北京市流域水環(huán)境與生態(tài)技術重點-課件

北京市流域水環(huán)境與生態(tài)技術

重點實驗室2010年12月2020/10/281四研究方向與研究內容一二三五預期研究目標隊伍建設及人才培養(yǎng)計劃實驗室平臺建設與經費實驗室管理運行機制匯報內容2020/10/282精品資料2020/10/283水資源已成為制約北京發(fā)展的第一緊缺資源。由于水資源嚴重短缺，生態(tài)用水被大量擠占，河流干枯、濕地退化、生物多樣性減少，水生態(tài)系統(tǒng)受到嚴重破壞。北京市水環(huán)境與水生態(tài)現實狀況與經濟社會發(fā)展對之需求之間存在的矛盾日益尖銳。

伴隨北京市經濟社會的高速發(fā)展，水環(huán)境與水生態(tài)問題應該仍然是制約與脅迫北京經濟社會發(fā)展的重大瓶頸。一、研究方向與研究內容1.申請背景2020/10/284目的：整合北京市在水環(huán)境、水生態(tài)等領域的優(yōu)勢資源，建立多學科交叉的科技創(chuàng)新平臺，改善我市該領域的研究條件和研究手段，提高研究水平與創(chuàng)新能力。

建設生態(tài)北京的需要提高我市水污染控制與水生態(tài)修復領域研究水平的需要推動依托單位跨越式發(fā)展的需要 該重點實驗室的建立對國家、北京市和依托單位的作用和貢獻意義：2020/10/2852.研究方向研究方向分散點源控制效果不明顯，適宜的治理與資源化技術有待進一步加強河流水體富營養(yǎng)化長期存在，水華時常發(fā)生健康的河流生態(tài)系統(tǒng)受到破壞、自凈能力低，方向1：水環(huán)境數值模擬與風險評估方向2：點源污染控制與污水資源化方向3：水體富營養(yǎng)化與水華防治存在的主要問題城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置問題日益突出，對環(huán)境影響不斷加大缺乏有效的水環(huán)境預測與評估模型方向4：流域水生態(tài)修復方向5：污泥資源化利用2020/10/2863.研究內容（1）開展水環(huán)境數值模擬研究。開發(fā)河流、湖泊水動力數值模型、水質和水生態(tài)數值模型，模擬河流、湖泊流場、污染物輸移擴散和水生態(tài)過程，并將數值模型與GIS數據庫集成，開展數值模擬在水環(huán)境信息管理系統(tǒng)中的應用研究和水環(huán)境信息的數據庫設計。

通過調研國內外五大方面的發(fā)展現狀，確定本實驗室重點開展以下研究工作。

在水環(huán)境數值模擬與風險評估方面：模型構成降雨-徑流模型參數自動率定2020/10/287（2）開展河流污染物輸送通量研究。研究河流污染物通量的歷史演變趨勢，結合流域自然變化和人類活動，闡明流域人類活動（如大型水利工程和農業(yè)生產活動）與河流物質通量之間的響應-反饋關系，及其對目的環(huán)境演變的影響。溫榆河流域人口狀況分析天然徑流變化趨勢2020/10/288（3）開展環(huán)境污染的生態(tài)風險評價與風險預警研究。針對水污染導致的區(qū)域生態(tài)風險及特殊的水體污染現象，研究風險源的多介質輸送格局、風險源與風險受體的接觸—暴露關系，進行生態(tài)風險評價與風險管理研究，構建風險預測預警模型，研究水環(huán)境污染事件的應急響應機制。溫榆河流域水質預測模型2020/10/289（1）開展低耗能易管理的分散點源污水處理技術研究。針對分散點源水質水量特點、經濟發(fā)展水平和技術管理水平等因素，突破厭氧濾池、自然能曝氣、好氧滴濾、人工濕地等單項技術，研究厭氧濾池+太陽能曝氣好氧接觸氧化、厭氧濾池+人工濕地和水解酸化+好氧滴濾等組合工藝。

在分散點源污染控制與污水資源化方面：人工濕地好氧滴濾跌水曝氣2020/10/2810（2）開展污水深度凈化與資源化技術研究。重點研究污水高效脫氮除磷機理，強化生物固相系統(tǒng)中氮磷降解過程。研究電化學脫氮原理，獲取關鍵因子最佳參數。研究高標準再生水為目標的污水深度凈化技術，優(yōu)化設計參數并確定最佳運行操作參數。曝氣生物濾池臭氧—生物活性炭濾池膜生物反應器2020/10/2811（3）研究新型水質凈化材料和開發(fā)污水凈化設備。合成制備新型有機、無機水質凈化材料，確定各組分含量及物理化學性質；考察其長期穩(wěn)定運行的去除效果，研究新型材料生物相、生物量的表征技術，取得各項運行參數，研究設備穩(wěn)定性與可靠性，進行技術經濟分析，實現產業(yè)化應用。UniFedSBR自動化污水凈化設備改性電化學氧化濾料2020/10/2812（1）開展藻類生長機理及影響因子研究。針對再生水回用引起的河湖內藻類過度生長問題，研究流速、pH、底泥等環(huán)境因子對藻類生長的影響。研究底泥、底棲生物的變化規(guī)律及內源污染釋放過程，了解再生水補水形成內源污染的規(guī)律，提出相應的內源控制措施。

在水體富營養(yǎng)化與水華防治方面：流速抑藻實驗底泥釋放實驗2020/10/2813（2）開展水體富營養(yǎng)化控制技術研究。研究以沉水植物為主的水生植物恢復技術，適用于北京地區(qū)的生物調控技術，不同品種水生植物、不同密度動植物組合對水體富營養(yǎng)化的控制效果。研究循環(huán)過濾高效凈化組合系統(tǒng)，降低水體中營養(yǎng)物質含量，改善水體水質。生物調控試驗沉水植物恢復試驗循環(huán)過濾試驗2020/10/2814（3）開展水華治理技術研究。根據化感作用的基本原理，結合生態(tài)安全性分析進行生態(tài)抑藻劑的研發(fā)，探討抑藻作用機理；研究物理撈藻方法，采用純粹的物理方法快速打撈清除水面漂浮藻類，實現對水華的快速應急處理。藻苔凈諾福美華光寶韓GCM日EAL日STIR-S復合酶空白抑藻劑對比試驗2020/10/2815（4）開展富營養(yǎng)化水體水質改善集成技術研究?？偨Y相關實驗室富營養(yǎng)化及水華防治方面的研究成果，提出具有針對性的切實可行的組合技術方案，形成技術體系，指導實際應用，解決實際問題。潮白河河道強化緩沖帶城市河湖水質改善集成方案坡腳碎石床濕地試驗推流曝氣2020/10/2816（1）開展流域生態(tài)健康評定準則研究。遴選出能敏感反映河湖環(huán)境與生態(tài)安全影響的主控因子，構建生態(tài)健康評價指標體系，確立生態(tài)健康等級標準及各評價指標的健康閾值范圍，構建流域生態(tài)健康評定準則。

在流域生態(tài)修復方面：健康隸屬度指標相對于A層權重比較指標體系2020/10/2817（2）開展流域大型生物群落恢復與重建技術研究。分析流域生態(tài)恢復限制因子，根據不同區(qū)位高程、土質特性、生態(tài)特點，選擇不同群落種類組合，探索不同群落組合的選擇適應程度，恢復生態(tài)系統(tǒng)。底棲動物培養(yǎng)群落構建中試2020/10/2818（3）開展流域生物原位修復技術。篩選易于富集重金屬，生物量大，便于收獲的水生植物，轉化底泥中的氨氮、硝氮、亞硝氮為氣態(tài)氮的微生物種類?？疾煳⑸锖兔笖盗颗c植物活性及根系的各種生理活動之間的耦合關系，利用水生植物和微生物的聯合協同作用修復受污染的隱性污染源，提高流域生態(tài)修復效果。植物篩選底泥微生物與植物根系耦合去除效果試驗2020/10/2819（1）開展有害污染物溯源跟蹤技術研究。根據污泥泥質特性監(jiān)測結果，針對個別污水處理廠污泥局部時段有害污染物存在超標現象，進行溯源跟蹤調查，確定污染源，為源頭控制提供依據。

在污泥資源化利用方面：污泥取樣底泥重金屬檢測2020/10/2820（2）開展污泥土地利用技術研究。重點研究土壤結構、土壤肥力等理化結構及品質變化，重金屬、有機有毒物質、氮磷營養(yǎng)元素、鹽分和病原菌等在土壤中的累積效應，污泥對典型園林植物的生物效應，對農作物生理、產量、品質的影響，以及對地表水、地下水水質影響，開發(fā)污泥在土地改良、園林綠化、農田利用等方面的資源化利用技術，建立污泥土地利用及污染控制模式與技術規(guī)范?；纳酵恋馗牧紙@林綠化草坪生產試驗農田利用2020/10/2821（3）研發(fā)污泥產品。主要開發(fā)污泥燒制陶粒、制磚、生物填料、草炭土、噴播基質、綠化肥料等產品。燒制陶粒污泥堆肥2020/10/2822（4）開展污泥資源化利用風險控制技術研究。應用生態(tài)學理論，參照相關的環(huán)境質量指標，評價不同利用模式的環(huán)境安全風險，建立污泥資源化利用環(huán)境安全評價指標體系。檢測項目鉛鎘鉻銅鋅鎳砷汞總硼龐各莊堆肥廠44.30.760.9158.8718.622.016.18.338.5農用標準A級30035005001500100303

B級1000151000150030002007515

園林標準酸性30056008002000100<755<150堿性10002010001500400020015土地改良酸性30056008002000100755100堿性100020100015004000200

15150北京市郊區(qū)污泥堆肥重金屬指標2020/10/2823（5）開展污泥資源化利用政策及標準保障體系研究。研究污泥資源化利用的優(yōu)惠政策、經濟補償政策、監(jiān)督管理措施，包括投資政策、稅收政策、土地政策、補貼機制、收費政策、調控核算平臺，建立公眾參與、監(jiān)測和評估、定期檢查、處罰等制度。污泥堆肥用于廢棄尾礦壩修復修復前修復后2020/10/2824重點實驗室以北京市水利科學研究所、北京師范大學、北京工業(yè)大學為依托，具備了建設水污染控制與水生態(tài)修復重點實驗室的規(guī)模和基礎。

4.實驗室現有研究工作基礎

北京市水利科學研究所實驗室北京師范大學實驗室北京工業(yè)大學實驗室北京市流域水環(huán)境與生態(tài)技術重點實驗室（1）實驗室概況2020/10/2825（2）實驗室近期承擔的主要科研任務、成果與獎勵承擔課題其中國家級課題45項目，省部級課題38項。承擔并完成了國家重大專項、國家863計劃、國家自然科學基金、科技部、水利部、北京市重大科技計劃項目、北京市自然科學基金項目以及大量的地方委辦局和企業(yè)課題共計117項，2020/10/2826成果與獎勵共獲得國家發(fā)明專利24項，實用新型專利18項，軟件著作權5項；獲得國家級獎勵7項、省部級科技獎勵16項，其他獎勵15項。

發(fā)表學術論文205篇，其中SCI或EI收錄169篇；

出版專著22本。2020/10/2827十一五期間十五期間九五期間先后參加、主持了轉河生態(tài)治理工程（2003），官廳水庫黑土洼生態(tài)濕地示范工程（2004），涼水河生態(tài)治理工程（2005），延慶三里河濕地及野鴨湖濕地項目，城中心區(qū)水域水質改善和水生態(tài)修復工程等，為景觀河道水環(huán)境綜合治理和生態(tài)修復技術研究積累豐富的經驗。開展“北京城市北環(huán)水系水環(huán)境質量改善技術研究與示范”（“863”）、“官廳水庫水質改善關鍵技術研究與示范”、“北京城區(qū)河湖水體水質改善與修復示范研究”等項目，摸索出了綜合治理城市水環(huán)境的技術方法，提供了以外源污染削減、內源污染治理與強化水體自凈能力技術為核心的水質改善與生態(tài)修復技術方案。

完成“溫榆河流域水體功能修復關鍵技術研究”、“潮白河（順義段）水質改善和保護關鍵技術研究與示范”、“北運河通州區(qū)城市段水環(huán)境改善研究與示范”等市科委重大課題，取得人工濕地、水生植被恢復、生物操縱、絮凝氣浮除藻、生物它感抑藻、推流控藻、不同形式生態(tài)護坡等技術，支撐了首都主要河流水環(huán)境改善工程。（3）近期成果對經濟社會發(fā)展的支撐作用重點實驗室依托單位正主持承擔國家“十一五”水專項的多個課題，研究成果將進一步促進制約北京市經濟和社會發(fā)展的重大瓶頸問題的解決。目前2020/10/2828二、預期目標

重點學科建設開拓性地開展水環(huán)境數值模擬與風險評估、點源污染控制與污水資源化、富營養(yǎng)化與水華防治、流域生態(tài)修復、污泥資源化利用研究；積極推進北京市水環(huán)境安全保障、水生態(tài)建設等標準、規(guī)范的建設；研究方向在北京市處于領先水平，在國內達到先進水平。2020/10/2829基礎設施建設有計劃地添置、配備具有方向特色和國際水平的儀器設備，積極提升水環(huán)境領域的研究測試手段，強化實驗室的優(yōu)勢研究方向;建設水環(huán)境數值模擬與風險評估中心1處分散點源污染控制試驗基地1處、污水深度處理試驗基地1處、富營養(yǎng)化與水華防治試驗基地1處，流域生態(tài)修復試驗基地1處，污泥資源化利用試驗基地1處，創(chuàng)建水環(huán)境領域科技自主創(chuàng)新平臺。2020/10/2830項目支撐積極參與國家和重大項目的申請和承擔工作,承擔國家“十二五”重大科技專項課題1-2項，申請國家“863”計劃課題2-4項，申請國家自然科學基金項目2-4項，申請水利部專項資金課題2-4項，承擔北京市重大科技項目1-2項，承擔北京市自然科學基金項目2-3項，承擔北京市各委辦局科技支撐項目10項以上。2020/10/2831科技成果產出發(fā)表核心期刊論文100篇以上，20篇以上SCI或EI收錄文章，申請國家發(fā)明、實用新型專利20項以上，出版學術專著6部以上。人才培養(yǎng)培養(yǎng)2-3名水環(huán)境領域國內知名的專家，4-6名北京市流域水環(huán)境與生態(tài)技術學科帶頭人，培養(yǎng)推薦10人以上進入國家北京市的各類人才培養(yǎng)計劃。2020/10/2832三、隊伍建設及人才培養(yǎng)計劃1.現有隊伍和人才培養(yǎng)情況本領域科研人員41人博士后3人博士12人碩士18人教高6人高工12人工程師17人獲國家有突出貢獻專家稱號2人獲北京市優(yōu)秀青年知識分子1人獲北京市“百千萬”人才培養(yǎng)計劃2人獲北京市優(yōu)秀人才資助項目7人獲北京市科技新星計劃3人主要依托單位北京市水利科學研究2020/10/2833成員單位北京工業(yè)大學環(huán)境與能源工程學院成員單位

北京師范大學水科學研究院本領域科研人員41人其中博士后16人地下水科學與工程系教師10人教授5人水文水資源系教師10人教授5人水生態(tài)與環(huán)境研究所教師10人教授1人本領域科研人員112人其中博士68人設有環(huán)境能源技術研究所環(huán)境工程研究所化學化工系環(huán)境科學系博士生導師19人教授27人副高級44人北京市重點學科環(huán)境工程北京市重點建設學科化學工程與技術2020/10/2834實驗室主任2.實驗室規(guī)模和隊伍結構固定在編人員45人水環(huán)境數值模擬及風險評估研究室正高級15人副高級21人中級9人博士及博士后20人碩士20人本科5人學術委員會管理委員會實驗室秘書研究室點源污染控制與污水資源化研究室富營養(yǎng)化與水華防治研究室流域生態(tài)修復研究室污泥資源化利用研究室實驗室組織結構7名本領域著名專家職稱結構學歷結構2020/10/28353.穩(wěn)定和吸引優(yōu)秀高水平人才的具體措施不在影響科研工作的前提下有重點地選送青年科研人員進行在職學習培訓，包括攻讀高一層次的學位，或出國深造，以提高重點實驗室建設和發(fā)展?jié)摿?。重點實驗室?guī)ь^人和主要學術骨干不定期舉行學術報告會，邀請國際著名學者、國內學術權威作本學科領域研究動態(tài)和發(fā)展報告派出主要學術骨干出國參加國際學術會議，優(yōu)先推薦、安排重點實驗室中的優(yōu)秀青年人才申報各類國家和地方人才基金，如國家自然基金、北京市自然基金、北京市“百千萬”人才培養(yǎng)計劃、北京市科技新星計劃（1）制定實驗室青年科技人才在職學習計劃（2）重點實驗室建設費用中安排?？钣糜趯W術交流（3）優(yōu)先推薦優(yōu)秀青年申報各類人才基金2020/10/2836培養(yǎng)資助研究項目開展國內外科技合作與交流建立訪問學者制度設立青年崗位津貼擬吸收引進5名以上國內外高水平研究人員來實驗室開展合作研究擬培養(yǎng)支持10名以上優(yōu)秀中青年科技人才申報北京市和國家各類人才培養(yǎng)計劃擬開展6次以上國際水污染控制與水生態(tài)修復領域學術交流活動每年獎勵10名左右的優(yōu)秀科研和管理人員特殊重獎杰出貢獻的優(yōu)秀人才吸引人才計劃4.吸引人才計劃2020/10/2837四、實驗室平臺建設與經費北京市水利科學研究所擁有門頭溝和通州永樂店兩個試驗站，擁有各類先進儀器設備300余臺（套），總占地面積3000m2，能夠完成各種水體、土壤、沉積物、生物體等樣品理化指標的定性、定量測試。1.現有科研條件北京工業(yè)大學實驗室擁有化學分析、分子生物學等儀器和設備、共享平臺硬件設備如環(huán)境場掃描電鏡、透射電鏡、X射線光電子能譜分析、X射線衍射儀等。北京師范大學水科學研究院建成了分子生物學實驗室、色譜分析實驗室、原子光譜分析實驗室、電化學分析實驗室和水質分析實驗室等?，F有實驗室能夠為水污染控制與水生態(tài)修復重點實驗室的建設提供良好的條件。

2020/10/2838為更好地開展實驗研究，提升重點實驗室的研究成果水平，近期擬購置氣質聯用儀、多功能生物監(jiān)測儀和計算機工作站等儀器設備，總金額498.7萬元。2.擬購儀器設備安捷倫GC/MS分析儀國產多功能生物監(jiān)測儀