北京市流域水環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點(diǎn)

北京市流域水環(huán)境與生態(tài)技術(shù)

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京市水利科學(xué)研究所2010年12月四研究方向與研究?jī)?nèi)容一二三五預(yù)期研究目標(biāo)隊(duì)伍建設(shè)及人才培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)與經(jīng)費(fèi)實(shí)驗(yàn)室管理運(yùn)行機(jī)制匯報(bào)內(nèi)容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(yán)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(yán)重破壞。北京市水環(huán)境與水生態(tài)現(xiàn)實(shí)狀況與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)之需求之間存在的矛盾日益尖銳。伴隨北京市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，水環(huán)境與水生態(tài)問(wèn)題應(yīng)該仍然是制約與脅迫北京經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大瓶頸。一、研究方向與研究?jī)?nèi)容1.申請(qǐng)背景目的：整合北京市在水環(huán)境、水生態(tài)等領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)資源，建立多學(xué)科交叉的科技創(chuàng)新平臺(tái)，改善我市該領(lǐng)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(shè)生態(tài)北京的需要提高我市水污染控制與水生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域研究水平的需要推動(dòng)依托單位跨越式發(fā)展的需要 該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建立對(duì)國(guó)家、北京市和依托單位的作用和貢獻(xiàn)意義：2.研究方向研究方向分散點(diǎn)源控制效果不明顯，適宜的治理與資源化技術(shù)有待進(jìn)一步加強(qiáng)河流水體富營(yíng)養(yǎng)化長(zhǎng)期存在，水華時(shí)常發(fā)生健康的河流生態(tài)系統(tǒng)受到破壞、自?xún)裟芰Φ?，方?：水環(huán)境數(shù)值模擬與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方向2：點(diǎn)源污染控制與污水資源化方向3：水體富營(yíng)養(yǎng)化與水華防治存在的主要問(wèn)題城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置問(wèn)題日益突出，對(duì)環(huán)境影響不斷加大缺乏有效的水環(huán)境預(yù)測(cè)與評(píng)估模型方向4：流域水生態(tài)修復(fù)方向5：污泥資源化利用3.研究?jī)?nèi)容（1）開(kāi)展水環(huán)境數(shù)值模擬研究。開(kāi)發(fā)河流、湖泊水動(dòng)力數(shù)值模型、水質(zhì)和水生態(tài)數(shù)值模型，模擬河流、湖泊流場(chǎng)、污染物輸移擴(kuò)散和水生態(tài)過(guò)程，并將數(shù)值模型與GIS數(shù)據(jù)庫(kù)集成，開(kāi)展數(shù)值模擬在水環(huán)境信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究和水環(huán)境信息的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外五大方面的發(fā)展現(xiàn)狀，確定本實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)開(kāi)展以下研究工作。在水環(huán)境數(shù)值模擬與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面：模型構(gòu)成降雨-徑流模型參數(shù)自動(dòng)率定（2）開(kāi)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(shì)，結(jié)合流域自然變化和人類(lèi)活動(dòng)，闡明流域人類(lèi)活動(dòng)（如大型水利工程和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)）與河流物質(zhì)通量之間的響應(yīng)-反饋關(guān)系，及其對(duì)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(shì)（3）開(kāi)展環(huán)境污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警研究。針對(duì)水污染導(dǎo)致的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及特殊的水體污染現(xiàn)象，研究風(fēng)險(xiǎn)源的多介質(zhì)輸送格局、風(fēng)險(xiǎn)源與風(fēng)險(xiǎn)受體的接觸—暴露關(guān)系，進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)管理研究，構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)警模型，研究水環(huán)境污染事件的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制。溫榆河流域水質(zhì)預(yù)測(cè)模型（1）開(kāi)展低耗能易管理的分散點(diǎn)源污水處理技術(shù)研究。針對(duì)分散點(diǎn)源水質(zhì)水量特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和技術(shù)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(xiàng)技術(shù)，研究厭氧濾池+太陽(yáng)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(diǎn)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（2）開(kāi)展污水深度凈化與資源化技術(shù)研究。重點(diǎn)研究污水高效脫氮除磷機(jī)理，強(qiáng)化生物固相系統(tǒng)中氮磷降解過(guò)程。研究電化學(xué)脫氮原理，獲取關(guān)鍵因子最佳參數(shù)。研究高標(biāo)準(zhǔn)再生水為目標(biāo)的污水深度凈化技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)并確定最佳運(yùn)行操作參數(shù)。曝氣生物濾池臭氧—生物活性炭濾池膜生物反應(yīng)器（3）研究新型水質(zhì)凈化材料和開(kāi)發(fā)污水凈化設(shè)備。合成制備新型有機(jī)、無(wú)機(jī)水質(zhì)凈化材料，確定各組分含量及物理化學(xué)性質(zhì)；考察其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的去除效果，研究新型材料生物相、生物量的表征技術(shù)，取得各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，研究設(shè)備穩(wěn)定性與可靠性，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。UniFedSBR自動(dòng)化污水凈化設(shè)備改性電化學(xué)氧化濾料（1）開(kāi)展藻類(lèi)生長(zhǎng)機(jī)理及影響因子研究。針對(duì)再生水回用引起的河湖內(nèi)藻類(lèi)過(guò)度生長(zhǎng)問(wèn)題，研究流速、pH、底泥等環(huán)境因子對(duì)藻類(lèi)生長(zhǎng)的影響。研究底泥、底棲生物的變化規(guī)律及內(nèi)源污染釋放過(guò)程，了解再生水補(bǔ)水形成內(nèi)源污染的規(guī)律，提出相應(yīng)的內(nèi)源控制措施。

在水體富營(yíng)養(yǎng)化與水華防治方面：流速抑藻實(shí)驗(yàn)底泥釋放實(shí)驗(yàn)（2）開(kāi)展水體富營(yíng)養(yǎng)化控制技術(shù)研究。研究以沉水植物為主的水生植物恢復(fù)技術(shù)，適用于北京地區(qū)的生物調(diào)控技術(shù)，不同品種水生植物、不同密度動(dòng)植物組合對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的控制效果。研究循環(huán)過(guò)濾高效凈化組合系統(tǒng)，降低水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，改善水體水質(zhì)。生物調(diào)控試驗(yàn)沉水植物恢復(fù)試驗(yàn)循環(huán)過(guò)濾試驗(yàn)（3）開(kāi)展水華治理技術(shù)研究。根據(jù)化感作用的基本原理，結(jié)合生態(tài)安全性分析進(jìn)行生態(tài)抑藻劑的研發(fā)，探討抑藻作用機(jī)理；研究物理?yè)圃宸椒?，采用純粹的物理方法快速打撈清除水面漂浮藻?lèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水華的快速應(yīng)急處理。藻苔凈諾福美華光寶韓GCM日EAL日STIR-S復(fù)合酶空白抑藻劑對(duì)比試驗(yàn)（4）開(kāi)展富營(yíng)養(yǎng)化水體水質(zhì)改善集成技術(shù)研究?？偨Y(jié)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室富營(yíng)養(yǎng)化及水華防治方面的研究成果，提出具有針對(duì)性的切實(shí)可行的組合技術(shù)方案，形成技術(shù)體系，指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用，解決實(shí)際問(wèn)題。潮白河河道強(qiáng)化緩沖帶城市河湖水質(zhì)改善集成方案坡腳碎石床濕地試驗(yàn)推流曝氣（1）開(kāi)展流域生態(tài)健康評(píng)定準(zhǔn)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(gòu)建生態(tài)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，確立生態(tài)健康等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及各評(píng)價(jià)指標(biāo)的健康閾值范圍，構(gòu)建流域生態(tài)健康評(píng)定準(zhǔn)則。

在流域生態(tài)修復(fù)方面：健康隸屬度指標(biāo)相對(duì)于A層權(quán)重比較指標(biāo)體系（2）開(kāi)展流域大型生物群落恢復(fù)與重建技術(shù)研究。分析流域生態(tài)恢復(fù)限制因子，根據(jù)不同區(qū)位高程、土質(zhì)特性、生態(tài)特點(diǎn)，選擇不同群落種類(lèi)組合，探索不同群落組合的選擇適應(yīng)程度，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)。底棲動(dòng)物培養(yǎng)群落構(gòu)建中試（3）開(kāi)展流域生物原位修復(fù)技術(shù)。篩選易于富集重金屬，生物量大，便于收獲的水生植物，轉(zhuǎn)化底泥中的氨氮、硝氮、亞硝氮為氣態(tài)氮的微生物種類(lèi)?？疾煳⑸锖兔笖?shù)量與植物活性及根系的各種生理活動(dòng)之間的耦合關(guān)系，利用水生植物和微生物的聯(lián)合協(xié)同作用修復(fù)受污染的隱性污染源，提高流域生態(tài)修復(fù)效果。植物篩選底泥微生物與植物根系耦合去除效果試驗(yàn)（1）開(kāi)展有害污染物溯源跟蹤技術(shù)研究。根據(jù)污泥泥質(zhì)特性監(jiān)測(cè)結(jié)果，針對(duì)個(gè)別污水處理廠污泥局部時(shí)段有害污染物存在超標(biāo)現(xiàn)象，進(jìn)行溯源跟蹤調(diào)查，確定污染源，為源頭控制提供依據(jù)。

在污泥資源化利用方面：污泥取樣底泥重金屬檢測(cè)（2）開(kāi)展污泥土地利用技術(shù)研究。重點(diǎn)研究土壤結(jié)構(gòu)、土壤肥力等理化結(jié)構(gòu)及品質(zhì)變化，重金屬、有機(jī)有毒物質(zhì)、氮磷營(yíng)養(yǎng)元素、鹽分和病原菌等在土壤中的累積效應(yīng)，污泥對(duì)典型園林植物的生物效應(yīng)，對(duì)農(nóng)作物生理、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以及對(duì)地表水、地下水水質(zhì)影響，開(kāi)發(fā)污泥在土地改良、園林綠化、農(nóng)田利用等方面的資源化利用技術(shù)，建立污泥土地利用及污染控制模式與技術(shù)規(guī)范。荒山土地改良園林綠化草坪生產(chǎn)試驗(yàn)農(nóng)田利用（3）研發(fā)污泥產(chǎn)品。主要開(kāi)發(fā)污泥燒制陶粒、制磚、生物填料、草炭土、噴播基質(zhì)、綠化肥料等產(chǎn)品。燒制陶粒污泥堆肥（4）開(kāi)展污泥資源化利用風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)研究。應(yīng)用生態(tài)學(xué)理論，參照相關(guān)的環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)，評(píng)價(jià)不同利用模式的環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)，建立污泥資源化利用環(huán)境安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。檢測(cè)項(xiàng)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(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)A級(jí)30035005001500100303

B級(jí)1000151000150030002007515

園林標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)（5）開(kāi)展污泥資源化利用政策及標(biāo)準(zhǔn)保障體系研究。研究污泥資源化利用的優(yōu)惠政策、經(jīng)濟(jì)補(bǔ)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(bǔ)貼機(jī)制、收費(fèi)政策、調(diào)控核算平臺(tái)，建立公眾參與、監(jiān)測(cè)和評(píng)估、定期檢查、處罰等制度。污泥堆肥用于廢棄尾礦壩修復(fù)修復(fù)前修復(fù)后重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以北京市水利科學(xué)研究所、北京師范大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)為依托，具備了建設(shè)水污染控制與水生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模和基礎(chǔ)。

4.實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有研究工作基礎(chǔ)北京市水利科學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)室北京師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)室北京工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室北京市流域水環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（1）實(shí)驗(yàn)室概況（2）實(shí)驗(yàn)室近期承擔(dān)的主要科研任務(wù)、成果與獎(jiǎng)勵(lì)承擔(dān)課題其中國(guó)家級(jí)課題45項(xiàng)目，省部級(jí)課題38項(xiàng)。承擔(dān)并完成了國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部、水利部、北京市重大科技計(jì)劃項(xiàng)目、北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目以及大量的地方委辦局和企業(yè)課題共計(jì)117項(xiàng)，成果與獎(jiǎng)勵(lì)共獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利24項(xiàng)，實(shí)用新型專(zhuān)利18項(xiàng)，軟件著作權(quán)5項(xiàng)；獲得國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)7項(xiàng)、省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)16項(xiàng)，其他獎(jiǎng)勵(lì)15項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文205篇，其中SCI或EI收錄169篇；出版專(zhuān)著22本。十一五期間十五期間九五期間先后參加、主持了轉(zhuǎn)河生態(tài)治理工程（2003），官?gòu)d水庫(kù)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(xiàng)目，城中心區(qū)水域水質(zhì)改善和水生態(tài)修復(fù)工程等，為景觀河道水環(huán)境綜合治理和生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。開(kāi)展“北京城市北環(huán)水系水環(huán)境質(zhì)量改善技術(shù)研究與示范”（“863”）、“官?gòu)d水庫(kù)水質(zhì)改善關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”、“北京城區(qū)河湖水體水質(zhì)改善與修復(fù)示范研究”等項(xiàng)目，摸索出了綜合治理城市水環(huán)境的技術(shù)方法，提供了以外源污染削減、內(nèi)源污染治理與強(qiáng)化水體自?xún)裟芰夹g(shù)為核心的水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)技術(shù)方案。

完成“溫榆河流域水體功能修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究”、“潮白河（順義段）水質(zhì)改善和保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”、“北運(yùn)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(fù)、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(hù)坡等技術(shù)，支撐了首都主要河流水環(huán)境改善工程。（3）近期成果對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支撐作用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托單位正主持承擔(dān)國(guó)家“十一五”水專(zhuān)項(xiàng)的多個(gè)課題，研究成果將進(jìn)一步促進(jìn)制約北京市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重大瓶頸問(wèn)題的解決。目前二、預(yù)期目標(biāo)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)開(kāi)拓性地開(kāi)展水環(huán)境數(shù)值模擬與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、點(diǎn)源污染控制與污水資源化、富營(yíng)養(yǎng)化與水華防治、流域生態(tài)修復(fù)、污泥資源化利用研究；積極推進(jìn)北京市水環(huán)境安全保障、水生態(tài)建設(shè)等標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建設(shè)；研究方向在北京市處于領(lǐng)先水平，在國(guó)內(nèi)達(dá)到先進(jìn)水平?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)有計(jì)劃地添置、配備具有方向特色和國(guó)際水平的儀器設(shè)備，積極提升水環(huán)境領(lǐng)域的研究測(cè)試手段，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)研究方向;建設(shè)水環(huán)境數(shù)值模擬與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心1處分散點(diǎn)源污染控制試驗(yàn)基地1處、污水深度處理試驗(yàn)基地1處、富營(yíng)養(yǎng)化與水華防治試驗(yàn)基地1處，流域生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)基地1處，污泥資源化利用試驗(yàn)基地1處，創(chuàng)建水環(huán)境領(lǐng)域科技自主創(chuàng)新平臺(tái)。項(xiàng)目支撐積極參與國(guó)家和重大項(xiàng)目的申請(qǐng)和承擔(dān)工作,承擔(dān)國(guó)家“十二五”重大科技專(zhuān)項(xiàng)課題1-2項(xiàng)，申請(qǐng)國(guó)家“863”計(jì)劃課題2-4項(xiàng)，申請(qǐng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2-4項(xiàng)，申請(qǐng)水利部專(zhuān)項(xiàng)資金課題2-4項(xiàng)，承擔(dān)北京市重大科技項(xiàng)目1-2項(xiàng)，承擔(dān)北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目2-3項(xiàng)，承擔(dān)北京市各委辦局科技支撐項(xiàng)目10項(xiàng)以上?？萍汲晒a(chǎn)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(qǐng)國(guó)家發(fā)明、實(shí)用新型專(zhuān)利20項(xiàng)以上，出版學(xué)術(shù)專(zhuān)著6部以上。人才培養(yǎng)培養(yǎng)2-3名水環(huán)境領(lǐng)域國(guó)內(nèi)知名的專(zhuān)家，4-6名北京市流域水環(huán)境與生態(tài)技術(shù)學(xué)科帶頭人，培養(yǎng)推薦10人以上進(jìn)入國(guó)家北京市的各類(lèi)人才培養(yǎng)計(jì)劃。三、隊(duì)伍建設(shè)及人才培養(yǎng)計(jì)劃1.現(xiàn)有隊(duì)伍和人才培養(yǎng)情況本領(lǐng)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