以技术创新提升水环境管理与决策水平
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漂浮水站
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现场处置
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现场监测
松花江硝基苯重大水污染事件、广东北江镉污染事件、江苏太湖蓝藻事件……面对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理念，不能有效支撑水环境监控预警等风险管理的需求。
针对我国当前突发性水污染事故频发，环境风险管理能力薄弱，缺乏有效环境风险评估预警与控制技术支撑等问题，水专项“流域水环境风险评估与预警技术研究与示范”项目（以下简称“项目”）重点突破了流域水环境风险源识别、风险预警监控、风险快速模拟、风险评估、事故应急处置等风险防控关键技术，以及风险评估预警信息平台构建技术，形成了流域突发性水环境风险管理技术体系。建成了太湖、辽河流域和三峡库区水环境风险评估与预警技术平台，并实现了业务化运行，有效提升了示范流域水环境风险管理技术水平。平台为应对突发性水污染事故应急处置、水华重灾区预警、饮用水水源地风险评估等发挥了重要科技支撑作用。
1构建流域突发性水环境风险评估预警技术体系，提升了我国流域水环境风险管理水平
数据显示，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。
项目负责人、中国环境科学研究员副院长郑丙辉介绍说，这一项目按照突发性水环境风险评估与预警技术需求，构建了按照“风险源识别评估-环境风险监控-环境风险快速模拟-污染事故应急评估-特征污染物应急控制”的完整水环境风险评估与预警技术体系。在风险源识别与评估方面，提出了基于水生态功能分区的风险源特征与水环境敏感目标相互耦合的风险源识别技术，为水环境风险预警提供“目标”。
在环境应急监控技术方面，在现有水污染源和环境质量监督性监测的基础上，构建水污染源和水环境质量预警监控技术方法，实现环境监测从“事后监测”变为“预警监控”。在突发性水污染事故影响模拟方面，研发了突发性环境风险快速模拟技术，实现了突发性水环境风险的快速、准确判断，为应急决策“赢”得时间。在突发性水污染事故影响的评估方面，提出了突发性水污染事故应急控制阈值确定技术，为污染事件“合理”处置提供科学依据。在水污染事故现场应急处置技术方面，研发了污染事故化学品现场应急处理处置技术，并构建了相关应急处置技术方法库，为应急处置提供“工具”。在流域水环境风险评估与预警信息平台构建技术方面，构建了流域水环境信息通用数据库，形成一套环保领域平台搭建共性技术，为构建流域水环境风险及预警信息平台提供技术支撑。
2构建示范流域水环境风险评估与预警技术平台，初步满足示范流域水环境风险管理需求
2012年3月1日中午12时，重庆市沙坪坝区凤凰溪发现黑色油污，威胁下游饮用水水源安全。为了尽快找出肇事企业，沙坪坝区环境监察支队在重庆市环保局的有力指导下，利用“三峡库区水环境风险评估及预警示范平台”，向上游追溯产品或原料中含有油类物质的企业，在污染物发现点周边100多家企业中找到7家可疑企业，之后再通过现场的排查，最终锁定污染源企业。原本用传统排查需要9天时间，利用预警平台监察人员只用了两个小时就锁定了污染源。平台为此次事故处置争取了时间，使得事件得到妥善处置。
沙坪坝凤凰溪的油污处置事件只是“三峡库区水环境风险评估及预警示范平台”应用的一个缩影。2010年12月16日，环境保护部、重庆市政府2010年次生突发环境事件联合演练在重庆成功举行；2011年7月26日，四川阿坝锰渣污染涪江事件、2012年4月25日以及“4•5”大足县非法倾倒污染事件等突发型水污染事件中，课题组的系统平台成果得到了直接应用和验证。“平台的平稳运行，形成了一张庞大的信息网络，每个环境风险点都被囊括其中，在指挥办公室，工作人员就可以全面掌握三峡库区及其支流的水环境状态，为判断、评估、处置突发性环境事件提供了有力支撑。”重庆市环境监察总队总队长陈卫表示。
重庆市环境保护局信息中心主任曾喧介绍，平台以构建流域水环境风险评估与预警的研究目标，紧密结合三峡库区水环境风险防范及应急管理应用，并于2010年底投入试运行。
项目负责人郑丙辉介绍，三峡水库
是我国的特大型水库、国家淡水资源战略储备库、也是重要生态敏感区。围绕三峡水库水环境风险管理需求，应用共性技术研发成果，按照“五个一（一个体系、一张网、一张图、一张表、一个流程）”的总体设计思想，构建了三峡库区水环境风险评估及预警技术平台。平台包含了三峡水库水环境基础数据库、风险源识别、预警监控、污染事故影响模拟、影响评估和应急处置等子系统，实现了污染源风险分级-预警监控-评估预警-应急处置-信息发布5项功能。平台在三峡库区实现污染源、水环境质量的日常信息管理的基础上，在突发性水污染事件应急处理处置方面得到全面应用。
一个体系，就是针对三峡库区水环境安全监管需求，构建业务化运行的联动机制，形成各级主管部门、业务监管部门和应急实地调派等多方联动，在预警平台、事故应急处置平台和信息发布平台的联动配合下，形成系统化的风险评估——预测预警——应急指挥的完整体系，使环境管理工作系统化；一张网，就是优化、完善已有的广域网及局域网运行环境，包括构建监测分布网络系统、传输网络和控制网络等，实现网络覆盖三峡库区水环境，解决了信息集成共享的问题；一张图就是使得风险评估与监测预警通过“地图”形式的展示、分析与交互，使其形象化；一个表就是，通过平台调用数据资源，将应急指挥人员、监测人员、处置人员、救援队伍、专家等信息集成自动生成一个调度表，并将标准化的处置、监测等方案模块自动生成应急方案，使应急处置工作条理化；一个流程：就是针对三峡库区水环境风险评估与预警示范这一研究目的，进行库区水环境风险评估与预警示范流程化构建与管理，使其规范化。
“平战结合”是“三峡库区水环境风险预警平台”在重庆市环境保护局在应用时的另一个特色。
“平时”也就是在日常环境监管工作中，重庆市环保局在应用过程中将“三峡库区水环境风险预警平台”与“12369监控预警平台”整合，扭转了被动执法局面。“根据群众描述的位置、气味、颜色等感官特征搜索疑似风险源，系统的实现了污染事故的快速定位和快速甄别。通过监测态势分析，我们可以全面直观地掌握污染事故发生、发展的变化情况。”陈卫表示。
“三峡库区风险评估与预警示范平台”与“12369投诉处理系统”集成为一体，在日常投诉处理中使用平台调度人员和车辆，在应用中不断完善系统功能，不仅提高了投诉处理的效率和群众满意度，还为平台数据库积累了大量翔实的基础数据，让业务人员熟悉平台的操作、验证平台的功能，为“战时”的平台应用提供了重要的保障。“如果出现突发性环境事件，预警平台‘战时’的特点就可以显现出来了。”重庆市环境保护局信息中心主任曾喧介绍，预警平台可以实现让参与应急处置的各方均能即时掌握事件的全面信息，各方均能可视通话，并通过平台查看现场处置态势、应急处置资源分布、实时监测数据及趋势预测情况等。同时，可以准确分析污染态势变化，通过监测数据的采集，准确把握污染物对水质影响的变化情况及现状并通过模型研判，准确预测污染团移动的速度和到达敏感目标的时间。
监控预警平台和应急处置平台的升级，实现了从重庆市环保局在环境监管上从人防到技防、从现场指挥到远程智能指挥的转变，提升了协同作战、智能作战的能力。同时，环境应急管理由滞后向实时、粗放向精确、静态向动态、被动向主动转变。有了高科技的“千里眼”守望三峡，“十一五”以来，重庆市杜绝了重特大污染事故的发生。
据了解，“三峡库区水环境风险预警平台”自2010年业务化运行以来，实现了三峡库区水环境监察应急管理系统的智能化，极大提升了工作效率，截至2012年底，共处理投诉的水污染事件3911件，平均出警时间由30分钟以上缩短至10分钟以内；水环境应急事件累计应用53次，应急处置时间从1~2天缩短至1~2小时，累积避免和减少直接、间接经济损失超过1亿元，保障了集中式饮用水的安全和社会稳定，有效地支撑了三峡库区水环境风险管理。特别是2010年12月16日，成功地支撑了环境保护部与重庆市政府组织的突发水污染事件联合演练。
国务院三峡办水库管理司巡视员周维介绍说，三峡工程生态与环境监测系统是针对三峡工程引起的生态与环境问题而建立起来的跨地区、跨部门、多学科、综合性和研究性的监测网络。20年来，该系统围绕三峡工程建设和运行，对三峡工程可能引起的生态环境问题进行全过程的跟踪监测，为三峡工程建设过程中生态与环境管理以及领导决策提供科学依据，为三峡工程建成后进行环境影响回顾性评价积累完整数据。但是，整个系统在预警预报和监控方面还是非常薄弱的，水专项设立预警监测主题，恰好弥补了这个空白。
“‘流域水环境风险评估与预警技术研究与示范’项目在三峡库区起到了技术领跑和技术支撑的作用，填补了‘三峡工程生态与环境监测系统’在预警预报方面的空白。”周维说。
辽河流域是我国水污染治理的重点流域，其上游大伙房水库则是辽中平原2000万人口的饮用水水源地。辽河流域水环境风险评估与预警技术平台，包括水环境污染源管理、水环境质量管理、风险评估与预警、水环境应急响应、综合信息服务等5个子系统，并以流域总平台为统领，重点构架大伙房饮用水源-沈阳城市水环境两个子平台。该平台在辽河流域实现污染源、水环境质量的日
常信息管理的基础上，在饮用水水源地、城市景观水体风险预警等方面得到全面应用。
据了解，辽河流域水环境风险评估与预警技术平台于2010年投入应用。平台实现了辽河全流域水环境数据的统一采集与传输、饮用水水源地的水质安全预警、市域污染源排放监控评估、景观水体环境适宜度评估、城市水污染物总量、跨市界通量的监控、预警与评估，流域水环境信息发布功能，为辽河流域饮用水水源安全提供技术保障，为辽河流域水环境综合整治和跨市之间水质生态补偿提供及时高效的信息和技术服务支撑，提升水环境管理决策的时效性和科学性。
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。这一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。
据了解，环保部华东督查中心利用本平台开展太湖流域国控重点污染源总量减排核算、跨省界矛盾协调和环境稽查，大大减轻了野外调查工作量，有效提高了工作效率。太湖流域重污染区蓝藻水华风险预警子平台在江苏省环保厅实现了业务化应用，平台逐日提供未来7日重污染区总磷、总氮、氨氮、高锰酸盐指数及溶解氧的浓度分布，以及未来3日重污染区域内的叶绿素浓度预测结果，并进行蓝藻水华预报预警，指导地方政府水华应急处置，确保太湖饮用水安全。
3强化现有水环境监测资源的开发和利用，推进我国水环境风险预警监控能力建设
我国已经建立了比较完善的污染源监督性监测、重点污染源在线监测，以及流域水环境质量监测和重点断面在线监测系统，也实现了在线数据的网上公开发布。对此，项目负责人郑丙辉认为，这些监测多以监督性监测为目的来设计实施，水环境信息缺乏有效整合和综合利用，并没有起到支撑流域水环境风险评估与预警的需求。现有的水环境日常和自动监测信息可以经过进一步挖掘，能够在一定程度上实现流域水环境风险预警的功能。
项目提出，建议利用国家水专项风险预警监控、信息采集集成等关键技术成果，面向流域水环境风险监控预警需求，调整水环境监测理念，提升现有监测成果的利用效率，逐步增加风险预警监控功能，全面提升流域水环境风险预警能力。一是以现有重点污染源在线监测数据为基础，逐一研究重点污染源的排放规律，筛选污染源的主要预警因子和预警阈值，实现重点污染源超标排放预警；二是以现有水环境质量在线监控数据为基础，逐一评估流域在线监控断面上游的重点污染源和下游的敏感目标，分析研究断面水质变化规律，筛选水质的主要预警因子和预警阈值，从而构建区域性水环境风险评估与预警信息平台。
随着我国水环境污染治理工作的深入，水环境质量在不断改善。但若流域内生产、生活过程中持续排放有毒有害污染物，在水环境中累积到一定程度，同样会产生环境灾害，如湖库因富营养化累积产生水华灾害而产生的生态风险及人体健康风险。“十一五”期间，依托水专项开展的水环境累积性风险预警方面的探索仅在小尺度示范流域、部分预警技术环节上有所涉及，整体上，水环境累积型风险预警科技支撑能力严重滞后于风险管理需求。
对此，郑丙辉建议按照不同类型水体水环境问题，开展累积性水环境风险识别方法研究，构建自然、人类活动驱动下水环境风险评估与预警方法，研发流域-水体多要素耦合的水环境累积型风险预警系统，大力推进流域水环境累积型风险评估与预警技术的业务化应用，切实提高示范流域水环境累积型风险控制能力，支撑流域水环境事后监督管理向事先风险管理的转变，确保我国水环境安全。
为提升我国水环境突发性风险管理水平，有效应对水环境风险事件，构建基于流域水环境安全的突发性风险评估与预警平台，提升我国水污染事件的应急处理处置能力已成亟待解决的问题。项目提出，加快推进七大流域水环境风险评估与预警平台建设，提升水污染事件的应急决策能力。在日常污染源监察的基础上，开展全国重点水污染源的风险识别，按照风险大小进行分级管理；开展全国流域环境敏感目标的识别，按照敏感程度实施分级管理；综合现有的污染源在线监测和水环境质量在线监测系统，以流域为单元，构建流域水环境预警监控体系；按照流域的风险源、敏感目标及水环境特征，逐步建立不同流域水环境风险模拟及预测模型系统；以流域为基本单元、考虑上下游行政区管理需求，加快推进我国流域/区域水环境风险评估与预警平台建设，提升我国突发性水污染事件的应急处理处置能力。
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