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流域水質目標管理技術體系研究 版權信息
- ISBN:9787030703699
- 條形碼:9787030703699 ; 978-7-03-070369-9
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
流域水質目標管理技術體系研究 本書特色
適讀人群 :從事水環境管理的科研人員、相關政府部門,環境科學、生態學等專業的本科生和研究生本書可供從事水環境和水生態系統管理的科研人員、相關政府管理部門工作人員以及環境科學、生態學等專業的本科生和研究生參考。
流域水質目標管理技術體系研究 內容簡介
本書圍繞國家“水十條”實施對建立流域水生態功能分區管理體系的科技需求,進一步突破水質目標向水生態目標轉化、土地利用空間優化與水生態承載力調控關鍵技術,系統集成流域水生態功能區管理成套技術,建立分區管理技術體系,支撐我國流域水環境“水陸”一體化精細管理。內容包括:1)流域水生態功能分區管理理論基礎與技術體系框架;2)分章節介紹流域水生態功能分區關鍵技術組成、流域水生態健康評估技術體系、流域水生態保護目標制定技術、流域功能區生態空間管控主要技術、流域功能區生態空間管控技術、流域水生態承載力評估與優化調控技術。3)鄱陽湖流域和太湖流域典型區(常州)水生態功能分區管理。
流域水質目標管理技術體系研究 目錄
前言
第1章背景與意義1
1.1研究背景與意義1
1.1.1研究背景1
1.1.2水質目標管理的必要性和迫切性2
1.2水質目標管理的概念與體系3
1.2.1概念與內涵3
1.2.2水質目標管理技術體系4
1.3水質目標管理關鍵技術的發展歷程5
1.3.1水環境質量基準發展歷程5
1.3.2控制單元水質目標管理發展歷程6
1.3.3*佳可行技術發展歷程8
1.3.4水環境風險管理發展歷程9
1.3.5水生態分區管理發展歷程10
1.3.6生態流量管控發展歷程11
第2章流域水環境基準及標準制定技術集成及應用13
2.1水環境基準標準概念解析13
2.2水環境基準標準制定技術體系13
2.3水生生物基準技術集成14
2.3.1水生生物篩選技術15
2.3.2水生生物毒理學數據獲取技術15
2.3.3水生生物基準推導16
2.3.4水生生物基準校驗17
2.4人體健康水質基準技術集成18
2.4.1人體健康水質基準制定18
2.4.2人體健康水質基準校驗25
2.5水生態學基準及標準相關方法集成27
2.5.1水生態學基準制定28
2.5.2水生態學基準校驗38
2.6水環境沉積物基準及標準相關方法集成44
2.6.1水環境沉積物質量基準制定44
2.6.2沉積物質量基準校驗49
2.7水環境基準向標準轉化技術50
2.7.1基準向標準轉化的原理50
2.7.2技術經濟分析50
第3章控制單元水質目標和排污許可管理技術集成及應用56
3.1控制單元水質目標管理技術集成56
3.1.1集成背景及思路56
3.1.2控制單元水質目標管理技術體系57
3.1.3水環境問題診斷技術58
3.1.4污染負荷核定和源識別技術60
3.1.5污染源-水質響應關系模擬與容量總量技術63
3.1.6負荷總量分配到源技術64
3.1.7水質目標管理效果評估技術66
3.2基于水質的固定源排污許可管理技術68
3.2.1技術內容介紹68
3.2.2主要關鍵技術70
3.2.3技術應用案例:常州市控制單元排污許可管控方案72
3.3重點行業水污染物排放限值管理研究73
3.3.1重點行業排污許可限值管理技術體系73
3.3.2重點行業污染物排放限值分級73
3.3.3示范區常州市重點行業固定源污染物排放限值分級方案75
3.4城鎮污水處理廠水污染物排放限值管理研究77
3.4.1城鎮污水處理廠進水污染物種類分析77
3.4.2我國污水間接排放系統環境監管執法主要問題分析79
3.4.3城鎮污水處理廠排放濃度限值分級與技術可行性評估研究82
3.4.4許可排放限值和許可排放量制定方法85
第4章重點行業*佳可行技術評估與驗證技術集成及應用87
4.1基于生命周期評價的*佳可行技術篩選與評估創新88
4.1.1*佳可行技術的篩選88
4.1.2生命周期評價理論與實施框架88
4.1.3基于生命周期評價的BAT篩選與評估90
4.2重點行業*佳可行技術評估方法集成92
4.2.1方法集成框架與特點92
4.2.2四級技術體系92
4.2.3污染防治可行技術指南編制技術94
4.2.4重點行業水污染防治*佳可行技術通用評價技術95
4.2.5基于數據匹配建模及智能數據提取技術95
4.2.6BAT物理驗證技術95
4.2.7*佳可行技術支撐排污許可制實施的集成優化與應用示范技術96
4.3重點行業及畜禽養殖防治可行技術指南96
4.3.1紡織工業污染防治可行技術指南96
4.3.2制革工業污染防治可行技術指南98
4.3.3制藥工業污染防治可行技術指南101
4.3.4農藥工業污染防治可行技術指南104
4.3.5氮肥工業污染防治可行技術指南106
4.3.6電鍍工業污染防治可行技術指南108
4.3.7調味品/發酵制品工業污染防治可行技術指南110
4.3.8啤酒工業污染防治可行技術指南113
4.3.9畜禽規模養殖場污染防治可行技術指南115
4.3.10污染防治可行技術指南編制應用情況117
4.4重點行業*佳可行技術虛擬評估與物理驗證平臺建設及業務化應用119
4.4.1重點行業水污染防治可行技術(BAT)虛擬評估平臺119
4.4.2重點行業物理驗證平臺建設123
4.4.3平臺主要業務化應用128
vvi第5章流域水環境風險管理技術集成及應用129
5.1流域水環境風險管理的內涵、類型及理論129
5.2水環境突發性風險管理技術集成131
5.2.1基于雙目標的突發風險源識別技術131
5.2.2事件發生后風險源精準識別與快速預測預警技術134
5.2.3快速高效分類應急處理工藝技術138
5.2.4地表水和沉積物水生態環境損害鑒定評估技術139
5.3水環境累積性風險管理技術集成144
5.3.1基于生物有效性的TIE與EDA相結合的污染物識別技術144
5.3.2基于原位被動采樣的水生態暴露評估技術147
5.3.3流域水環境復合污染生態風險評估技術149
5.3.4基于生物生理特征以及個體行為的生物預警技術150
5.3.5流域重點行業風險分級管控技術151
5.4三峽和太湖流域水環境管理應用155
5.4.1三峽庫區水環境突發性風險管理應用155
5.4.2太湖流域水環境累積性風險管理應用160
第6章流域水生態功能分區管理技術集成及應用163
6.1水生態功能分區管理技術體系163
6.2全國水生態功能分區管理方案164
6.2.1全國水生態功能分區體系與方案164
6.2.2全國水生態功能區分類管理方案166
6.3水生態完整性評價及目標制定技術及應用169
6.3.1技術框架170
6.3.2關鍵支撐技術178
6.3.3常州水生態完整性及其保護目標制定182
6.4功能區土地利用優化與空間管控技術及應用185
6.4.1功能區土地利用優化與空間管控技術框架185
6.4.2關鍵技術186
6.4.3常州市土地利用優化和空間管控方案194
6.5水生態承載力評估與調控技術及應用200
6.5.1水生態承載力評估與調控技術框架200
6.5.2關鍵支撐技術202
6.5.3常州市水生態承載力評估及調控208
第7章生態流量管控成套技術集成及應用215
7.1生態流量管控的內涵、理論及集成體系215
7.1.1生態流量管控內涵215
7.1.2生態流量管控集成體系216
7.2生態流量核算方法技術集成217
7.2.1水文學法217
7.2.2水力學法218
7.2.3棲息地法219
7.2.4整體法220
7.2.5計算方法適用性分析221
7.3生態流量適應性管理技術集成222
7.3.1內涵及構成222
7.3.2我國生態流量保障適應性管理方法體系222
7.4沙潁河流域應用224
7.4.1沙潁河流域概況224
7.4.2生態調度前沙潁河流域生態流量管理狀況224
7.4.3沙潁河流域生態流量適應性調度方案制定與實施225
7.4.4沙潁河流域生態流量適應性調度效果監測與評估228
第8章長江流域水質目標管理技術集成與平臺構建235
8.1基本概況235
8.1.1自然概況235
8.1.2長江流域水生態環境問題235
8.2長江經濟帶水環境管理適用技術甄選236
8.2.1技術篩選原則236
8.2.2技術篩選過程237
8.2.3技術篩選結果及銜接關系分析237
8.3流域水環境模型評估驗證241
8.3.1流域水環境模型評估驗證技術框架241
8.3.2流域水環境模型評估驗證技術要求243
8.3.3長江流域水環境相關模型的評估驗證250
8.4水質目標管理平臺構建與業務化應用259
8.4.1長江經濟帶(長江流域)水質目標管理平臺構建與業務化應用259
8.4.2基于水質目標管理技術的洱海流域管理平臺業務化應用268
參考文獻 282
附錄288
流域水質目標管理技術體系研究 節選
第1章 背景與意義 1.1 研究背景與意義 1.1.1 研究背景 我國水環境管理可以追溯到20世紀70年代末期,經過40多年的發展,形成了環境標準、環境監測、總量控制、環境影響評價、排污許可申報、流域規劃、目標考核、區域限批、風險預防、排污收費、損害評估、生態補償等水環境管理技術,在社會經濟發展過程中,這些方法在緩解水環境質量壓力方面發揮了作用。然而,我國水環境管理仍然粗放,與歐美先進管理技術仍然存在差異,如美國和歐盟都發展了水生態系統保護管理技術,我國水環境管理還停留在污染防治階段,而且污染減排要求又與水環境質量改善相脫節,尚未形成面向水質目標的管理體系,難以滿足國家對水生態環境質量改善的迫切需求。 隨著生態文明意識的逐步普及,國家對環境質量改善的要求日益迫切,精準化的環境管理方法研究成為當務之急。2015年國務院頒布的《水污染防治行動計劃》(簡稱“水十條”),提出以改善水環境質量為核心,按照“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”原則,貫徹“安全、清潔、健康”方針,強化源頭控制,水陸統籌、河海兼顧,對江河湖海實施分流域、分區域、分階段科學治理,系統推進水污染防治、水生態保護和水資源管理。《重點流域水生態環境保護“十四五”規劃編制技術大綱》,提出了“三水統籌”、水生態完整性保護等目標要求。因此,亟待研發現代管理技術體系,支撐我國水環境管理模式的戰略轉型。 為了支撐我國水環境管理技術的升級換代,國家水體污染控制與治理科技重大專項(簡稱水專項)提出了構建“我國流域水質目標技術體系”的工作任務,要求針對我國水環境保護閾值不清、環境質量改善與污染控制相脫節、水環境風險管理能力不足和“水資源、水環境、水生態和水風險”(簡稱“四水”)統籌管理薄弱等關鍵技術問題,開展技術攻關和突破,為我國水環境管理技術體系構建提供支撐。其中,水專項提出的流域水質目標管理技術主要包括水環境基準標準、總量控制與排污許可管理、*佳可行技術(BAT)評估、水環境風險管控、水生態健康保護等技術內容。“十一五”至“十三五”期間,水專項圍繞“流域水質目標管理及監控預警技術標志性成果”設置多個項目,以太湖等流域為重點示范區,開展關鍵技術突破,力圖突破水質目標管理基本理論,實現關鍵技術的標準化、規范化和業務化,形成整裝成套水質目標管理技術體系,提出我國水環境基準標準本土化閾值,制定示范流域控制單元水質目標管理方案、排污許可管理方案和水環境風險管控方案,搭建流域水質目標管理業務化平臺并實現業務化運行,為我國水質目標管理體系的建立奠定科學基礎。當然水質目標管理技術體系的構建不是一蹴而就的,需要結合國家需求通過長期的研究、技術攻關和示范,*終才能取得成功。 1.1.2 水質目標管理的必要性和迫切性 (1)水生態完整性保護對水環境管理提出了更高的要求 近半個世紀以來,隨著經濟社會的快速發展,以及工業化和城市化的深入推進,水資源的需求量、污染物排放量大增,水生態系統功能受到嚴重破壞。在此背景下,歐美發達國家或組織環境管理目標逐漸從單一的水化學指標向多要素的水生態指標轉變,如美國《清潔水法》提出了物理、化學和生物完整性保護要求,歐盟則是將良好生態狀況作為管理追求目標。我國水環境管理仍然偏重于水質管理,強調水體使用功能的保護,尚未提出水生態完整性保護的要求,造成水資源管理、水污染防治與水生態保護相脫節等問題。生態文明建設新時期下,生態完整性成為環境管理的重要目標。水生態完整性保護技術涉及監測、評價、目標制定、模擬預測和優化調控等關鍵技術,這些技術當前尚未實現規范化和標準化。因此,需要以水生態功能分區技術成果為基礎,研發水質目標向水生態目標轉化、土地開發水生態影響和水生態承載力調控等關鍵技術,建立面向水生態系統健康保護的水質目標管理技術模式。 (2)水環境基準“本土化”制定是水質目標管理的堅實基礎 水環境基準是制定水環境標準的科學基礎。水環境基準研究與制定技術體系及管理工作在美國、加拿大、澳大利亞、歐盟等發達國家和地區已相對成熟。由于地域和國情的差異,照搬國外基準,難以制定出符合我國水體特征的水環境標準,無法保證我國水環境管理的科學性,如通過應對2005年松花江硝基苯污染事件,暴露出我國作為一個國際大國在水環境基準標準研究方面的嚴重不足。至今,我國開展了水環境基準制定方法技術的研發,提出了一系列相關的基準建議值,總體而言水環境基準研究基礎仍然薄弱。因此,促使水環境基準方法技術系列化、規范化、本土化,制定適合我國國情的本土化水質基準標準已經十分緊迫,這對于實現我國環境管理戰略目標具有重要作用。 (3)亟須形成以環境質量改善為核心的水質目標管理技術體系 亟須圍繞生態文明建設、“水十條”實施和水環境管理模式轉變等國家需求,從技術突破方面開展技術對管理的支撐研究,亟須突破流域水系統耦合模擬、水環境容量總量控制、水環境風險評估、水質-水量-水生態綜合調控等關鍵技術,建立污染源減排與環境質量響應關系,解決水環境質量改善與水陸一體化管理、排污許可制、水環境風險管理、重點行業污染管理等的銜接關系,形成流域水質目標管理的成套技術體系和管理機制,按照系統化、規范化和標準化的要求,全面促進關鍵技術的銜接和融合,集成流域水質目標管理技術體系,實現水質管理技術對國家戰略的支撐作用。 1.2 水質目標管理的概念與體系 1.2.1 概念與內涵 當前我國新老水問題交織,水生態系統健康面臨巨大威脅。針對水專項啟動之初我國水環境管理面臨的“重水化學、輕水生態”“污染控制與水環境質量改善相脫節”“風險管控以被動響應為主”等問題,水專項通過深入剖析水生態環境質量組成及氣候變化、污染減排、水資源利用、土地開發和社會經濟發展對其影響機制,提出了水質目標管理的概念,即以“四水”多維目標保護為核心,以適合本土的水環境基準標準為控制閾值,以流域環境壓力與水環境質量響應關系為依據,以多過程耦合的流域水系統調控為主要措施的水環境管理技術系統。 水質目標管理從生態完整性理論發展而來(圖1-1)。生態完整性,即生態系統結構和功能的完整性,是生態系統維持各生態因子相互關系并達到*佳狀態的自然特性,生態完整性也可以理解為生態系統的健康程度,廣義上包括生態系統生物、物理、化學完整性。其中,生物完整性指標主要由不同生物群落的完整性指數和豐富度指數構成,物理完整性指標則由定性生境評價指數和物理生境指數構成,化學完整性指標主要包括大部分的水質指標。大量的研究證明,單純從水化學角度來實施流域水環境管理系統,并不能達到良好的生態效果,只有維持水生態系統結構和功能的完整性,圖1-1流域水生態環境系統邏輯關系 即具有健康的水生生物群落和良好的物理化學生境,才能實現河流湖泊的真正健康。 水質目標管理體現了流域水生態環境系統協同控制要求。水生態環境系統健康狀況受到流域、區域、河段等多尺度人類脅迫壓力的影響(圖1-1),需要從流域系統性、整體性角度進行診斷與保護。流域水生態環境系統實質是以水循環為紐帶的物理過程(水量變化)、水生生物及生物地球化學過程(水質-水生態)和人類活動調控為一體的水系統。 1.2.2 水質目標管理技術體系 水質目標管理包括水環境基準標準、控制單元容量總量控制、固定源排污許可管理、水環境風險管控、水生態健康管控、水質目標管理業務化平臺構建等技術內容(圖1-2)。 圖1-2 水質目標管理技術體系示意 水質目標指標體系由生態流量、水體理化、風險污染物、生物完整性指數等指標構成。水環境基準標準是水生態環境目標確定的依據。 基于水環境基準標準,開展水生態環境退化診斷和關鍵脅迫因子識別,針對不同環境問題實施不同的管理措施:①針對水質超標問題,計算控制單元水環境容量總量,開展污染源*大日排放負荷分配,實施固定源排污許可管理制度;②針對突發性、累積性水環境潛在風險問題,建立以水環境風險評估、風險污染物識別、水環境風險預警和應急管控等為核心的水環境管控技術體系;③針對生態流量不足、水生境退化等非化學脅迫問題,實施生態流量保障、水生態空間管控和水生態承載力調控等技術手段,恢復流域水生態健康狀態。 *后,制定流域水質目標管理方案,通過建設水生態環境監測體系和水質目標管理業務化平臺,實現“四水”協同管控。 因此,水質目標管理技術體系作為近年來新發展的技術模式,具有三個方面的特點:一是強調水生態完整性保護,強調生態流量目標、水體理化目標、水風險管控目標、生物完整性目標的共同保護;二是強調以流域壓力-水生態環境的響應關系為基礎,針對性實施適用性管理措施;三是強調“四水”的協同管控,不僅是過去的水污染管控,根據流域環境問題需求,還要綜合實施水環境風險管控、生態流量保障和水生態承載力調控等管理手段。 1.3 水質目標管理關鍵技術的發展歷程 1.3.1 水環境質量基準發展歷程 水環境質量基準,簡稱水環境基準或水質基準,是指為保護水環境的特定用途,對水體中某物質存在水平的客觀定量或定性限制;通常表述為水環境中某物質對特定對象不產生有害影響的*大劑量(或無作用劑量)或濃度水平,主要考慮自然生態特征,并主要基于毒理學及污染生態學試驗的客觀記錄和科學推論,是制定水環境質量標準的科學依據,不具有法律效力。水環境質量標準,簡稱水環境標準或水質標準,是以水質基準為依據,在考慮自然環境和國家或地區的社會、經濟及技術等因素的基礎上,經過綜合分析,由國家相關管理部門頒布的具有法律效力的限值,是進行環境評價、環境監控等環境管理的執法依據,具有法律強制性。水質基準和水質標準共同組成了水環境管理的重要尺度。 19世紀末,衛生學家尼基京斯基研究了石油制品對魚類的影響,提出環境質量基準的概念。美國在國際上*早開展水質基準相關實驗研究,目前基準方法體系建設相對較完善,目前大多數國家主要以美國的基準/標準體系為準則。歐美等發達國家或組織常以國家層面[如美國國家環境保護局(United States Environment Protection Agency,USEPA)]頒布的優控污染物水質基準推薦值為主要依據,以保護水體中水生生物的正常生長和發展以及人群可安全利用水體(通常的生產、生活用水)與水生生物食物資源(可食用的水生生物等)的安全,國家內部各州或部落等相關部門再依據國家基準推薦值,頒布可執行的水質標準限值;除一些地方的特殊需求應科學說明并調整國家基準推薦值外,大多數情況是地方部門直接采用國家基準推薦值作為本地區水環境質量標準值來使用。 現今國際環境基準的主流定值方法主要是依據生物物種對目標物質的毒性響應特征、生態完整性保護要求及人體健康風險閾值要求制定的,方法主要包括三類:①基于毒理學風險評估的經驗性“評估因子法”;②基于物種敏感度分布(species sensitivity distributions,SSD)統計的“數理推導法”;③基于生物或生態暴露效應模型分析的“模型推導法”。該三類方法都需要生物學代表性強、毒理學終點明確的有效性生物種測試數據。其中,評估因子法更依賴于敏感生物種的毒性數據,較多應用于工業化學品的毒性風險評估管理;數理推導法主要基于本土生態物種敏感度分布理論,依賴于獲得生態系統中大部分生物(保護95%的生物)的毒性數據,有時為校正方法的不確定性,也可用評估因子給予補充;模型推導法目前在理論方法及實際應用技術上都還有待發展,如USEPA發布了僅采用生物配體模型并只用于金屬銅的水生生物基準值的推導文件。該三類方法中,以基于本土生物種的毒理學試驗數據,用SSD法經數理推導獲得的基準值*常用。 當前在水環境基準基礎研究方面,主要缺乏種群、群落和生態系統等尺度上對污染物的生態學暴露數據及基準數據推導轉換的方法學研究,尤其在復合污染條件下,目標污染物在多個環境介質中遷移轉
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