鄭丙輝--飲用水水源地安全保障技術研究20090924.ppt

國家科技重大專項 “水體污染控制與治理”子課題 “兩湖一庫”飲用水源地安全保障技術 示范研究 中國環(huán)境科學研究院 鄭丙輝 二OO九年九月,主要內容,水專項簡介 “兩湖一庫”飲用水源地主要環(huán)境問題 飲用水源保護技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀 目標、總體思路與技術路線 主要工作任務及預期成果 經(jīng)費投入,水專項簡介,水體污染控制與治理科技重大專項（簡稱水專項）是我國首次推出的以科技創(chuàng)新為先導，旨在為國家水體污染控制與治理提供全面技術支撐的重大專項。 水專項將重點圍繞“三河(淮河、海河、遼河）、三湖（太湖、巢湖、滇池）、一江（松花江）、一庫（三峽水庫）”，集中攻克一批節(jié)能減排迫切需要解決的水污染防治關鍵技術。,水專項簡介,總體目標 針對我國水體污染控制與治理技術瓶頸問題，通過技術創(chuàng)新和體制創(chuàng)新： 構建我國流域水污染治理技術和水環(huán)境管理技術體系 建立適合我國國情的水體污染控制、水環(huán)境質量改善的技術體系 為國家的重點水污染治理工程提供強有力的技術支撐。,水專項簡介,六個主題： 1、湖泊富營養(yǎng)化控制與治理技術綜合示范 2、河流水污染控制綜合整治技術示范 3、城市水污染控制與水環(huán)境綜合整治技術示范 4、飲用水安全保障技術綜合示范 5、流域水環(huán)境監(jiān)控預警技術與綜合管理示范 6、水環(huán)境管理與政策研究及示范,水專項簡介,三個階段： 第一階段-突破水體“控源減排”關鍵技術 第二階段-突破水體“減負修復”關鍵技術 第三階段-突破流域水環(huán)境“綜合調控”成套關鍵技術 水專項是建國以來投資最大的水污染治理科技項目，總經(jīng)費概算300多億元。 紅楓湖、百花湖為水專項“飲用水安全保障技術綜合示范”主題中“飲用水安全保障管理技術體系與示范研究”項目下 “飲用水水源地保護與管理技術研究與示范”子課題2-湖庫型水源地保護與管理研究與示范的技術示范區(qū)。,“兩湖一庫”飲用水源地主要環(huán)境問題,2、主要污染物來源 流域內各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)和居民生活污水直接或間接造成“兩湖”營養(yǎng)鹽和有機物過度積累，造成兩湖水體氮、磷等污染物濃度增加。 “兩湖一庫”的水量補給不足導致水體自凈能力減弱，湖水污染狀況更加嚴重。,“兩湖一庫”飲用水源地主要環(huán)境問題,（二）“兩湖一庫”周邊及上游存在大量的風險源,此外,飲用水源地周邊仍有少量小煤窯生產(chǎn)，廢棄礦井無人治理，富含鐵、錳等有害物質的礦井廢水直接排入水體。,“兩湖一庫”飲用水源地主要環(huán)境問題,（三）兩湖周邊非點源問題突出,由于對農(nóng)業(yè)面源污染危害性認識不夠充分、管理體制不夠明晰，缺乏有效的監(jiān)測和控制等原因，農(nóng)業(yè)面源污染的危害成為影響“兩湖”飲水安全的主要因素之一。 農(nóng)業(yè)面源主要來源于種植業(yè)污染、廢舊農(nóng)膜殘留、畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染和大量農(nóng)村生活污水和垃圾污染。,“兩湖一庫”飲用水源地主要環(huán)境問題,（四）湖庫內源污染嚴重,底泥中最為突出的污染物是以Hg為主的重金屬、煤焦油和P。 上游大量化工企業(yè)和氣源廠的長期無序生產(chǎn)還導致“兩湖”沉積物中有機污染物的污染也非常嚴重，在底泥中檢測到高濃度的萘、聯(lián)苯、菲、苯并芘、硝基苯等多種持久性有毒污染物。 底泥中高濃度的重金屬、P和有機污染物會隨水文、季節(jié)變化而釋放到上覆水體中，對“兩湖”的水質安全構成了巨大的威脅。,主要內容,水專項簡介 “兩湖一庫”飲用水源地主要環(huán)境問題 飲用水源保護技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀 目標、總體思路與技術路線 主要工作任務及預期成果 經(jīng)費投入,飲用水源保護技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀,（一）水源地保護技術現(xiàn)狀 -國外,德國,1963年德國在內的萊茵河流域各國與歐共體代表在保護萊茵河國際委員會（ICPR）范圍內簽訂了合作公約，制定了恢復河流自然生態(tài)的措施： 拆除不合理的航行、灌溉及防洪工程，拆掉水泥護坡，以草木綠化河岸，對部分改彎取直的人工河段重新恢復其自然河道等。 政府投入1萬億歐元的巨資治理河流污染，并立法保障河流治理工作的順利開。 民眾有良好的環(huán)保意識。,飲用水源保護技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀,（一）水源地保護技術現(xiàn)狀-國外,美國,在20世紀60年代，紐約就已建成當時一流的水源地供水系統(tǒng)。采用防護區(qū)和緩沖區(qū)將水源與潛在污染源隔離，是“紐約水源地備忘錄”的一個重要舉措。,在濱海邊疆區(qū)南部的兩個大型水源地-什科托沃和什特科沃水源地周圍建立了面積約10萬公頃的衛(wèi)生保護區(qū)。將對水源地產(chǎn)生積極影響。 同時制定相關制度規(guī)定禁止砍伐森林，放牧牲畜，狩獵，旅游，采集野生植物和從事生產(chǎn)活動。,俄羅斯,飲用水源保護技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀,（二）水源地保護技術現(xiàn)狀-國內,首先，取締保護區(qū)內污染企業(yè)、排污口，特別是一級保護區(qū)內的企業(yè)以及其它與水源地保護無關的建構筑物，減少污染源及污染物排放。 其次，開展農(nóng)村沼氣建設，減少農(nóng)村生活、養(yǎng)殖污染源及污染物排放。 第三，修建污水截流溝等污水收集系統(tǒng)，建立污水處理站，使污水達標排放。 第四，開展水源涵養(yǎng)林和生態(tài)防護林建設，以達到涵養(yǎng)水源，建設水源地的目的 。,針對國內水源地保護存在著諸多弊端（技術單一，實施困難，投資大，沒有理論體系及方法支撐，沒有成熟的和完善的示范工程等），國內采取了一系列措施加強水源地保護和建設：,飲用水源保護技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀,（一）水源地保護技術現(xiàn)狀-國內,研究成果不少，但實際應用的不多。 針對性較強，但共性內容少，沒有形成一套完整的水源保護理論與總體控制方案，缺乏示范作用。 迫切需要一套投入少，既能解決污染問題，又能實現(xiàn)水源保護和經(jīng)濟發(fā)展的水源保護理論與總體控制方案。 計算機技術在水源地保護的應用，如基于GIS建立的預警應急管理信息平臺等，尚處于起步階段。,存在問題：,主要內容,水專項簡介 “兩湖一庫”飲用水源地主要問題 飲用水源保護技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀 目標、總體思路與技術路線 主要工作任務及成果 經(jīng)費投入,目標、總體思路與技術路線,（一）總體目標,（1）識別影響“兩湖一庫”飲用水源地安全的歷史污染源、新增污染源及潛在風險源等高風險污染源，建立基于風險評估的飲用水源安全保障的監(jiān)控預警平臺及風險管理模式。 （2）突破“兩湖一庫”風險源和內源污染控制的關鍵技術，建立湖庫型飲用水水源地污染源削減的技術體系。,目標、總體思路與技術路線,（一）總體目標,（3）以水環(huán)境模型為基礎，以GIS技術為平臺，提出“兩湖一庫” 飲用水源保護區(qū)劃分技術方法； （4）建立“兩湖一庫”突發(fā)水環(huán)境污染事件的應急響應技術體系，為湖庫型水源保護區(qū)劃分和應急響應技術提供示范和借鑒。,目標、總體思路與技術路線,（一）目標,2015年，“兩湖一庫”飲用水源地水質明顯好轉 2020年，“兩湖一庫”飲用水源地水質達國家飲用水水質標準。,2、階段目標,目標、總體思路與技術路線,（二）總體思路與技術路線,以保障飲用水源地水質安全為核心，削減紅楓湖、百花湖、阿哈水庫流域重要工農(nóng)業(yè)污染物和生活廢水入湖量，控制內源污染，建立飲用水源地風險預警應急體系，重點突破典型點源污染控制、農(nóng)業(yè)面源污染源的控制技術和內源污染控制技術，科學劃分飲用水水源保護區(qū)，建立飲用水源地風險管理模式，提升“兩湖”飲用水水源地水質達標率，保障貴陽市飲用水源安全。,總體思路,目標、總體思路與技術路線,（二）總體思路與技術路線,技術路線,主要內容,水專項簡介 “兩湖一庫“飲用水源地主要問題 飲用水源保護技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀 目標、總體思路與技術路線 主要任務及預期成果 經(jīng)費投入,主要任務及預期成果,一、主要任務,1、流域風險源識別及風險評估技術研究,（1）對污染源特征及水質特征調查研究,對目標水源地水質狀況進行全面的調查，研究水污染類型及特點，確定流域高風險污染源種類及來源，為水污染治理控制方案提供基礎數(shù)據(jù)。 采取實地調查，資料收集，數(shù)學計算等方法，調查水源地周邊污染源，識別污染源及其污染物特征，全面了解目標水源地污染源狀況及發(fā)展趨勢。 探索規(guī)范的湖庫型水源地污染源調查技術方法。,主要任務及預期成果,一、主要任務,1、流域風險源識別及風險評估技術研究,（2）流域重點污染源識別及控制目標的確定,針對水源地水質現(xiàn)狀，重點分析引起水源水質變化的主要污染物及來源，明確有毒有害重點污染物指標，提出削減任務與指標。,（3）飲用水源地沉積物內源污染風險評價與控制方案確定,對水源地底泥進行采樣分析，分析內源污染的特征，污染強度，評價潛在危害及發(fā)展趨勢等，確定內源污染的解決方案。 明確需要治理的內源性沉積物指標，提出削減任務與指標。,主要任務及預期成果,一、主要任務,（4）高風險污染源識別及突發(fā)污染事件應急任務的確定,廣泛地調查飲用水源區(qū)現(xiàn)存的高風險污染源現(xiàn)狀及存在特點，對高風險污染源進行分類，對其發(fā)生的幾率進行評估，確定可能的危害和損失，明確水源區(qū)水質水源預警與應急技術系統(tǒng)的主要目標、任務和功能。,1、流域風險源識別及風險評估技術研究,主要任務及預期成果,一、主要任務,2、重點污染源削減指標體系及關鍵技術研究,（1）重點排放源毒性消減關鍵技術研究與示范,利用生物毒性評價分析和化學分析，分析重要污染源與水體和水生生物的相應，建立重點污染源毒性削減指標體系 采用物理與化學方法，結合人工生態(tài)系統(tǒng)和生物操縱方法，研究并應用毒性削減的關鍵技術，定期觀察削減的效果，以保證飲用水源水質。,主要任務及預期成果,一、主要任務,（2）重污染沉積物控制技術與生態(tài)重建技術示范,詳細調查兩湖底泥中P、重金屬、有機污染物的時空分布特征，沉積物中養(yǎng)分和污染物的濃度和化學形態(tài)對季節(jié)變化、水文變化的響應機理。 測算沉積物最大內源污染負荷，建立沉積物的質量基準，沉積物水界面污染物釋放與吸附的預測模型，評估污染沉積物對庫區(qū)富營養(yǎng)化和二次污染的風險。,2、重點污染源削減指標體系及關鍵技術研究,主要任務及預期成果,一、主要任務,2、重點污染源削減指標體系及關鍵技術研究,（3）重污染沉積物原位掩蔽技術,根據(jù)“兩湖一庫”底泥污染物的種類、污染程度等，確定掩蔽技術類型。 綜合考慮水力學、化學和地質工程原理，確定包括掩蔽層中水力保護層、過濾層、各種活性材料層和基底穩(wěn)定層的厚度和構筑方式在內的設計方案。 構筑掩蔽層，研究污染物在掩蔽層內的遷移、轉化規(guī)律。,主要任務及預期成果,一、主要任務,2、重點污染源削減指標體系及關鍵技術研究,（4）入湖口重污染區(qū)的生態(tài)疏浚技術,研究入湖口重污染區(qū)污染物在沉積物中的分布、遷移和轉化規(guī)律，界定環(huán)保疏浚的深度、范圍和規(guī)模、環(huán)保疏浚的作業(yè)方式，評估環(huán)保疏浚過程中的生態(tài)風險。 研究疏浚沉積物的安全處置技術，包括研究沉積物脫水技術、沉積物生物淋濾、植物修復和污染物固定技術。 評估沉積物處置過程中生態(tài)風險，研發(fā)底泥疏浚后的重建和生態(tài)恢復技術。,主要任務及預期成果,一、主要任務,3、水質與高風險污染源預警與應急控制技術研究與示范,（1）有毒有害高風險物水質數(shù)學模型,根據(jù)“兩湖一庫”的水域特征、支流入?yún)R、排污口分布，建立河（渠）湖聯(lián)通的水動力學水質數(shù)學模型，模型包括水動力學因子和水質指標。,（2）有毒有害高風險污染物水質數(shù)學模型參數(shù)庫的建立,利用“兩湖一庫”典型特征流域監(jiān)測資料，可采用典型小流域詳細驗證和大流域總量校核的流域非點源模型參數(shù)驗證。,主要任務及預期成果,一、主要任務,3、水質與高風險污染源預警與應急控制技術研究與示范,（3）高風險污染源突發(fā)事故應急專家系統(tǒng),根據(jù)高風險污染源突發(fā)事故對水質的影響，擬選應急控制措施效果并模擬結果。 結合飲用水源區(qū)的人力、物力的調配以及交通條件等因素，以控制污染危害優(yōu)先為原則，綜合考慮經(jīng)濟成本，形成最佳的高風險污染源突發(fā)事故應急專家系統(tǒng)應急方案。,（4）飲用水源區(qū)水質預警和應急,飲用水源區(qū)水質預警可分為：污染排放水質預警和水質超標水質預警兩部分。,主要任務及預期成果,一、主要任務,3、水質與高風險污染源預警與應急控制技術研究與示范,（5）高風險污染源的預警與應急,高風險污染源的預警是指高風險源突發(fā)事故的預警。高風險源的預警又分為固定污染源突發(fā)事故的預警，和水源流域內移動源（運輸車輛、人為的意外事故等）引起的突發(fā)事故的預警。 對高風險源的預警和應急，首先確定事故的位置、排放的規(guī)模及可能的持續(xù)過程，運用預警和應急系統(tǒng)進行事故的模擬和預測，評價事故的影響范圍。 利用專家評估系統(tǒng)選擇事故控制措施，并對控制措施實施后的事故進行模擬預測，評估措施的效果，根據(jù)評估結果，確定最佳的控制措施方案。,主要任務及預期成果,（一）主要任務,3、水質與高風險污染源預警與應急控制技術研究與示范,（6）水質和高風險污染源預警與應急系統(tǒng)技術 集成,該系統(tǒng)可分為系統(tǒng)的前處理模塊、水動力子模型、水質子模型、水生態(tài)子模型、突發(fā)性水污染事故應急管理專家決策子模塊，交互式數(shù)據(jù)可視化的圖表表達模塊、以及輔助的高風險污染源的污染物信息數(shù)據(jù)庫，污染物毒性信息數(shù)據(jù)庫，水源信息數(shù)據(jù)庫等支撐數(shù)據(jù)庫等。,主要任務及預期成果,（一）主要任務,3、水質與高風險污染源預警與應急控制技術研究與示范,（7）高風險污染源突發(fā)事故應急控制技術體系及措施,調查和評估飲用水源地高風險污染源分布、類型，確定高風險污染突發(fā)事故發(fā)生的幾率、程度及有毒有害的物種，利用相關消防的專業(yè)知識，結合國內外類似的污染突發(fā)事故應急控制經(jīng)驗，建立高風險源的突發(fā)應急控制措施庫，提出流域高風險污染源突發(fā)應急硬件工程措施。,主要任務及預期成果,（一）主要任務 4、“兩湖一庫”保護區(qū)劃分技術研究及風險管理方案設計 （1）基于GIS的保護區(qū)劃分技術方法研究與示范 利用“兩湖一庫”周邊及上游水文和水污染特征，結合湖泊水質、水溫分層情況和取水口布置，選取優(yōu)先控制污染物，分析不同水文情境下的水質響應，識別優(yōu)先控制污染物的敏感區(qū)域，提出湖庫型飲用水水源保護區(qū)劃技術方法并開展保護區(qū)劃分的技術示范，提出科學合理的湖庫型飲用水水源保護區(qū)劃分技術體系。,主要任務及預期成果,（一）主要任務 4、“兩湖一庫”保護