河流域水环境安全智能监管系统及辽宁在线水质风险实时预测与预警系统(手机版)能够实时显示水质自动监测站的监测数据,使工作人员能够第一时间掌握水质状况,发现水质异常。省、市、县三级管理部门及监测部门实时查看水质变化趋势,在近两年的运行期间,预警系统每周向厅领导、辽河版发送信息,每月提供跨界水质生态补偿数据。在2014年“8.16洪水”事件期间,监控预警系统第一时间发现水质参数异常,通过分析洪水前后参数的变化,为管理部门及时准确地应急反应提供了技术支持,是辽河流域水环境污染综合治理工作中不可缺少的得力助手,成为环境管理部门的千里眼和哨兵。

3.课题相关研究成果进行展示,编制辽河流域底栖动物图鉴,并搭建生物标本馆

借助“辽河流域水环境安全监控与监测体系建设研究”课题全流域监测结果,系统整理了历史数据及资料,通过珍藏标本的拍照及绘图、国内外文献资料的搜集查阅,编制完成了国内首部系统介绍大型底栖动物的专著《辽河流域底栖动物监测图鉴》。该书基于辽河流域的自然特征及水质状况,介绍了大型底栖动物监测中的点位布设、采样及评价方法,以文字配实物彩图并结合局部特写的形式,详细记载了淡水底栖动物5门9纲24目98科225属300种,涵盖了辽河流域几乎所有淡水底栖动物的常见类群,并且从常见度、形态特征、地理分布、生境4个方面对每个种类进行详细介绍,内容通俗易懂,配图清晰易辨,其出版将部分解决国内学术界多年的底栖动物准确鉴定等分类学难题。书中介绍的评价方法也与国际上最新评价方法接轨,克服了应用传统的多样性指数进行水质评价的不足,具有实用性和创新性。在辽宁省生物监测技术培训中,作为培训教材使用,广受好评。

    在课题技术支持下,2014年建成集研究性收藏与科普性展出相结合的生物标本馆。展厅面积130平方米,分为森林、湿地生态系统景观展区和标本展区,馆藏标本近500余件。其中,亮点和焦点是借助水专项“十一五”、“十二五”课题收集了近30年的底栖动物监测标本,集中展现了辽河流域底栖动物的分布状况及自1987年以来的种类变迁,综合反映辽河流域的水质状况及生境状况变化,充分体现辽河流域治理工作所取得的成就,客观展示水生态监测的成果应用。标本馆重点突出生物监测与多样性保护功能,多数标本为工作人员亲自采集制作,并在日后的监测工作中不断补充更新,现已发展成为辽宁省环境保护厅重要的环境科普教育基地。截至目前,已接待中外参观人员1100余人次。

 

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