长江流域典型城市水生态环境特征解析及综合整治对策

以长江流域典型城市为研究对象,估算长江干流、主要支流和通江湖城市COD、氨氮、TN和TP污染排放负荷,梳理典型城市水环境质量、水生态、水资源和水安全特征。结果表明,长江流域内56个城市COD、氨氮、TN、TP的排放量分别为193.78万、15.57万、31.01万和2.18万t/a,流域内大部分城市主要污染源为城市生活源,但工业源和城市面源不容忽视。近年来,流域内城市面源排放负荷占比升高,部分城市水生态系统遭到破坏,存在水质型和资源型缺水、水资源开发利用不合理、非常规水利用率低等问题,导致部分城市仍存在水生态环境安全风险。在此基础上提出了流域内城市“十四五”时期水生态环境综合整治对策建议。

     

长江流域四川区域城市水生态环境问题解析及治理对策

以长江流域四川区域18个城市为研究对象,分析了近5年区域内长江干流（四川段）、支流岷沱江和嘉陵江流域典型城市建成区的水环境质量变化趋势及主要污染指标,估算流域内城镇生活源、工业源和城市面源化学需氧量（COD）、氨氮、总氮（TN）和总磷（TP）污染排放负荷,解析城市水生态环境问题及成因。结果表明：近5年长江流域四川区域城市水体水质逐年向好,TP、氨氮、TN和COD是区域内水体的主要污染指标;城镇生活源为区域城市的主要污染源,城市基础设施建设不足、部分城市工业污染问题突出、丰水期城市面源负荷较大、资源型和水质型缺水并存等导致了城市水生态环境问题。在此基础上,提出通过推进城镇污水收集和处理系统提质增效、实施典型工业废水专项治理、建设溢流污水处理设施、开展城市水体生态修复等措施进一步提升长江流域四川区域城市水生态环境质量。

     

长江流域湖北片区典型城市水生态环境问题解析及整治对策

为了改善长江流域湖北片区城市水生态环境,从水环境、水资源、水生态和水安全4个方面解析了片区内城市水生态环境特征及问题,并对主要污染源的污染负荷进行分析和估算。结果表明,生活源是片区内城市的主要污染源,对片区化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的贡献率分别为68.75%、76.58%、75.82%和80.46%,片区内城市存在管网建设滞后,污水处理厂超负荷运行,工业磷化工、磷矿、磷石膏（“三磷”）污染问题突出,水资源供需矛盾显著,水体富营养化严重和水安全保障能力不足等问题。针对以上问题,结合片区内城市的实际情况,分别从以下几方面提出水生态环境综合整治对策：生活源治理需加大管网建设力度,对污水处理厂进行提质增效;工业源治理重点解决“三磷”问题;水资源方面,坚持以水定城、量水发展,构建节水型城市;水生态方面,加强河湖缓冲带建设,恢复生物多样性;水安全方面,加强风险管控,建立健全应急预警机制等。

     

红碱淖生态环境质量评估及对策研究

红碱淖是中国最大、最年轻的沙漠淡水湖,水域面积67平方公里。通过数据收集统计及打分计算的方式对红碱淖水环境质量、生态环境质量、水生态健康进行定量分析,结果表明,红碱淖水环境质量从1981年至2010年有逐渐恶化的趋势;2010年红碱淖生态系统健康综合指数为59.86,属于中等水平,已经受到了一定影响;生态质量综合评价值为81.6分,具有较高的保护价值。并对造成红碱淖水质和生态系统逐步恶化的原因进行解析,同时提出相应的对策。     

城市水生态环境中微塑料污染的来源与风险

阐述了陆域水体环境微塑料污染的研究现状,探讨了污水厂尾水排放、排水系统溢流等微塑料污染来源,概括了微塑料所能构成的生态风险。分析认为:城市水生态环境是陆域环境微塑料的主要输出地,明确其微塑料污染的来源与风险是实现微塑料污染有效管控的关键。     

长春市水环境污染状况、主要问题及防治对策

以长春市第一次污染源普查为基础,介绍了该市水环境污染状况、主要的环境问题,并提出了防治对策。     

长江中下游城市水生态环境综合整治对策与路线图

为提升我国长江中下游城市水生态环境质量,以该地区65个地级市为研究对象,总结城市水资源、水环境、水生态现状,并进行相应的问题解析。结果表明：长江中下游地区城市用水量大、再生水利用率低导致水资源压力较大;污水排放量大、工业污染严重、管网及污水处理厂效能较差、地表径流污染负荷大、水动力不足、水体连通性受阻、湖泊面积萎缩等原因导致城市水体水质较差、水生态功能退化、湖泊富营养化。基于城市水生态环境问题解析的结果,确定地区城市水生态环境近期(2021—2025年)、中期(2026—2030年)和远期(2031—2035年)3个阶段的目标,提出各阶段对应的水资源、水环境、水生态等方面的水生态环境综合整治对策和路线图。     

重庆三峡库区主要生态环境问题与对策

三峡水电站建成后，制约重庆经济可持续发展的关系是生态环境问题，包括三峡库区的水体污染，水土流失与泥沙问题，灾害性地质环境问题，建议建立三峡库区生态环境委员会，实行在市长领导下的环境保护行政领导责任制依法治库，加强生态环境意识教育，建立生态环境保护基金等。     

汉江生态经济带水生态环境问题及对策

汉江生态经济带是国家战略水资源保障区、内河流域保护开发示范区、中西部联动发展试验区、长江流域绿色发展先行区,加快区域经济社会发展对于全国地区协调发展具有重要意义.多年的高强度开发和剧烈的人类活动造成汉江生态经济带水生态环境问题严峻,已成为制约汉江生态经济带迈向高质量发展的瓶颈.通过系统剖析发现,汉江生态经济带存在的主要水生态环境问题包括重要水源地丹江口水库水安全保障不足、汉江中下游水生态受损、汉江部分支流水污染严重等.丹江口水库总体水质良好,但水质保障工作存在部分入库支流污染形势依然严峻、支流库湾水华发生风险加剧、库周及上游面源污染未得到有效控制和消落带管理薄弱等不足.汉江中下游存在硅藻水华频发和鱼类资源量大幅减少等水生态问题,同时中下游部分支流水质不达标,严重影响汉江水质.在此基础上,提出相应对策建议,主要包括切实做好丹江口水库水质安全保障、科学开展基于生态流量保障的生态调度、建立生态环境协同保护机制、完善南水北调中线水源地生态补偿机制、加强生态环境保护科技支撑等.      

长江岳阳段水环境健康风险评价

为研究长江岳阳段水环境污染对人体健康产生的危害风险,根据2008-2012年长江岳阳段水质监测数据,采用美国环境保护署(USEPA)推荐的水环境健康风险评价模型,对长江岳阳段通过饮用水途径引起的水环境健康风险进行了评价。结果表明:总健康风险在1.64×10-5~2.25×10-5a-1之间,平均为1.91×10-5a-1,均低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平5×10-5a-1,对照水环境健康风险等级划分标准,长江岳阳段水环境健康风险为较低健康风险;化学致癌物质健康风险AsCd、平水期丰水期枯水期,非致癌物质健康风险氟化物CuNH3-NZn、枯水期丰水期平水期;总健康风险主要来自化学致癌物质,其中As为主要风险污染物,因此化学致癌物质尤其是As应作为风险决策管理的重点对象。     

长江流域水质评价与预测

依据长江流域水质监测资料,选用具有代表性的主要因子pH、DO、高锰酸盐指数、NH3-N,采用综合水质标识指数模型对长江流域进行了定量综合评价,评价结果表明,影响长江流域水质的主要污染因子是NH3-N和高锰酸盐指数;定量综合评价显示长江流域总体水质为Ⅱ类水,但有恶化为Ⅲ类水的趋势。据此,揭示了水质的时空变化规律。根据监测数据和水质报告,采用灰色模型预测了未来10年长江流域各类水质比例,预测表明,Ⅲ类以上可饮用水的比例在逐年减少。     

2016—2019年长江流域水质时空分布特征

为掌握“十三五”以来长江流域的水环境质量时序变化和空间分布特征,基于国家生态环境监测网2016—2019年长江流域615个可比断面监测数据,从流域主要污染特征、主要超标指标浓度时空变化等方面分析了长江流域水质变化情况.结果表明:2016—2019年,长江流域水质总体好转.依据GB 3838—2002《地表水环境质量标准》评价,Ⅰ~Ⅲ类水质断面比例上升7.2百分点,劣Ⅴ类下降2.8百分点.TP、NH₃-N和COD是长江流域的主要超标指标,2019年三者的浓度较2016年分别下降了28.3%、35.0%和8.0%;从流域不同级别河流来看,三者浓度在干流均为最低;从干流来看,三者浓度较高的断面主要分布在长江中游;TP和COD污染主要来自面源,NH₃-N主要来自点源.研究期间,TP对长江流域水环境污染贡献最大,其断面超标率一直排在首位.针对流域水质分布特征,建议继续加强流域内TP防控,重点加强中游污染治理;同时,优化流域产业结构,进一步改善流域水质和生态环境质量.      

长江流域生态环境治理的瓶颈及对策分析

长江流域生态环境治理是长江大保护的重点任务之一.中国共产党第十九次全国代表大会以来,长江流域各地区生态环境治理工作取得了显著的进展,但在流域的数据感知和评价、制度保障、管理支撑、科技创新驱动、工程治理等方面仍存在不足.借鉴国外流域治理经验,长江流域生态环境治理应通过构建法治化、专业化、智能化的高效治理体系,打造共建共管共享的流域治理新格局,实现流域生态环境质量持续改善.结果表明,结合长江流域生态环境治理特征和调研分析,提出通过强化长江大保护法律制度建设和顶层设计,建立合理有效的治理评价体系;以企业为主体,创新科研研发模式,并推动成果转化和应用;发挥大数据的智能化和应用价值,推动大数据和人工智能等技术手段在治理中的应用;既注重流域层面的系统治理又兼顾区域层面的差异化治理,促进长江流域生态系统治理,促进长江流域生态环境质量持续改善.研究显示,强化制度建设、拓宽融资渠道以及利用大数据智能化促进高新技术的推广应用和工程治理效益的提升,是突破长江流域生态环境治理瓶颈的对策.     

关于“十四五”长江流域水生态环境保护的思考

长江横贯我国东中西部,是我国第一大河,全球第三大河.保护好长江生态环境既是维护区域生态环境安全的基本要求,也是体现国家综合经济实力和扩大全球影响力的必然需求.党的十八大以来,长江流域生态环境保护修复工作成效显著,但在部分区域、领域依然存在突出生态环境问题和治理短板.“十四五”期间,长江流域水生态环境保护工作应以习近平生态文明思想为指引,坚持问题导向、分类施策,坚持源头预防、“三水共治”,在巩固以往好经验、好做法的基础上,认清生态环境保护中长期战略形势,把握好不同区域之间的差异性,以解决人民群众身边的突出水生态环境问题为重点,做好长江流域水生态环境保护顶层设计,推进生态环境治理能力和治理体系现代化,为长江经济带高质量发展打下坚实基础.      

长江流域微塑料污染特征及生态风险评价

长江作为我国第一大河流,其流域微塑料污染状况尚未得到全面研究.为此,针对流域尺度建立微塑料综合调查评价体系,以探明长江流域微塑料空间分布与组成特征,解析其影响因素,评价其生态风险.结果表明,研究区域微塑料丰度范围为21~44 080 n·m^-3,平均丰度为4 483 n·m^-3.在其空间分布上,支流高于干流（赣江除外）,其中岷江流域成都段是微塑料检出丰度最高的支流地区.流域微塑料尺寸集中在0~1 mm,形状以纤维和碎片为主,颜色以彩色（有色）和透明为主.进一步引入微塑料多样性指数,发现辛普森指数和香农-维纳指数均能量化流域微塑料特征组成的多样性,但二者变化趋势存在一定差别.回归分析显示,人类活动与微塑料丰度呈显著正相关（P<0.05）,8种人类活动因子中民用汽车保有量和旅游收入与微塑料丰度相关性最强,说明交通运输业和旅游业是影响微塑料分布的主要因素.从微塑料的潜在生态风险指数来看,长江流域微塑料具有一定的生态风险,68.97%的区域属于Ⅲ级和Ⅳ级风险区,其中太湖微塑料生态风险应受到更为广泛地关注.     

长江南京段水源水中有机磷酸酯的污染特征与风险评估

为探究长江南京段水源水中有机磷酸酯(organophosphate esters,OPEs)的污染特征、时空分布、生态风险和健康风险,利用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法测定了13种OPEs.结果表明,除磷酸三(2,3-二溴丙基)酯外,其余12种OPEs均有不同程度的检出,总浓度范围为85. 21～1 557. 96 ng·L^-1,氯代烷基磷酸酯是主要化合物,其中检出浓度最高的是磷酸三(2-氯乙基)酯[tri(2-chloroethyl) phosphate,TCEP],高达447. 08 ng·L^-1.长江南京段水源水中OPEs呈现明显的季节变化特征,夏季总检出浓度为220～1557. 96 ng·L^-1,平均浓度是493. 78 ng·L^-1,是春秋季的1. 7～2. 6倍.生态风险评估显示磷酸三甲苯酯和2-乙基己基二苯基磷酸酯对有机体(藻类,甲壳类动物和鱼类)具有中或高等风险.高暴露浓度下,OPEs的总非致癌风险为4. 41×10^-3～2. 91×10^-2     

人工智能技术对长江流域水污染治理的思考

随着经济的快速发展和城市化进程的不断加速,促使水污染严重的长江流域需从污染物去除过程的建模与优化、污水处理过程的优化控制、水污染监测系统的构建开展水污染治理研究.传统的水污染处理技术存在污染物去除效率预测精度较低、污水优化控制成本较高、水污染监测滞后效应严重的问题.人工智能技术能够有效克服上述问题,因此通过梳理国内外学者利用人工智能技术在污水污染物去除过程的建模与优化、污水处理过程的优化控制及水污染监测系统的构建等方面的研究成果,为全面加强长江流域水污染治理能力提供科学可靠的技术指导.结果表明:①利用人工神经网络技术（径向基神经网络、多层前馈网络-人工神经网络、多层感知器神经网络）对污水污染物去除过程进行建模与优化,为精确预测长江流域重金属（Cr、Cu）、营养盐（TN、TP）、持久性有机污染物〔PBDEs（多溴二苯醚）、HCH（六氯环己烷）〕的去除率提供重要参考价值.②采用污水处理的自动控制技术与人工智能技术（递归神经网络、支持向量机、模糊神经网络等）构建污水智能控制系统,为长江流域实现高效节能的污水优化控制提供重要的技术指导.③利用在线监测仪器和人工智能技术（小波神经网络、多元线性回归-人工神经网络、叠层去噪自动编码器等）建立水污染智能监测系统,为解决长江流域水污染监测响应滞后问题提供有力的技术支持.因此,人工智能技术对长江流域提高污水污染物去除率,降低污水优化控制成本,提升水污染监测时效性具有重要的推广价值.