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2022年  第12卷  第2期

长江中心简介
2022, 12(2).
摘要(273) HTML (183) PDF(193KB)(11)
摘要:
为深入贯彻落实习近平总书记关于推动长江经济带发展的一系列重要讲话和重要指示批示精神,2018年4月,生态环境部党组组建国家长江生态环境保护修复联合研究中心,着力加强长江大保护科学研究和科技支撑力度,为打好长江保护修复攻坚战、促进长江经济带高质量发展提供强有力的技术支撑与保障。
序言
2022, 12(2).
摘要:
特别关注
持续打好长江保护修复攻坚战,谱写生态优先绿色发展新篇章
王金南, 孙宏亮, 赵越, 续衍雪, 殷炳超, 杨晶晶
2022, 12(2): 329-335. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210731
摘要(232) HTML (181) PDF(1399KB)(186)
摘要:
长江是我国重要生态安全屏障,是我国经济重心所在、活力所在。十八大以来,在党中央、国务院的高位推动下,长江保护修复工作取得了积极进展。系统分析了近10年来长江流域水环境质量改善情况,阐述了目前长江仍然存在水环境治污压力大、水资源利用效率不高、水生态破坏严重、水环境风险较大、现代化治理能力亟需加强等突出问题,最后提出了新时期特别是“十四五”期间,应贯彻落实习近平总书记关于推动长江经济带发展座谈会系列讲话精神,统筹水环境治理、水资源保障、水生态保护、水风险防范,注重综合治理、系统治理、源头治理,不断提升现代化治理能力,深入推进长江流域保护修复,进一步夯实共抓大保护工作基础,努力建设人与自然和谐共生的绿色发展示范带。
聚焦水生态环境突出问题,持续推进长江生态保护修复
李海生, 杨鹊平, 赵艳民
2022, 12(2): 336-347. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220091
摘要(119) HTML (141) PDF(2958KB)(101)
摘要:
加强长江生态环境保护,事关长江流域社会经济发展大局,不仅是维护长江流域生态环境安全的客观要求,也是落实中央重大政策的重要内容。依托长江生态环境保护修复联合研究项目(第一期),对长江流域水生态环境存在的问题进行诊断,并剖析成因,提出强化长江流域水生态环境保护修复的政策建议。长江流域水生态环境问题主要表现为资源开发导致河流连通性下降,湖泊湿地面积萎缩;污染物排放强度仍然较大,汛期水质恶化现象普遍;水生态系统退化,湖泊水华、长江口赤潮频发,渔业资源量下降,珍稀特有水生生物保护任重道远;水环境风险问题突出,突发性水污染事故频发。分析其成因主要包括:城市化、人口集聚进程加快与环境基础设施短板存在矛盾,生态环境治理协同性仍然不足,国土空间管控不到位,气候变化带来新挑战。据此提出如下对策建议:1)在流域水平上强化国土空间管控,落实“三线一单”;2)补齐基础设施短板,深化污染防治;3)推进“三水”统筹,持续开展生态修复;4)加强政策协同,推进多元共治;5)强化制度创新,提升科技支撑能力。为持续打好长江保护修复攻坚战,推动长江经济带成为我国生态优先绿色发展主战场提供参考。
城市排水系统提质增效关键技术研究—以马鞍山市为例
徐祖信, 张竞艺, 徐晋, 王思玉, 陈宗群, 林夷媛, 王静怡, 屈扬, 尹海龙, 李怀正, 金伟
2022, 12(2): 348-355. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210842
摘要(126) HTML (162) PDF(2583KB)(127)
摘要:
长江中下游城市普遍存在排水系统提质增效问题,成为制约城市水环境长效改善的关键瓶颈。结合长江生态环境保护修复马鞍山驻点城市需求,围绕精准控源截污和雨天排放污染控制,以马鞍山市主要城市内河——慈湖河水系水质改善为案例,开展了4项关键技术研究:1)基于河流网格化水量水质监测的排污口溯源方法,结合反问题方法,确定慈湖河干流污染负荷排入的主要区域,实现简便、准确的排污口排查;2)基于水质特征因子构建蒙特卡洛-化学质量平衡模型,识别慈湖河主要排区雨水管道混接污水量和地下水入渗量,利用生物遗传算法(MGA)识别混接和破损的具体点位;3)综合考虑降雨特征、前期晴天数、管道沉积物、混接污水等多因素影响,建立排口水质和水量动态过程线,提出基于多因素影响的“浓度-体积”优化调蓄设计,大幅提高截留污染负荷;4)提出并探究基于管道絮凝的溢流污染高效控制技术的可行性。通过科技支撑和各方的努力,慈湖河水质得到稳定改善,为进一步提升长江中下游城市水环境综合治理成效提供参考和借鉴。
长江大保护战略下科技支撑长江生态环境治理的几点思考
李翀, 李玮, 周睿萌, 夏青
2022, 12(2): 356-360. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210696
摘要(136) HTML (134) PDF(445KB)(545)
摘要:
长江生态环境问题的特点是“病状在水里、病灶在岸上、病根在结构”。上游地区主要面临在保护中发展的问题;中游地区面临在发展中保护的问题;下游地区则需要开拓保护与发展共赢的新高度。长江生态环境保护修复联合研究是生态环境部与中国长江三峡集团有限公司开展战略合作、创新部企合作的新模式。“十四五”期间开展长江大保护科技联合攻关需要深化研究环境与经济发展、重大工程与长江大保护、污染预防体系与生态管理等几个关系,需要重点关注工业、农业与城市三大污染源,努力跨越关口,攻坚克难,实现科技支撑作用,保护好长江。
流域问题辨识与对策
“十三五”时期长江经济带地表水水质及关联分析
陈善荣, 董广霞, 张凤英, 李一龙, 周密, 马广文, 何立环, 林兰钰
2022, 12(2): 361-369. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210782
摘要:
基于国家地表水环境质量监测网,收集整理“十三五”时期长江经济带地表水1 178个可比断面监测数据,结合人口、社会经济、污染排放等数据,分析了长江经济带水环境变化和社会经济发展各项指标之间的相关性。结果表明:“十三五”时期,长江经济带地表水水质稳中趋好,GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅰ类~Ⅲ类水质断面比例由76.2%升至86.5%,劣Ⅴ类水质断面比例由3.7%降至0.4%。长江经济带地表水水质主要超标指标总磷(TP)浓度、化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)浓度分别下降32.4%、10.9%和53.3%,但安徽、江苏和上海等下游省(市)TP浓度、COD和NH3-N浓度相对较高,且个别断面其浓度不降反升。导致废/污水排放量变化最大的驱动因素依次为人口数量、第二产业占比和主要污染物排放量。“十三五”时期,国家进一步加大长江经济带水环境治理力度,废/污水治理设施运行费用逐年增加,上升了30.2%,长江经济带水环境治理成效显著,但社会经济发展和污染排放压力依然存在,仍需进一步提质增效,保障长江经济带水环境持续改善。
长江经济带重化工风险问题识别与防控建议
张笛, 曹宏斌, 赵赫, 石艳春
2022, 12(2): 370-379. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210653
摘要:
从流域-行业-区域/城市多级角度,系统梳理了长江经济带布局性风险、局部突发事故型风险、污染排放累积风险、有毒有害污染物潜在慢性风险等长江经济带重化工风险问题。基于长江经济带典型区域重化工现状分析及风险分析,针对流域总体及各行业/区域特征,统筹制定重化工布局与风险防控方案,实现分类分区施策。提出了园区分级动态管理、现有与新建园区分类管理的流域重化工布局方案。此外形成了跨部门、区域协同防控,应对突发事故型环境风险;管理-技术协同发力,防范累积爆发风险;统筹流域与产业类型,开展潜在慢性风险防控的分类防控方案,以期为长江经济带典型区域、驻点城市提供可借鉴的重化工风险系统性解决方案与防控技术,助力长江经济带高质量绿色发展。
长江经济带国家生态文明建设示范市县生态文明发展状况评估
柴莹莹, 孟晓杰, 韩永伟, 叶露锋, 雷硕
2022, 12(2): 380-389. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210697
摘要:
研究长江经济带第一批国家生态文明建设示范市县的生态文明建设水平,可为下一步生态文明建设工作提供指导。选取生态环境、经济社会方面的6个关键指标,分析了各示范市县生态文明发展时空变化趋势。结果表明,各示范市县6个指标基本能实现稳定向好,到2019年指标值优于本省(市)平均指标值的示范市县数量分别占81.25%、87.50%、87.50%、68.75%、90.91%、56.25%。构建了生态环境-经济社会协同模型,将长江经济带16个示范市县分为4种类型,分析了各类示范市县2017年和2019年生态环境、经济社会协同发展状况,以及在发展中注重生态环境质量改善而经济社会发展缓慢或注重经济社会提升而生态环境改善较慢的问题。结果表明,大多数示范市县生态环境与经济的协同发展状况有所提升。到2019年,31.25%的示范市县和谐发展程度较高,17.65%的示范市县生态环境、经济社会发展较靠后,51.10%的示范市县在发展中侧重一方面,生态环境、经济社会发展协调度较低。
基于水污染治理目标需求的AHP-TOPSIS技术适用性评估方法研究
梁家豪, 王振北, 朱洪涛, 孙德智
2022, 12(2): 390-398. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210713
摘要:
针对水污染治理目标的差异化需求,构建了一套水污染治理技术适用性评估方法。评估指标体系既包括反映水污染治理目标的评估指标,又包含技术本身的性能指标;在具体评估中,先采用层次分析法(AHP)对指标体系中每项指标赋权,再采用优劣解距离法(TOPSIS)对备选技术进行综合性能评估,进而筛选出满足水污染治理目标需求的适配性推荐技术。采用该方法对某海绵城市建设和某黑臭水体治理项目进行案例应用研究,考察所构建的技术适用性评估方法是否能够达到预期效果。这2个案例由于治理目标需求不同,构建的技术评估指标体系和评估指标权重不同,导致从同一技术储备库中筛选出的适配性推荐技术并不一致,表明AHP-TOPSIS技术适用性评估方法可以依据水污染治理目标需求的差异性筛选出适配性推荐技术。
长江流域生态产品价值实现机制与成效评价
雷硕, 孟晓杰, 侯春飞, 叶露锋, 邓淏丹, 柴莹莹, 韩永伟
2022, 12(2): 399-407. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210690
摘要:
探索建立生态产品价值实现机制对于推动长江流域生态保护与经济发展协调具有重要意义。从生态产品保护、价值转化、保障机制等3个方面出发,构建生态产品价值实现成效的综合指标评价体系,全面探析长江流域37个典型城市(州)的生态产品价值实现成效与存在问题。结果表明:该区域生态产品价值实现成效总指数平均为70.48,保护成效、价值转化成效、保障机制分指数分别为83.48、57.61、70.32,生态产品保护成效较好,但价值转化效率偏低,相关保障机制也有待加强;上游各地区生态产品价值实现总体成效优于中下游地区,中游生态产品价值转化成效较好,下游生态产品价值实现保障机制建设较好。据此,提出加强生态保护和修复,加强生态溢价开发,完善生态产品价值核算、社会参与、推广及协调机制等对策建议。
长江大保护5年来流域土地利用和生态系统服务变化
王德旺, 何萍, 徐杰, 王佳文
2022, 12(2): 408-416. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210687
摘要:
2016年我国开始实施长江大保护战略,防护林建设、港口码头整治、岸线复绿等一系列生态保护修复措施得以落实。以2010年、2015年、2020年3期遥感解译的土地利用数据为基础,对比分析前5年(2010—2015年)和后5年(2015—2020年)长江流域土地利用和生态系统服务变化,以及河湖滨岸缓冲带土地利用和港口码头分布变化,以考察长江大保护的成效。结果表明:1)2015—2020年,长江经济带6大城市群、重要保护区域及主要河湖缓冲区的土地利用转化主要表现为耕地和林草地转为建设用地。与前5年相比,长江流域生态系统综合动态度、生态用地变化指数和开发干扰指数都在下降,土地利用变幅与动态度都趋于平缓。2)2015—2020年,主要河湖缓冲区(0~5 km)的林草地、耕地和未利用地面积减少,湿地和建设用地面积增加。与前5年相比,河湖滨岸带港口码头总数量和总面积都由明显增加转为有所减少。3)2015—2020年,长江流域生长季植被覆盖度呈上升趋势。与前5年相比,高等级植被覆盖度面积持续增加,较低、中等和较高等级面积都持续减少。4)2015—2020年,生态用地面积与质量基本稳定。与前5年相比,生态系统服务综合当量由略有升高到保持稳定,变化趋于平缓。
区域协同治理与修复
基于Ecopath模型的长江口生态系统结构与功能分析
王殿常, 吴兴华, 丁玲, 张蒙生, 谢涵, 张琴, 李松
2022, 12(2): 417-425. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210714
摘要:
依据2020年春季(5月)和秋季(11月)2次长江口渔业资源和生态环境调查数据,构建长江口生态系统Ecopath模型,分析了长江全面禁渔前夕,长江口水域生态系统的结构和能量流动特征。模型共包括龙头鱼、凤鲚、刀鲚、舌鳎、浮游动物食性鱼类、底栖生物食性鱼类、游泳生物食性鱼类、杂食性鱼类等17个功能组,基本覆盖了长江口生态系统能量流动过程。结果表明,长江口生态系统营养级集中在1.000~4.438,龙头鱼营养级最高,其他鱼类营养级集中在2.907~3.768,分布较广;底栖生物、软体动物和虾蟹类的营养级集中在2.365~2.826。长江口生态系统各营养级的能量流动分布主要集中在营养级Ⅰ~Ⅱ中,来自营养级Ⅰ的能量流动在系统总能量流动中占比最高。长江口生态系统的能量流动以牧食食物链传递为主。与过去相比,2020年长江口生态系统总初级生产量/总呼吸量(TPP/TR)较高,连接指数(CI)与系统杂食指数(SOI)有所上升,但仍小于1,表明长江口生态系统仍不成熟,总体处于发育阶段。
分层异重流对香溪河浮游植物叶绿素a空间分布的影响
曾一恒, 沈旭舟, 张佳磊, 张欢, 刘德富, 龚川, 翁传松
2022, 12(2): 426-435. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210808
摘要:
基于三峡水库香溪河库湾汛期(2017年8月4—10日)水动力、气象和藻类漂移监测数据,运用数理统计方法,分析汛期香溪河浮游植物叶绿素a(Chla)浓度空间分布特征及其影响因素,探究分层异重流背景下藻类的水平输移和垂向掺混作用过程。结果表明:1)汛期香溪河库湾水动力具有明显的分层异重流特性,监测期间雷诺数均大于4 000,水体呈现紊流状态,对藻类的运动输移产生水平输运和垂向掺混2种影响。2)表层藻类水平漂移速度受到风速和水流流速的影响,响应关系式为V=0.035V+0.461V+0.034 (R2=0.917,P<0.01)。3)分层异重流对高浓度藻细胞库湾原水的稀释作用和环流对高浓度藻细胞的携带作用,导致水柱Chla总浓度呈直线下降趋势,此时干流水体从中上层倒灌进库湾,上游来水以底部顺坡异重流方式流向河口,在中上游相遇形成环流,在库湾中部倒灌水体一分为二,分别从底部和表层输出库湾,Chla浓度分布特征为表层>底层>中层;当倒灌水体与库湾原水形成环流并从底部输出库湾时,Chla浓度分布特征为表层>中层>底层或者中层>底层>表层。因此,Chla浓度的水平分布主要受到风速和异重流的水平流速的影响,而垂向分布受到异重流所形成的水体循环模式的影响。
基于植被指数开展汉江流域生态恢复力评估研究
张志苗, 刘孝富, 邱文婷, 罗镭, 刘柏音, 王莹
2022, 12(2): 436-442. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210686
摘要:
基于2001—2020年各年度增强型植被指数(enhanced vegetation index, EVI)数据,分析汉江流域植被覆盖变化情况,并计算汉江流域15万个1 km×1 km基本单元的2001—2010年、2001—2011年、2001—2012年直至2001—2020年的EVI变化斜率,采用指数衰减方法拟合EVI变化斜率维持正、负趋势的时间,分析汉江全流域以及564个子流域的系统恢复力,评估生态系统稳定性以及可持续发展程度。结果表明:2001—2020年,汉江流域EVI增长了12.3%,流域植被覆盖情况在逐渐变好;汉江流域整体生态恢复力较好,拟合得出维持正趋势的基本单元与维持负趋势的基本单元衰减时间差为65.3年;汉江流域生态恢复力总体上呈现上游高、中下游低的分布特征。
基于SWAT模型的瀼渡河生态流量计算方法
谢培, 方源, 张雷, 孙宁, 黄法铭, 乔飞
2022, 12(2): 443-448. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210693
摘要:
保障和管理河湖生态流量是加强水资源开发利用管控的基本要求,是实施长江大保护和高质量发展的重要内容。以瀼渡河为例,提出了针对无实测流量的河流推算生态流量的方法。首先,利用SWAT水文模型模拟得到1990—2019年30年逐月流量过程,表明该河流流量由上游至下游逐渐增大,且具有明显的汛期和非汛期特征;其次,采用蒙大拿法、最小月平均流量法、近10年最枯月平均流量法和流量历时曲线法4种水文学计算方法,选取瀼渡河干流重点控制断面进行生态流量计算,结果表明生态流量计算值介于10%~33%,呈现出流量历时曲线法>近10年最枯月平均流量法>最小月平均流量法>蒙大拿法的趋势;最后,经水质达标校核,分析得出瀼渡河生态流量计算推荐方法为流量历时曲线法,年补水径流量约占年均径流量的30%。
沱江流域总磷空间排放特征及影响因素分析
刘丹丹, 乔琦, 李雪迎, 张玥, 白璐
2022, 12(2): 449-458. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210600
摘要:
沱江流域总磷(TP)减排对于改善三峡库区乃至长江流域的水体富营养化有着重要的作用。以2017年为基准年,基于沱江流域工业、农业和生活源TP排放数据,分析沱江流域TP空间排放特征及污染源排放贡献率;通过引入入河系数,测算沱江流域TP入河量,分析TP的代谢路径;利用Pearson相关分析和线性回归分析,揭示TP排放主要影响因素。结果表明:2017年沱江流域TP排放量和入河量分别为8 324.0和3 676.9 t。排放量方面,成都市TP排放量最大,其次为宜宾市和泸州市;畜禽养殖TP排放量最大,其次为种植业和城镇生活。入河量方面,成都市TP入河量最大,其次为宜宾市和乐山市;城镇生活TP入河量最大,其次为畜禽养殖和农村生活。水田面积、国内生产总值和人口规模是影响沱江流域TP排放的主要因素。
三峡库区上游沱江流域总磷浓度时空变化特性及影响因素分析
柳强, 张鹏, 史箴, 张秋英, 张丹, 周淼, 李发东
2022, 12(2): 459-467. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210086
摘要:
沱江是三峡水库上游重要的入库河流和主要的总磷(TP)来源,研究沱江流域TP时空变化特性及其成因对三峡水库TP入库污染物允许通过量达标和流域TP污染治理具有重要意义。利用2011—2018年沱江流域干支流20个国控和省控监测断面的水质数据和断面汇流区污染源数据,采用Pearson相关性分析法、单因素分析法和层次聚类分析法,综合分析了沱江流域TP浓度时空分布特性及其影响因素。结果表明:2011—2018年,沱江流域TP污染已从上游绵远河、石亭江、鸭子河和中游釜溪河扩展到全流域,沱江干流上游主要受TP污染严重的支流汇入影响,TP浓度沿干流持续升高,在三皇庙断面出现浓度峰值〔(0.251±0.213)mg/L〕,中游和下游TP浓度表现出沿程波动的趋势,分别在银山镇〔(0.194±0.048)mg/L〕和大磨子断面〔(0.232±0.057)mg/L〕出现极值;沱江流域TP浓度总体表现为枯水期>丰水期,枯水期与丰水期TP浓度差异性显著(P<0.05);面源污染对沱江流域中下游内江、自贡和泸州段TP浓度的影响较大,点源污染主要影响上游干流成都市与资阳市区段以及内江市、自贡市境内支流的TP浓度。
湘江捞刀河流域氨氮和总磷水环境容量计算
张清寰, 谭芬芳, 伍朝辉, 黄国鲜, 刘付真, 邓义祥
2022, 12(2): 468-476. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210101
摘要:
水环境容量的定量计算是实现水环境精细管理的前提,但相关参数在无充分资料的中小流域较难获得,其变化的难以确定给水环境容量求解带来较多不确定性。网格分布式水文模型和一维河网水质模型计算可以求解部分参数,提升水环境容量计算精度。选取长株潭城市群代表性区域——湘江一级支流捞刀河流域为研究对象,通过建立网格分布式水文模型和一维河网水质模型,结合水环境容量计算公式求解流域内不同控制单元水环境容量和剩余环境容量。结果表明:网格分布式水文模型可以较好地模拟流量,为水环境容量求解提供关键水文参数;金井河口和白沙河口所在控制单元的氨氮入河量超过水环境容量,其他控制单元的氨氮入河量在水环境容量范围内;流域上下游控制单元总磷的剩余环境容量接近0,而中游几个控制单元的剩余环境容量为负,有污染物应削减量。该研究可为无充分资料地区环境容量求解提供参考。
黔南州重安江流域水环境现状及成因分析
马欢, 计伟, 冯朝阳, 李付杰, 姜程, 宋婷, 杨娇
2022, 12(2): 477-484. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210692
摘要:
从流域尺度研究黔南州重安江水环境质量变化特征,分析流域水环境现状。结果表明:黔南州重安江流域水质在2018年前总体较差,干流除黑塘桥断面外均在2018年消除劣Ⅴ类水体,支流五里桥断面水质在2019年达到Ⅲ类,川恒公司排口下游断面水质在2020年达到Ⅲ类,流域水环境时空异质性显著,上游水质总体优于下游。从超标污染物来看,均为总磷超标,另外部分断面氟化物超标,2015年凤山桥边断面总磷浓度最高,达到17.3 mg/L。根据流域各污染源负荷分析可知,60.41%总磷污染来自畜禽养殖。根据水资源利用情况分析可知,农业面源污染是流域水污染的主要来源。针对流域水环境现状提出持续推进重点污染源治理工程、加强水生态修复与治理措施、加强重安江流域水环境联防联控等流域综合治理措施。
基于“源-质”响应的香溪河流域问题解析
申振玲, 周奉, 孙溢点, 张万顺, 凌海波, 王琪, 李龙媛, 杨丽娜
2022, 12(2): 485-492. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210712
摘要:
开展流域水环境问题症结分析,是支撑流域水生态环境修复治理和精准管控的关键途径。应用“空-地-水”一体化模型体系,面向香溪河流域构建了“源-质”响应关系模型,并进一步对该流域水环境问题开展定量精准解析。根据水质监测断面2019年实测数据进行模型验证,总氮(TN)、总磷(TP)浓度相对误差均在10%以内。结果表明,污水处理厂、工业源和畜禽养殖是造成香溪河水质污染和富营养化的3类主要污染源,总贡献率超过60%。对于泗湘溪断面,污水处理厂输出的TN、TP总量为193.28和40.51 t/a,工业源为226.25和31.69 t/a,畜禽养殖为187.75和29.82 t/a;对于长沙坝断面,污水处理厂输出的TN、TP总量为376.31和48.97 t/a,工业源为295.30和39.91 t/a,畜禽养殖为128.09和41.61 t/a。基于当前流域水环境综合治理的迫切需求,该流域未来应加大这3类污染源的截污控源力度。
成渝地区中小河流水生态环境保护存在的问题与对策
温泉, 马迎群, 秦延文, 迟明慧, 张雷, 时瑶, 曹伟, 任春平, 赵丽
2022, 12(2): 493-499. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210639
摘要:
为进一步保护成渝地区水生态环境质量,筑牢长江上游水生态安全屏障,围绕成渝地区河流水质污染特征,剖析了中小河流水环境保护存在的问题,提出了加强成渝地区中小河流水环境保护的对策建议。结果表明:成渝地区水环境质量呈逐步改善趋势,水质污染主要集中在中小河流,特别是跨界河流水质超标频度较高;中小河流水质污染主要集中在2—6月,说明区域水质主要受点源污染和初期雨水冲刷的面源污染物集中入河的共同影响。水资源分布不均与高强度开发利用导致的生态流量不足,城镇人口集聚导致的生活污染压力大,农业面源治理难度大导致的长期高污染负荷,上下游联防联控机制不完善造成的跨界河流污染防治难度大,是造成成渝地区中小河流水质污染突出的主要原因。建议加强中小河流的生态流量保障,厂网齐抓推进城镇生活污水处理提质增效,多管齐下提升农业农村面源污染防治水平,流域统筹推进水环境管理水平。
我国西南地区城市水环境综合整治对策与路线图
曹甜甜, 朱洪涛, 王振北, 孙德智
2022, 12(2): 500-512. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220011
摘要:
为提升我国西南地区城市水生态环境质量,以该地区47个城市(州)为研究对象,总结了城市水生态环境特征,解析了其存在的水生态环境问题。结果表明,该地区城市生活污水排放量大,10个城市生活污水排放负荷占比超过90%,近60%的城市排水基础设施落后于全国平均水平,工业源排放多集中在食品和化工行业,4—5月降雨径流污染较重;1/3的城市再生水利用率较低、工业耗水量大;受城市化进程的影响,地区城市水体富营养化问题突出,河湖水生生物多样性下降。基于上述问题,结合地区城市相关发展规划,提出了该地区城市近期(2021—2025年)、中期(2026—2030年)和远期(2031—2035年)3个阶段水生态环境质量提升目标,并给出城市水生态环境综合整治对策和路线图,即近期阶段以控源减排为主,中期阶段完成节水型城市的构建,远期阶段全面恢复城市水生态系统的结构和功能。
雪硅钙石诱导结晶法同步去除与回收污水中磷的研究
卿卓霖, 邹天森, 钱锋, 卢彩彩, 宋志伟, 宋永会
2022, 12(2): 513-519. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210824
摘要:
通过水热法合成雪硅钙石晶体,利用扫描电镜、X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱对晶体进行表征;以模拟厌氧消化液为处理对象,分析合成雪硅钙石作为晶种诱导磷酸钙结晶法去除污水中磷的效率,并对该晶种减轻反应过程中CO3 2−影响的作用进行研究。结果表明,合成的雪硅钙石纯度较高,且具有较强的pH和钙离子析出能力,在超纯水和自来水中分别投加2 g/L晶种后,溶液pH最终达到11.7和9.1,Ca2+浓度达到43和30 mg/L;体系中含有CO3 2−时,合成雪硅钙石诱导磷酸钙结晶反应符合晶体生长界面控制模型,且结晶反应仍符合二级方程(n=2);CO3 2−的存在会抑制磷酸钙结晶反应过程中的除磷效率;但投加合成雪硅钙石晶种后,CO3 2−的抑制作用减轻,磷酸钙结晶反应效率和速率大幅提高,在试验设定CO3 2−浓度最大条件下,磷的去除率由4.6%大幅升至76.7%,速率常数(k)由0.76 L/(mol·min)提高至67.74 L/(mol·min);合成雪硅钙石重复利用4次之后,对磷的去除效果仍然高于未投加合成雪硅钙石时磷的去除效果,表现出良好的可重复利用性。
驻点研究巡礼
长江大保护城市水生态环境驻点研究—九江方案
陈帆, 徐成龙
2022, 12(2): 520-528. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210825
摘要:
开展长江沿线城市水生态环境跟踪驻点研究,是贯彻习近平总书记“长江大保护”重要指示精神的具体体现。以长江中游城市九江市全域为研究区域,在资料收集和实地调研的基础上,运用信息化手段,采用统计分析、数值模拟等研究方法,开展了以数据库构建、驻点研究平台建设、水生态环境问题诊断、污染物溯源剖析、综合解决方案制定为主要内容的系统研究,探索了驻点城市需求与长江生态环境保护联合研究任务相互嵌套的研究思路,摸索出一条“数据平台构建→全域问题诊断→逐层双向剖析→全过程综合施策”的城市水环境问题“把脉、问诊、开药方”技术路线和方法体系,提出了一套统筹“结构减排、技术减排、管理减排”3个维度,遵循“源头预防、过程控制、末端治理”的全过程管治的“一市一策”综合解决方案,以期为拥有复杂水生态环境的城市开展同类型研究提供借鉴。
嘉兴城区河网水系水环境问题识别与治理对策
车霏霏, 姜霞, 王书航, 郑朔方, 李贺, 邢健宇
2022, 12(2): 529-537. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210764
摘要:
嘉兴市是长江三角洲重要城市之一,作为典型平原河网城市,嘉兴市地势低平、水体流动性不足、污染物易淤积,加之上游客水水质差、人口密集、城市径流污染日益凸显、河道航运扰动频繁等,导致城区河网水系中总磷及氨氮不能稳定达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准;河网水体透明度低下,平均值不足40 cm;大部分河湖水生植被缺失,沉水植物丰富水域仅占河网总水域面积的5%,水生态系统亟待恢复。针对现存主要水环境问题,以恢复河网水系水生态的完整性和良性循环为核心目标,以提升水体透明度、恢复沉水植物为重要抓手,制定外源管控、内源削减、生境改善、水生态修复、长效管护5类治理措施,以期促进河网水系草型清水生态系统的重建,提升水体自净能力,最终实现嘉兴城区河网水质的全面改善。
基于DPSIR模型的芜湖市水生态承载力研究与建议
卢开东, 王健健, 马燮铫, 汪俊, 张倩
2022, 12(2): 538-545. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210666
摘要:
《中华人民共和国长江保护法》要求流域产业结构和布局应与流域资源环境承载能力相适应。从社会、环境、经济、资源和生态5个方面出发,采用DPSIR模型,构建了芜湖市水生态承载力评价指标体系,通过熵权法和分级量化方法对芜湖市水生态承载力进行评价。结果表明:2011—2018年,芜湖市及各区县水生态承载力总体呈上升趋势,市区和繁昌区承载力相对较好,无为市、南陵县和湾沚区呈基本可承载;对芜湖市水生态承载力影响较大的指标为万元GDP用水量、人均水资源量、工业废水排放量、生态环境用水量等;基于各区县的差异,市区需要优化供水结构,繁昌区需要增加生态用水量的投入,无为市、湾沚区和南陵县要进一步提高污水收集处理率。
长江流域典型城市河段黑臭水体生态整治案例分析
韩璐, 李庆龙, 曾萍, 陈思琪
2022, 12(2): 546-552. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210672
摘要:
童套河、西沙河是长江流域有代表性的河网型河道水体,也是扬州市中心城区典型的黑臭水体。分析并阐述了童套河、西沙河主要水环境问题、治理措施、典型治理技术以及治理成效。治理前河道水体存在两岸污水收集能力不足、生活垃圾任意堆放,河道内水体流动性差、底泥淤积严重、水生态系统退化等问题,水质表现为黑臭,扬州市采取了控源截污、内源清理,水动力复氧、生态修复、活水换水、长效管理的治理思路,主要实施包括管网雨污分流改造,河道清淤疏浚,增设水循环造流增氧设备,构建生态河床、生态岸坡,活水换水等技术措施,取得了良好的环境效益、经济效益和社会效益。
黄石市大冶湖水质变化趋势及成因分析
刘芫, 刘蓬, 刘琳, 张冬萍, 吴盛岚, 刘胜山, 李海波
2022, 12(2): 553-559. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210680
摘要:
大冶湖作为一条重要的长江支流,其水生态保护和修复对于长江大保护具有重要现实意义。以2015—2020年大冶湖3个常规监测断面溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、总氮(TN)和总磷(TP)数据为基础进行水质评价,分析其水质变化趋势,探讨其水生态环境问题,并提出修复治理措施。结果表明:大冶湖近6年水质总体稳定,介于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类~Ⅴ类,水体处于轻度富营养状态并有逐步上升的趋势,TN、TP是大冶湖特征污染因子;湖滨缓冲带被侵占、农业农村面源污染突出、城乡污水收集处理设施相对滞后、生活污水处理厂尾水直排入湖是影响大冶湖水质的主要原因;退垸还湖,推进农业农村面源污染治理,完善污水处理厂尾水生态湿地深度净化是下一步大冶湖生态修复和环境治理的重要工作。
黄石市磁湖水质时空分布及污染源解析
张冬萍, 刘蓬, 刘琳, 刘芫, 吴盛岚, 刘胜山, 李海波
2022, 12(2): 560-566. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210679
摘要:
为解析黄石磁湖污染来源和水质时空分布,以磁湖2015—2019年水质监测数据为基础进行污染因子主成分分析(PCA),通过绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型计算污染源贡献率,采用反距离权重插值法(IDW)分析水质时空分布规律。结果表明:影响磁湖水质的第1、第2、第3主成分分别是城市面源、城镇生活污染源及气象因子;第1主成分对BOD5、CODCr、CODMn、NH3-N、TN、TP的贡献率最大,分别为88%、76%、67%、55%、46%、67%,第2主成分对BOD5、NH3-N的贡献率较大,分别为39%、32%。磁湖主要污染来源为城市面源及城镇生活污染源,受历史上工矿企业生产造成的底泥淤积和上游区域城镇生活污水排放的影响,磁湖下陆港入湖口(1#点位)处的污染最严重。
嘉陵江鲁班水库氮磷时空分布特征及截留率
李青倩, 杨鹊平, 高红杰, 李虹, 李莹杰
2022, 12(2): 567-572. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210673
摘要:
鲁班水库是四川省第三大水库,具有灌溉、发电、防洪的功能。针对当前鲁班水库总氮(TN)、总磷(TP)浓度超标问题,阐明水库氮(N)、磷(P)时空分布特征,量化水库TN和TP的截留量及截留率,并识别影响水库水质的关键因素。结果表明:水库TN浓度年均值为(0.65±0.22)mg/L,TP浓度年均值为(0.05±0.03)mg/L。水库对TN和TP的截留率分别为55.38%和53.66%,其中,通过灌溉调水的途径去除的TN和TP分别占水库总截留量的38.11%和40.85%。除了外源N、P输入以外,水库中藻类的生长、死亡和分解过程影响水库N、P浓度,以及水库对N、P的截留率。可通过降低外源N、P输入,同时控制水库内部藻类的生长改善鲁班水库水质。
长江水系氮磷生态化学计量学空间变化特征及影响因素
李青倩, 袁鹏, 杨鹊平, 张秀磊, 景张牧, 涂胜强, 高红杰, 刘瑞霞
2022, 12(2): 573-580. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210663
摘要:
氮(N)与磷(P)的化学计量学特征反映了N、P在生态系统过程中的耦合关系。当前对于长江水系中全流域N与P摩尔质量比(N:P)的时空衍化规律及其对人类活动的响应机制仍然缺乏科学认知,难以满足长江流域生态保护的治理理论和管理实践需求。根据长江水系水质监测数据和河流水沙数据,从全流域尺度上阐述长江水系N:P的时空分布特征,识别关键控制因素。结果表明:长江干流的N:P从上游到下游呈下降趋势,均值为92±78,大通站N:P输出为47±16;影响长江水系N:P空间变化的主要因素包括支流汇入、沿途面源输入、城市污水输入、磷矿开采活动以及水库拦截;颗粒态P和溶解态N的输入和截留控制着长江干流N:P的季节性差异。从生态化学计量学的角度,揭示人类活动对长江水系营养盐迁移转化的影响,可为未来长江流域生态修复和治理保护工作提供理论参考。
长江干流岸线缓冲带生态构建方案研究—以长江江阴段为例
许盛凯, 朱韻洁, 袁哲, 李国文, 许秋瑾
2022, 12(2): 581-589. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210664
摘要:
河流生态缓冲带指河流与陆地之间一定区域内的立体植被带。缓冲带生态构建是驻点跟踪研究推进长江经济带水生态环境改善的重要措施之一,对长江生态保护修复具有重要意义。基于土地利用遥感分析,得出长江干流江阴岸线缓冲带主要存在岸线开发强度高、水质难以稳定达标、生境破碎化严重、生物多样性较低等生态环境问题。针对上述问题,提出缓冲带分区分类生态构建方案:自然生境保护段以生态保护为主,可作为缓冲带生态构建的参照状态;生境生态修复段以块石抛岸带和废弃码头带为例,营造生境条件,恢复以芦苇为建群种的水生植物群落,起到截留污染和恢复生态景观的效果;城镇生境维持段因地制宜,采用生态沟塘、下凹式绿地等措施进行污染物的截留和净化。方案可为长江下游干流岸线缓冲带生态规划与建设提供参考和借鉴。同时研究表明,2006年起江阴市人均GDP超过10 000美元,即超过环境库兹涅茨曲线倒U形的拐点,江阴市于2012年率先启动沿江产业结构调整以及江阴岸线缓冲带生态建设,该过程符合环境库兹涅茨曲线。
湘江源头某河段水体重金属污染特征与健康风险评价
陈用泷, 李思阳, 吴泽璇, 王艺霖, 赵子文, 黎京士, 骆其金, 谢刚
2022, 12(2): 590-596. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210685
摘要:
为探究湘江源头某河段水体重金属分布特征并探讨其对沿岸居民健康的影响,在丰水期、枯水期以及平水期对该河段13个地表水样品中的5种重金属(As、Cu、Pb、Zn、和Cd)进行监测,通过内梅罗综合污染指数法、健康风险评价模型评价了该河段水体中5种重金属的污染现状、分布特征和可能产生的健康风险。结果表明,该河段水体中重金属浓度表现为Zn>As>Pb>Cd>Cu,污染程度为平水期≈枯水期>丰水期,且上游≈中游>下游。内梅罗综合污染指数法评价结果表明,该河段水体86.1%的采样点全年处于重度污染状态。健康风险评价结果表明,该河段地表水体中重金属引起的环境健康风险主要来自于As、Cd,二者浓度表现为上游>中游>下游,枯水期>平水期>丰水期,且儿童所面临的健康风险约为成人的2.1倍。
邛海流域设施葡萄园土壤养分与地下水污染特征研究
廖思远, 秦延文, 刘志超, 杨晨晨, 时瑶, 马迎群, 肖克彦, 林颖美
2022, 12(2): 597-606. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210497
摘要:
为揭示邛海流域设施葡萄园土壤养分的累积状况与地下水的污染特征,选取邛海北岸典型设施葡萄种植区为研究区域,采集不同种植年限的设施葡萄园和普通农田表层土壤以及相应区域地下水进行分析,并采用相关性分析方法探讨葡萄园表层土壤中氮、磷浓度,土壤理化性质与种植年限之间的关系。结果表明:设施葡萄园表层土壤中速效氮浓度平均为0.702 g/kg,速效磷浓度平均为0.135 g/kg,分别是背景(未耕作)土壤的8.2倍和6.5倍;土壤中总氮和总磷浓度与种植年限呈显著正相关,氮、磷养分会随着种植年限的增加在土壤中累积,且由于种植过程中磷肥的长期大量施用,土壤中磷素累积显著;设施葡萄园土壤pH与其养分浓度呈显著负相关,土壤电导率与其养分浓度呈显著正相关,氮、磷肥料的大量施用会加重土壤的酸化和盐渍化程度;设施葡萄园土壤养分淋失主要以硝态氮为主,地下水中硝酸盐浓度随着种植年限的增加而升高,对邛海水质存在潜在污染风险。
长江干流铜陵段突发水污染情景模拟分析
齐于顺, 刘仁志, 张启月, 崔保山, 郭忠, 王飞, 方丽, 方陵
2022, 12(2): 607-614. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210662
摘要:
突发水环境事件情景模拟分析对风险防控与应急处置至关重要。在对铜陵市沿江化工企业风险物质泄漏情景分析的基础上,采用MIKE21二维水动力-水质耦合模型对长江干流铜陵段突发水污染事故进行了模拟。模型验证结果表明,构建的水动力模型满足精度要求。对某化工企业储罐3种泄漏情景下的模拟结果表明:同一水文期,风险物质对下游敏感受体的污染程度和污染时间主要与泄漏总量有关,储罐完全泄漏情景对下游敏感受体影响最大,其最大污染峰团浓度高于罐体20%管径破裂和罐体100%管径破裂泄漏情景2~3个数量级;不同水文期,泄漏物质在丰水期到达下游敏感受体的时间最短,储罐完全泄漏时风险物质到达下游三水厂取水口用时75 min,而在平水期和枯水期分别为103和111 min,同时影响时间更长、浓度更高,下游五水厂取水口和铜陵市出境断面在平水期和枯水期先后有2次污染峰团到达。
改进WQI在川中丘陵地区典型流域水质评价中的应用—以琼江流域上游段为例
唐琦, 刘兵, 王璞, 王媛, 蒋红斌, 谢勇, 李克锋
2022, 12(2): 615-623. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210140
摘要:
水质指数(WQI)克服了传统水质评价方法无法同时满足定性评价与定量评价的缺点,但其所需指标较多,无法做到广泛运用。以琼江流域上游段为川中丘陵地区典型流域的代表,对其2018—2019年水质监测数据进行多元线性逐步回归分析,从25个水质指标中筛选出氨氮(NH3-N)、化学需氧量(CODCr)、生化需氧量(BOD5)、溶解氧(DO)4个指标建立改进WQI (WQImin)模型,该模型评价结果与WQI高度相关,并且具有较好的预测性能(R2=0.81,PE=11.9%)。WQImin评价结果表明:琼江流域上游段WQImin均值为63.1±17.2,水质等级为好;干流WQImin整体上呈沿程升高的趋势,流经安居区时,WQImin明显降低,但能较快恢复至入城区前的水平;WQImin由高至低依次为琼江干流>会龙河>玉丰河>蟠龙河>石洞河,主要支流水质均劣于干流,建议区域水污染治理的重点应逐步放到支流上。
基于层次分析法评估长江上游宜宾段工业园区环境风险
杨敏慧, 袁培炎, 罗天烈, 文栎嘉, 刘国
2022, 12(2): 624-632. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210683
摘要:
长江宜宾段工业园区中分布着众多化工企业,对周边流域生态环境具有潜在风险。选择环境风险源、管控机制、风险受体3个准则层,包括行业类型、园区企业生产工艺、环境管理体系、环境风险管理体系、受纳水体环境等13个指标层建立评估模型体系;采用层次分析法(AHP)评估了宜宾市6家工业园区(A~F)的环境风险评。结果表明,6家工业园区准则层权重总占比表现为环境风险源(69.939)>环境风险受体(38.076)>风险管控机制(33.420),各园区环境风险综合值表现为B园区(19.147)<D园区(19.265)<A园区(22.237)<C园区(23.646) <F园区(25.838)<E园区(30.321),各工业园区均属于中等环境风险。