突破关键技术　为跨境水环境风险综合监管与污染责任界定提供支撑——水专项课题“中俄跨境地区水环境风险监控预警技术研究与应用示范”成果

2018-12-05

针对跨境地区水环境风险源和风险状况信息不清、风险预测预警技术薄弱、污染溯源与责任界定技术手段缺乏等问题，生态环境部南京环境科学研究所牵头，联合中国环境科学研究院、中国-东盟环境保护合作中心、黑龙江省环境信息与监控中心、内蒙古自治区环境科学研究院等单位，在课题负责人、生态环境部南京环境科学研究所所长高吉喜研究员的带领下，完成了水体污染控制与治理科技重大专项（简称“水专项”）及“中俄跨境地区水环境风险监控预警技术研究与应用示范”（2014ZX07503004） 课题。　　

课题以中俄跨境地区为主要研究区，经过3年多的研究和技术攻关，突破了跨境地区水环境风险源识别筛选与风险评估、寒区水环境风险预测预警与应对决策支持、跨境水污染溯源与责任界定3项关键技术，以此为核心，构建了“中俄跨境地区水环境风险预测预警系统”“跨境水环境谈判决策支持系统”以及“跨境水环境综合管理与谈判决策支持平台”，形成“1平台+2系统”的中俄跨境地区水环境风险预测预警与谈判决策支持业务化应用平台体系。以专报形式向国家环境保护管理部门提交《中俄跨界水体水质联合监测合作现状与转型升级建议》等5篇政策建议，有力支撑了我国的环境谈判与国际合作。

一、跨境地区水环境风险源识别筛选与风险评估技术

在综合分析中俄水环境管理法规和标准差异的基础上，根据风险源、水体和区域水环境风险评估的不同特点，针对不同对象分别建立了跨境水环境风险评估指标体系，运用层次分析法和模糊积分法，对中俄跨境地区的风险源、水体和区域，从风险源风险等级、水体和区域水环境风险压力及生态敏感性等多个方面开展了水环境风险评估，全面掌握了中俄跨境地区风险源、水体和区域的水环境风险状况。

针对境内和境外风险源的不同特点，综合运用风险源风险等级筛选法和遥感光谱特征分析法，对境内外重点区域开展风险源识别和筛选，确定了境内175个重点监控风险源和境外6个风险源集中分布区，掌握了中俄跨境地区境外风险源的大体分布状况。

二、寒区水环境风险预测预警与应对决策支持技术

通过模拟试验和现场实测，研究了不同水温尤其是低温对水体污染物降解的影响，分析了常温和低温下挥发、生物降解、光解和沉积物吸附等多种因素对污染物降解的影响，建立了水体典型污染物降解速率与水温的相关关系。根据研究成果，对Mike模型的34个重要参数进行了优化，使之能够适应寒区冬季低温冰封的水文气象条件。构建了覆盖黑龙江、松花江干流及其主要支流的中俄跨境地区水环境风险预测预警模型，能够模拟主要水质指标以及部分特定污染物在水体中的变化态势，为中俄跨境地区水环境风险预测预警和应对决策提供全面的技术支持。

采用基于卡尔曼滤波的数据同化方法，研发了预测预警模型的实时校正技术，实现模型水动力和水质参数的自动率定，将预测预警模型的计算时间缩短50%以上，满足了环境管理部门在突发性水环境风险应急处置过程中对时效性的高要求。研发了基于在线监测数据的滚动校验技术，通过滚动模拟和校验使模型不断适应流域变化的水文和水质条件，逐步提高预测能力，最终预测精度达到70%以上，为突发水环境风险应对和流域水环境日常管理提供了可靠的技术支撑。将预测预警模型与情景分析技术相结合，能够对不同风险应对方案和流域污染控制方案的实施效果进行模拟分析，为突发性水环境风险的应急处置以及流域日常水环境管理方案的制定提供决策依据。

三、跨境污染溯源与责任界定技术

通过资料调研、实地调查监测、实验室分析和遥感解译，获得了包括气象、水文、水质、污染源以及典型污染物三维荧光图谱等在内的15.5万个研究数据，构建了中俄跨境水环境综合数据库，为跨境水环境谈判提供了强有力的数据支持。

研发了基于三维荧光指纹分析的跨境污染溯源与责任界定技术，能够通过水样实测数据与污染物荧光光谱数据库的比对确定污染物类型，进一步根据污染源数据库存储的不同企业污染物数据，初步框定污染源范围，结合实地调查，最终确定污染来源。研究成果在中俄水质联合监测高锰酸盐指数超标以及额尔古纳河类蛋白污染的责任界定中得到应用。