我国流域水生态完整性评价方法构建

流域水生态完整性评价是指通过对水生态系统中不同水生态指标(生物和非生物)的监测以及由数学方法综合形成的综合评价指数,来反映水生态系统完整性状况。近年来,世界各国水环境管理政策发生了变化,开始强调生态保护,重视水体的生态质量。中国现行的常规理化监测指标(如COD、氨氮、BOD5)很难满足水环境管理的需求,难以全面准确地反映水环境质量变化的趋势。因此,在借鉴欧美发达国家流域水生态完整性评价方法的基础上,结合中国目前监测现状以及流域水环境管理需求,构建了包括物理生境指标、理化指标、水生生物指标在内的流域水生态完整性监测与评价方法,以期为中国流域水质目标管理技术体系的业务化运行提供可资借鉴的技术支撑,实现从单一的化学指标监测转向综合的水生态系统监测,实现流域水生态完整性的监测与评价。     

水生态监测技术路线选择与业务化运行关键问题研究

“十二五”期间,中国流域治理将由行政区管理向流域水生态管理转变、由水质达标管理向生态健康管理转变.在实施水生态功能分区的基础上,科学开展水生态监测和评价是实现流域水质目标的重要基础工作.对水生态监测技术路线选择与业务化运行关键问题进行研究,包括水生态表征及监测指标选择、水生态质量参照点的确定及评价分级标准的确定、水生态评价方法的确定以及水生态监测业务化运行体系构建.     

环境DNA宏条形码监测水生态系统变化与健康状态

开展快速可靠的水生态监测并预测其变化趋势,对保护水生态环境具有重要的价值。近年来,环境DNA宏条形码技术(简称环境DNA技术)的快速发展弥补了传统形态学生物监测的缺陷,显著提升了水生生物群落的监测能力。与机器学习、遥感和云服务等技术结合,环境DNA技术不仅能大尺度、高频率、高灵敏度、自动化地获取生态监测信息,而且能准确地识别水生态系统的变化趋势,进而改变对水生态系统的认识与管理方式。因此,研究着重总结了环境DNA技术在水生态监测中的应用,分析了环境DNA技术与机器学习、卫星遥感等跨学科合作的潜在机遇,基于环境DNA技术简单、便捷的优势,提出了社会公民参与水环境保护的生态监测新思路。     

基于生物导向的水生态健康监测及评估概述

环境监测是水生态健康监测与评估的重要环节,基于物理、化学监测的传统水质监测通常仅能提供独立的数据信息,不能全面、直观地反映水环境状况。基于生物等生命体导向的水生态监测通过生物对环境的响应,能够直接反应复杂水体状况,在水环境健康监测与评估中占据重要地位。基于病原微生物、指示生物介绍了生物监测中的常规生物指标,总结了包括藻类、无脊椎动物和鱼类在内的常见指示生物在不同类型污染水体中的环境指示作用。从生物毒性效应出发介绍了常用的毒性效应测试方法、分析了污染物在不同生物学水平的响应,从而指明生物毒性效应在水环境健康评估中的发展优势。再从生态完整性角度阐述了生态完整性评价的一般方法和新兴分子生物学技术在水生态健康评估中的应用。重点指出环境毒理学和分子生物学在水环境监测的优势,以期为更加科学精确地进行水生态健康监测预警提供支撑。     

序言

流域是人类文明的摇篮和中心,是人与自然和谐共生的主体自然空间,而长江和黄河流域承载着中国最广大的人口和经济。我国高度重视以流域为基础的生态文明建设。习近平总书记强调,长江大保护“要从生态系统整体性和流域系统性出发”,“追根溯源、诊断病因、找准病根、分类施策”,“保持长江生态原真性和完整性”;“治理黄河,重在保护,要在治理。要坚持山水林田湖草综合治理、系统治理、源头治理,统筹推进各项工作,加强协同配合,推动黄河流域高质量发展”。当前,我国水生态环境管理正处在由水污染防治向水生态系统保护修复转变的阶段。《重点流域水生态环境保护“十四五”规划编制技术大纲》提出了水环境、水资源、水生态“三水统筹”原则,明确了水生态环境保护修复的阶段性目标。     

水生态完整性监测评价的基准与参照状态探究

水生态完整性评价通过对水生态系统中不同生态组分(非生物和生物)的监测,整合物理栖息地、环境水质和生物特征形成综合评价指数来反映水生态系统健康状况,是流域水环境管理的重要手段。笔者尝试从水生态完整性评价中基准与参照状态的核心要素出发,探讨基准与参照状态的概念框架与具体定义,综述评价参照状态的四大类确定方法(基于分类学的参照位点法、历史数据法,针对特定位点的模型预测法以及提供经验解释与描述的专家判断法),并对参照状态研究的挑战与应用予以展望。     

黄河流域水生生物资源评估及问题诊断

近几十年来,随着全球气候的变化和社会经济的发展,受筑坝建闸、河道断流、水质恶化、酷渔滥捕、人工引种、海水入侵、调水调沙等因素影响,黄河流域水生生物多样性及资源量呈下降趋势。在目前流域内多目标同步推进的要求下,黄河流域生态保护和高质量发展正不断面临新的挑战。通过分析黄河流域水生生物多样性和资源量在时空分布上的演变规律,明确了是水资源短缺、工程建设、水环境恶化等因素的共同作用导致了黄河流域的水生态危机。基于绿色生态、高质量发展的科学管理理念,提出了新时代黄河流域水文-环境-生态协同保护与修复的发展策略,为促进黄河流域水资源保护和生态系统可持续发展提供数据支持与理论参考。     

水生态分区管理国际经验与太湖流域应用研究

简述了国外水生态区的发展历程以及国外水生态区在建立生态系统数据库、制定差异化水质标准、开展河流生态监测及评价水体健康等方面进行的应用研究。通过对太湖流域水生态功能分区的研究，指出当前水环境管理存在的问题与水生态区管理的优势，提出应重点从水生态区监测、试点考核、评价、修复等具体操作层面开展应用研究，引导我国水环境管理从水化学指标逐步向水生态综合指标转变，推动建立以水生态系统健康为导向的水环境管理创新体制。     

江苏省太湖流域水生态健康评估的初步实践及展望

阐述了水生态健康的内涵与意义,从江苏省率先在太湖流域开展水生态环境功能分区管理的顶层设计,构建以水生态健康指标为核心的水生态健康评估技术体系,地方对照水生态环境功能区划的水生态分级管控目标开展的应用与实践结果等3个方面,回顾了江苏省太湖流域水生态健康评估工作的主要进展,提出了完善水生态健康评估技术体系和推进流域水生态健康评估工作的建议。     

水环境生物监测的发展方向与核心技术

水环境生物监测是环境监测的重要内容,它应重点说清环境胁迫的生物效应。简述了总量管理、流域管理、风险管理、生态管理等环境管理对水环境生物监测有迫切需求,应引入＂生态系统健康＂、＂生物完整性＂、＂环境胁迫＂、＂全排水毒性＂等现代环境生物监测的基本概念,建立水环境生物监测技术发展的理论基础,发展生物完整性、综合毒性等监测与评价核心技术;革新现行监测方法体系,建立包括QA/QC、快速方法等支持系统在内的现代水环境生物监测业务化方法体系;创新评价技术体系,建立水环境生态健康评价及综合毒性评价指标体系、基准及分级管理标准,确立水环境质量管理的生物学目标。     

水生态环境质量评价方法及在黄河流域的应用进展

开展水生态环境质量评价方法研究，建立合适的河流健康评价体系是解决河流健康问题的前提和实现河流健康管理的重要手段。黄河自上而下生态环境现状迥异，水生态环境脆弱，寻求一种或多种适合黄河流域水生态环境质量的评价方法具有重要意义。该文介绍了国内外水生态环境质量评价方法及在黄河流域的应用进展，总结了鱼类生物完整性指数(F-IBI)、底栖无脊椎动物完整指数(B-IBI)、着生藻类生物完整性指数(P-IBI)及水生态环境质量综合评价法的主要指标，以及黄河流域不同区域生物种类的评价指标，分析了各评价方法优缺点及应用范围，并根据目前研究基础评述了黄河流域水生态环境质量评价存在的问题，对黄河流域水生态环境质量评价方法、指示生物的选择及水生态环境质量综合评价法的研究等提出了具体建议。     

长江流域下游水体中药品和个人护理品赋存、分布、溯源及风险评估研究进展

药品和个人护理品（PPCPs）作为一类新污染物,种类繁多,且广泛存在于自然水体中。长江流域下游地区由于人口稠密,产业发达,PPCPs对于水体的污染问题尤为突出。简述了2010—2021年长江流域下游水体中PPCPs的赋存状况、时空分布及溯源分析情况,并对PPCPs的生态环境风险评估研究进展进行总结,揭示了近10年来长江流域下游水体中PPCPs的污染状况及变化态势,提出了未来PPCPs监测、溯源和风险评估的发展趋势,以期为水环境中PPCPs污染物的预警和管控提供参考依据。     

生物监测技术在工业废水监测领域的应用研究

生物监测可以系统反映污染物对生物生长的影响及其在生物体内的转化和迁移,在水环境监测与生态健康管理中的重要性日益突出。伴随着工业化的快速发展,中国水环境污染问题依然严峻,工业废水治理和排放问题仍旧突出。为进一步保障工业废水出水及受纳水体水质安全,迫切需要在工业废水监测中引入生物监测技术。对传统微生物群落监测法、水生生物毒性监测法和基于分子生物学技术的微生群落监测法等在工业废水监测领域的研究及应用进行了综述,并对存在的问题进行了总结。建议后续进一步完善工业废水生物监测体系时,参考国外成熟经验,制定出符合国内需求及特征的工业废水生物监测方法与评价标准,以便更好地掌握工业区整体环境健康及污染状况。     

若尔盖湿地生态安全监测方案研究

若尔盖湿地是黄河上游重要的水源涵养地,在涵养水源、调节径流和维持生物多样性等方面具有重要作用,是流域乃至国家生态安全的关键地区.近年来,由于全球气候变化和人类不合理的开发活动导致若尔盖湿地生态退化加剧,威胁区域和流域生态安全.在若尔盖湿地生态退化趋势与生态安全理论框架研究的基础上,对若尔盖湿地生态安全监测的主要内容进行...     

黄河流域水质和工业污染源研究

为科学评价黄河流域的水质状况及工业企业污染源现状,根据黄河流域2018—2019年地表水和饮用水水源地水质监测数据,建立了综合反映流域水环境质量和可定量分析排名的城市水质指数;利用大数据技术分析工业企业水污染物排放数据,研究建立了企业环境信用动态评价体系。研究结果表明:2018—2019年,黄河流域城市水环境质量得到一定程度的改善,城市地表水环境质量优和良等级数量从17个增加到19个,饮用水水源地优等级城市数量从7个增加到11个;但黄河流域中游地区水污染问题较为严重,需要重点加强水污染控制。水质污染主要以点源工业污染为主,COD和氨氮排放量较多,COD和氨氮年日均排放浓度平均值分别为51.1、3.1 mg/L,工业废水处理率偏低;山西、陕西、河南等"高"风险企业数量较多,分别达到3 047、1 630、1 442家。建议加强黄河流域上下游、左右岸、干支流协同配合,加大水污染防治工作的深度和力度。     

基于压力-状态-响应(PSR)模型的黄河流域环境安全评价体系法治化研究

黄河流域环境安全评价包括对水环境质量、水环境健康、水环境风险的综合评估和对环境治理有效性的评价，是监测河流环境安全和支撑环境管理决策的重要技术手段。当前，我国尚未形成全面、有效的黄河流域环境安全评价体系。为此，基于压力-状态-响应(PSR)模型，构建了一套具有法治特色的黄河流域环境安全评价指标体系，并以黄河流域河南段2019年和2020年环境治理工作为例，对模型进行了验证。同时，提出探索赋予河流合法权利，完善以《黄河保护法》为核心的黄河流域环境风险防控法律体系，将适应性治理融入联合执法，建立和完善“河长-警长-检察长”联动机制，建立黄河流域环境风险治理体系和突发环境事件监控预警体系等法治化建议。     

太湖流域水生态监控系统平台构建研究

从太湖流域水生态监控管理需求出发,研究太湖流域水生态监控系统平台建设目标及建设内容,包括水生态监控数据管理子系统构建、水生态状况评价子系统构建、水生态模拟子系统构建和水生态辅助管理决策子系统构建。集成管理太湖流域水质监测数据、水生生物监测数据、基础地理信息数据,对各类数据进行一体化管理及深度挖掘,自动实现水生态状况评价;构建水生态模拟子系统,对水生态情景、污染物扩散、水生态功能区空间分布及变化趋势进行模拟,并提出水生态辅助决策方案及报告。     

基于多元统计的宁夏典农河水质演替特征探究

宁夏典农河是黄河宁夏段的主要入黄排水沟之一，其水质状况对黄河宁夏-内蒙古段跨省流域水质安全至关重要。选取典农河2011—2020年10个监测点位的16项水质参数，采用综合污染指数(WPI)法，结合相关性分析、主成分分析、聚类分析等分析方法，综合分析该流域水污染特征，并对污染程度进行评估，对污染因子和污染原因进行解析，最终提出管控建议。研究结果表明：2011—2020年，影响典农河水质的主要污染因子为COD_Cr、NH₃-N、TP、TN,对应的年均浓度范围分别为22.3～71.5、0.64～9.09、0.173～0.662、2.89～21.52 mg/L,超标率分别为46%、8%、13%、85%。典农河2011—2020年WPI范围为0.59～1.74,重金属含量一直维持在较低水平。流域TN与TP年均浓度比值范围为20～84,整体呈下降趋势，且各监测点的差异性逐渐减小；BOD₅与COD_Cr浓度比值范围为0.02～0.19,反映出典农河流域水体可生化性较差。各监测断面污染物之间存在较强相关性，其中：流域C...