东江流域水污染控制与水生态系统恢复技术与综合示范

许振成，曾凡棠，谌建宇，虢清伟，应光国，胡勇有，杨扬，查金苗，宋乾武，李德波，赵学敏，卓琼芳，苟婷

1.环境保护部华南环境科学研究所，广东 广州 510655 2.中国科学院广州地球化学研究所，广东 广州 510640 3.华南理工大学环境与能源学院，广东 广州 510006 4.暨南大学热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心，广东 广州 510632 5.中国科学院生态环境研究中心，北京 100085 6.中国环境科学研究院，北京 100012 7.环境保护部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042



东江流域水污染控制与水生态系统恢复技术与综合示范

许振成1，曾凡棠1，谌建宇1，虢清伟1，应光国2，胡勇有3，杨扬4，查金苗5，宋乾武6，李德波7，赵学敏1，卓琼芳1，苟婷1

1.环境保护部华南环境科学研究所，广东 广州 510655 2.中国科学院广州地球化学研究所，广东 广州 510640 3.华南理工大学环境与能源学院，广东 广州 510006 4.暨南大学热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心，广东 广州 510632 5.中国科学院生态环境研究中心，北京 100085 6.中国环境科学研究院，北京 100012 7.环境保护部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042

归纳了水专项东江项目2008—2013年的主要研究成果：针对保护优质水源的国家需求，选择典型的东江流域开展前瞻性的水污染控制技术研发并进行工程示范，创建了由常规水质指标实时在线化，痕量污染物控制指标识别筛选全流域优化，生物毒性指标甄别多属性全程化等成套技术构成的水源流域水质风险识别技术体系；由各类工艺废水脱毒减害，同质污水区域集中强化处理，排水持续净化等成套技术构成的水环境风险控制工程技术体系；由水生物链各物种生长状况评级，生境恢复和物种受损关键环节恢复等成套技术构成的生态健康维护技术体系。集成以上3个技术体系形成成套的流域水环境风险控制技术体系集。基于上述技术创新提出了“控制风险、维护生态、保水甘甜、发展持续”的水源流域管理创新总体策略。研发的技术体系与策略在东江流域的示范与应用，实现了东江主干流水质常年优于Ⅱ类的污染控制目标。

水污染控制；水源保护；风险识别；技术体系；水专项；东江流域

20世纪70年代以来，随着经济飞速发展和工业化的加速推进，我国面临的环境退化问题引人注目，包括水污染问题[1]。污染物的排放造成水体有机和有毒有害物污染、水体富营养化以及水生态环境破坏[2]，严重威胁饮用水的供水安全。目前对饮用水源水体污染的研究已有很多，如王若师等[3]对东江流域典型乡镇饮用水源地有机污染物的分布特征与风险水平进行研究，发现研究区域内有机污染物的致癌风险水平相对较高；高永霞等[4]研究了溧阳市主要饮用水水源天目湖的水体污染水平，发现由于长期外源性污染物的输入，导致水体富营养化逐年加重；赵学敏等[5]对龙江河水体的营养状态进行评价，发现龙江河大部分河段已处于中营养水平，且枯水期有发生藻类水华的潜在风险；苟婷等[6]研究了广西融水县主要水源河流贝江的水质污染状况，发现贝江水质整体良好，处于贫-中营养水平，但农业面源污染导致水体氮磷浓度较高，有进一步富营养化的趋势。饮用水源的水污染控制已成为我国一项长期、复杂和艰巨的系统工程，经过30多年的发展虽取得了一些成果，但仍未建立起现代化的水环境管理技术体系，缺乏污染控制的最佳技术，难以满足我国未来工业化、城镇化和农业现代化发展的管理需求。

要解决中国的流域水污染治理和管理问题，需建立一套完整的技术体系。为此，《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》明确提出实施“水体污染控制与治理科技重大专项”(水专项)：选择10个重点流域，开展水体污染控制与治理的研究与示范，通过理念创新、技术创新和管理创新，构建2个技术体系，力求解决水污染治理技术的关键问题，为我国流域生态文明建设提供技术支撑。东江流域是水专项实施的10个重点流域之一，笔者系统介绍了东江流域水污染控制与水生态系统恢复技术综合示范研究(水专项东江流域“十一五”项目)的进展，先进的水污染治理技术和科学的水环境管理体系的构建，及其对建设生态文明、实现科学发展的战略意义。

1 东江流域特征及水生态环境问题

东江是珠江三大水系之一，发源于江西省赣州市寻邬县，干流流经广东省河源市、惠州市、广州市、深圳市，至东莞市石龙镇后分为多水道河网区注入狮子洋，经虎门出海。干流全长562 km，其中，广东省境内435 km，占77.4%；流域总面积35 340 km2，其中，广东省境内31 840 km2，占90.1%，其余属于江西省。东江流域属亚热带季风气候区，年平均气温20.4 ℃，气候南、北差异较大，年均降水量为1 500～2 400 mm，仅次于西江和北江，居广东省第3位，属中国南方典型的丰水区域。

东江是香港及珠江三角洲东部不可替代的饮用水源地，社会经济快速发展与水环境保护之间矛盾突出，呈现典型的高经济密度、高发展速度、高功能水质要求及高强度控污特征。由于东江区域经济由下游逐渐向上游转移，使得流域水环境风险呈现复合态势；电子、纺织印染、机械、造纸等行业发展及上游畜禽养殖形成的流域结构性污染，是东江痕量有毒有害物质和生物毒性风险的主要来源；各种不利条件耦合下造成东江水源污染事故时有发生，东江─深圳供水工程(东深供水)水质异味，东江干流出现了湖库污染状况下的藻类异常增生事件，直接导致水质下降，给东深供水带来严重安全隐患：东江水环境已进入了隐性高风险时期。

目前东江流域水质已不能满足优质水源要求，且有继续下降趋势；发展布局和产业结构不合理，导致全流域污染蔓延态势难以有效遏制，部分河段入河污染负荷超过环境承载能力；水环境监管技术不能适应水源流域水质风险管理需求，水污染处理技术和处理设施不能有效防范水质风险；水生态完整性受损，健康状况下降；产业与城镇排水中携带的各种痕量污染物浓度虽低、但种类繁多，且在全流域普遍存在，对东江供水水源构成了日益突出的风险。

2 目标与内容

2.1 研究目标

在国家和地方实现节能减排目标的基础上，东江流域“十一五”阶段的主要研究目标为：建立基于生态健康的、足以支撑我国未来可持续发展的高功能河流水质评价新体系——水污染系统控制工程新体系和水环境综合管理新体系；实现从常规水质指标、痕量毒害物指标、水体生物毒性指标与水生态完整性指标等4个方面系统评价河流水环境的安全性；在当前主要控制常规污染物达标排放的前提下，建立由典型产业有毒有害物质减排、废水脱毒减害深度处理及资源化、受纳排水河道水质净化与生态修复以及河流生态功能恢复等组合技术构成的高功能河流水污染控制工程体系；实施发展布局优化、产业结构升级、工程减缓、综合调控四大措施来保证东江高功能目标的实现，并分阶段、分区域、有侧重地示范推广。

2.1.1 建立东江优质水目标管理支撑技术集成体系

主要阐明东江流域影响优质水可持续利用的重大水环境问题形成的机理和机制，建立东江流域常规污染控制指标的产污、汇污模型，较准确测算入河污染负荷；建立包括全流域实时水质模型和生态概念模型，重要水源地突发性水污染事故预警与应急系统在内的东江流域水环境系列模型；建立主要控制断面水质多目标、多参数污染负荷通量实时监测平台；开展有毒有害物质特征研究并筛选优控有毒有害物质，建立东江优先控制污染物名录和动态源清单；研究生物毒性测试、甄别、毒性削减评估技术，初步形成基于生物毒性的河流水质管理方法；探索东江生态系统完整性评价指标体系和生态监测技术，研究建立水生态系统完整性维持、保育和恢复集成技术体系并实施工程示范；构建河流生态系统完整性评价指标体系；建立基于“3S”技术和网络技术的水环境实时监测网络和“环境-经济-社会”综合数据库，研发流域水污染系统控制实时数字化综合管理决策支持系统：形成东江全过程动态控制和多因素综合决策的水环境管理方案，以满足高功能河流综合利用的需求。

2.1.2 建设东江流域污染负荷削减技术集成与综合示范工程

在各典型区域建成水污染系统控制示范工程：重点研究高功能河流产业园区典型行业有毒有害物质的控制减排技术，研发有毒有害工业废水强化处理技术和新型组合处理工艺及设备，形成典型行业废水处理集成技术；研究东江典型受纳排水河道(微污染、轻度污染、重污染河道)水质深度净化技术，形成不同协迫条件下河道水质净化技术集成；构建东江流域源头区、上游水库区、干流水质敏感区、高速都市化支流区、快速发展支流区和下游优化都市区等典型区域水污染系统控制技术；研发各种缺口技术，形成典型行业生产过程减排、废水深度处理减排、受纳河道持续净化与资源化回用减排等技术。

2.2 研究内容

针对东江目前存在的问题，以系统保障东江优质水源和生态健康为目标，设置4个共性技术课题和6个工程技术研发与示范课题(表1)，在流域尺度上开展水质风险识别、痕量污染物削减、生态健康维护及产业布局结构调整等领域缺口技术研究，以取得“保水源、探前瞻”的预定成果，以期为我国水源型流域污染控制和风险管理提供技术支撑。

表1 水专项东江流域“十一五”项目课题设置

3 研究成果

通过5年多的科研攻关，提出了“控制风险、维护生态、保水甘甜、发展持续”(“控、维、保、发”)的东江流域水源保护总体策略；构建了东江流域水质风险识别技术体系、东江流域水环境风险控制工程技术体系、东江流域生态健康维护技术体系；集成创新了流域水环境风险控制技术体系。项目建成综合示范区6个，示范工程35宗，COD、NH3-N、TP及痕量污染物等入河负荷削减量分别达3 000、480、60和700 t/a；突破关键技术38项，申请专利102项[7-10]，其中已授权55项；发表论文230篇[11-21]，出版专著8本[22]，软件著作权4项[23]，编制导则/标准/规范(草案)37项；建成野外台站4个，培养水环境风险控制相关团队12个：全面完成了项目预期成果与考核指标。

3.1 创建了东江流域水质风险识别技术体系

针对现有常规监测手段不能全面识别东江流域日益增长的水质风险，在流域尺度上开展了综合生物毒性、痕量污染物与污染物通量的监测、评估与监管技术研究，突破了生物毒性、痕量污染物识别及污染物通量数字化实时管理等关键技术，构建了包括流域生物毒性风险识别技术、痕量污染物风险识别技术以及流域污染物通量数字化实时管理技术在内的东江流域水质风险识别技术体系，为实施水质风险管理奠定了基础。

3.1.1 排水水体生物毒性风险识别技术

针对我国生物毒性测试物种缺乏的问题，研发了用于毒性测试的四尾栅藻、轮虫、青虾和唐鱼等4种本地生物种实验室繁殖技术，选育发光菌、小球藻、大型溞和青鳉等4种不同营养级国际通用生物测试种[24]构建4种急性毒性与2种慢性毒性测试技术，构建了东江流域排水水体成组生物毒性测试技术，并形成了技术规范草案；构建了多毒性效应(急性、慢性、遗传、雌激素干扰)多等级(极毒、高毒、中毒、低毒、无毒)的东江流域印染、电子、化工等行业废水与城镇排水的综合毒性甄别技术，建立了生产和废水处理过程的综合毒性减排评估技术，形成了工业排水综合毒性减排评估指南；在东江流域50个断面、100个排水口开展生物毒性检测与评估技术示范，较为完整地查明了东江流域尺度的生物毒性分布水平，识别了不同行业排水生物毒性来源，确定了包括电镀、线路板制造等需要优先开展生物毒性指标监管的重点行业名单[25-29]。凝炼的东江饮用水源地生物毒性指标综合管理建议方案已提交相关管理部门，并纳入《南粤水更清行动计划(2013—2020年)》等省级管理文件，率先推动了水质风险生物毒性监管工作，其可为我国水源型河流综合生物毒性风险管理提供借鉴。

3.1.2 痕量污染物风险识别技术

针对东江流域持久性有机物(POPs)、内分泌干扰物(EDCs)、药品与个人护理品(PPCPs)及重金属等痕量污染物的潜在水质风险，及缺乏有效监管的现状，系统开展了东江干支流水体及沉积物、重点行业排水中的痕量污染物监测及风险评估，创建了4种痕量污染物检测新技术，改进了9种痕量污染物传统检测方法，建立了痕量污染物成套监测技术；完成了对东江流域38个断面与110个污染源的重金属、多氯联苯、有机氯农药、多环芳烃、多溴联苯醚、新型农药、环境雌激素、药品与个人护理品等8大类痕量污染物的监测工作，量化了202种痕量污染物的污染水平；评估了东江全流域干支流痕量污染物风险，通过风险商法(分为高、低2级)确定了东江下游、河口段和纳排水支流(淡水河、石马河和东莞运河)为痕量污染物的高风险区域，需要长期实施风险监控；确定了包括双酚A、壬基酚、十溴联苯醚、肽酸酯类、抗生素类等27种物质的东江流域优控污染物清单[30-35]；建成痕量污染物控制研究平台，提出基于水质风险的痕量污染物控制对策，推动将痕量污染物监管纳入《南粤水更清行动计划(2013—2020年)》，促进广东省对水环境痕量污染物风险的监管。

3.1.3 污染物通量数字化实时管理技术

针对东江流域水质瞬时波动和水污染事故造成的供水安全风险，突破了河流污染通量的实时监控、预报和调控技术，优选集成了适用于雨源型支流、宽阔干流和感潮河流的污染通量实时监控技术与设备，提出了东江污染通量监测网络优化建设方案，完成东岸、淡水河口和石马河口3个污染通量实时监控站点建设，东江水源水质实时预警能力明显提高；突破了大流域尺度多维度多组分水质实时模型系统集成、流域水环境实时数字化管理决策支持系统集成等关键技术；建立了适用于水源流域的分布式产汇污模型，在流域水环境实时数据库、河网模型管理系统以及高维模型管理系统等方面取得了3项软件版权；集成建立了具有自主知识产权的东江流域水质实时监控、预报与业务化决策支持系统平台，具有水质自动监测数据与相关各方面资料实时整合、各种情景水质变化过程模拟分析预报等功能[36-40]；实现了东江流域水环境精细化、精准化管理，促进了东江流域管理“从总量向通量”、“从静态向实时”和“从达标向风险”的战略转变。

3.2 创建了东江流域水环境风险控制工程技术体系

针对现有流域污染控制技术难以满足水源地保护需求的问题，东江项目提出了水源型流域水质风险全过程系统控制的新思路：以确保水源地水质全面稳定达标为目标，优化流域产业布局，实行取水和排水河流相对分离；严格控制流域土地开发强度，提高产业准入门槛；积极推广生态农业模式和清洁生产技术，从源头减少污染物产生；对工农业和城镇排水进行多级深度净化并回用，使出水水质达到敏感水域特别排放限值和控制水质风险的要求；尾水排入受纳水体后再经持续净化，最终回归到自然生态系统。围绕以上思路，并结合东江流域主要风险源和技术缺口，突破了成套重点关键技术，创建了东江流域水环境风险控制工程技术体系，为构建流域水源安全保障体系提供了技术支撑。

3.2.1 农业痕量污染物风险控制技术

针对东江农业区种养行业农药、化肥等农用化学品构成的东江水质风险，以保护东江水源为目标，根据物质循环利用与梯级净化的原理进行技术组装与设施配置，集成创新了适用于水源水质风险控制的果畜结合系统“以种定养”定量化配置技术，优化了“山坡种果、山凹养猪、猪粪沤肥、排水养鱼”的四位一体、生物替代农药治虫的生态农业模式，大幅减少农业生产过程进入水环境的氮磷与农药等痕量污染物。与常规果园相比，示范工程在保障优质产品和产量的前提下农药使用量减少46.77%，化肥使用量减少66.9%，经营成本节省4 500元hm2；与猪场排放的沼液相比，氨氮、总磷浓度分别削减99.4%和98.3%；示范区排水氨氮和总磷等指标优于地表水Ⅳ类水质标准，毒死蜱、辛硫磷、啶虫脒、阿维菌素、草甘膦等农药均未检出：系统控制了农业区种养行业排水对东江水源的风险[41-46]。

3.2.2 典型行业与尾矿污染深度脱毒减害技术

东江流域机械电子、精细化工和印染等行业排水及采矿区尾矿中的重金属、多环芳烃、多溴联苯醚、双酚A、壬基酚等痕量污染物是流域水质风险重要来源。针对去除此类污染物的难点，突破了系列脱毒减害深度处理技术，毒害物去除效果显著，技术经济指标优越，具有良好的应用前景。

3.2.2.1 漂染行业

漂染行业废水催化臭氧氧化-新型MBR脱毒减害技术。针对漂染废水水质复杂、多环芳烃(PAHs)难以去除等难题，自主研发Mn+Ni陶粒催化剂及磁性生物载体，在单元技术突破基础上开发了催化臭氧氧化-新型MBR漂染废水处理工艺[47]，并在新洲环保工业园污水处理厂建成了500 m3d的催化臭氧氧化-新型MBR漂染行业废水脱毒减害深度处理示范工程。示范工程对多环芳烃类等痕量污染物去除率达30%～70%，且出水无急性毒性，可削减汇入东江的COD为15.57 ta，氨氮为2.72 ta，多环芳烃等痕量污染物为0.02 ta。处理投资与运行成本增加约20%。

3.2.2.2 机械电子行业

3.2.2.3 精细化工行业

精细化工废水强化絮凝-深度催化氧化-选择性吸附脱毒减害技术。针对现有精细化工废水处理技术对废水中的苯系物催化氧化效率低、成本高，以及重金属处理过程中絮凝剂残留的问题，自主研发制备了新型淀粉基复合絮凝剂、负载型TiO2纳米管复合掺杂催化剂、羧甲基壳聚糖-膨润土复合吸附剂；提出强化絮凝-深度催化氧化-选择性吸附集成工艺，并在安美特(广州)化学有限公司废水处理厂建成了规模为100 m3d的精细化工废水脱毒减排与深度处理回用示范工程，工程运行后铜、镍去除率达99.9%以上，苯系物去除率达92%～99%，出水无急性毒性，可削减汇入东江的COD为14.25 ta，Cu2+为59.7 kga，Ni2+为29.4 kga，苯系物为13.7 kga。经深度处理后，出水回用率为35%。设备费和运行费较原处理设施增加40%和20%[50-51]。

3.2.2.4 采矿区

采矿区生态修复与重金属风险控制技术。为防范矿山尾矿中重金属释放对流域水质的风险，将源头控制和扩散过程拦截相结合，研发了DTC-TETA尾矿原位钝化技术和尾矿堆植被覆绿生态恢复技术，从源头抑制重金属释放；对已从尾矿释放的重金属，研发改性花生壳吸附拦截去除技术，阻止其进入矿区河流。在技术集成的基础上，建成了处理规模为5 000 m3d的东江源矿区(钨矿)污染综合控制技术示范工程，实现尾矿堆复绿率达72%，入河Cd去除率为58.3%，可削减汇入东江的Cd为5.11 ta，出水满足地表水Ⅲ类水质要求。

3.2.3 城镇污水深度处理技术

针对敏感水体对城镇污水高标准达标排放的要求，开发了BAS(biology, absorption and separation)深度处理技术，包括高弹性纤毛填料生化处理、缺氧末端微曝气出流、高效氨氮吸附和活性陶瓷固液分离等4种核心单项技术[52]。与常规工艺相比，BAS技术将脱氮功能从生化系统分离，解决了脱氮与除磷之间的矛盾；投加自主研发的高效吸附脱氮材料AZ-01，在去除总氮的同时实现资源回收和利用；在国内成功地将活性陶瓷过滤技术用于城镇污水处理厂，实现了低成本的高效固液分离。在东莞市东城区牛山城市污水处理厂建成了处理规模为100 m3d的BAS城市污水深度处理技术示范工程，对COD、氨氮、总氮、总磷的去除率达91%～95%，出水水质达到地表水Ⅳ类水质标准；升级改造投资约596元t，新增运行费用0.48元t。

3.2.4 受纳河道持续净化技术

针对受纳排水河道入河污染深度净化，研发了河道水质持续净化系统，利用自然湾畔等低洼地建设分段进水生物接触氧化池和人工湿地，通过河道翻板闸或橡胶坝等水工构筑物调控旱雨季运行模式[53]。利用该技术建成了处理量为600 m3d的坪山河河道水质持续净化技术示范工程，该工程对河水中多溴联苯醚(PBDEs)和双酚A去除率达90%以上，对PAHs去除率达40%以上；出水水质达到地表水Ⅴ类水质标准，投资为200～500元t，运行费为0.20元t。针对受污染河道的原位修复，研发了层叠式构筑湿地深度处理、模块化滤式生物床处理、生物法-人工湿地组合工艺等单项技术，集成了层叠构筑湿地-模块化滤床组合系统，在惠州市水口镇建成了处理规模为3 000 m3d的人工湿地深度处理示范工程，工程总占地面积为1 500 m2。该工程实现了对喹诺酮、四环素、大环内酯等3类抗生素和双酚A、壬基酚等2种内分泌干扰物的高效去除，且出水水质达到地表水Ⅱ类或Ⅲ类水质标准。

3.3 创建了东江流域生态健康维护技术体系

生态健康是饮用水源流域保护的前瞻性目标。东江项目探索研究并创建了以东江本地生物为指标的水生态系统健康监测、评估、维持技术；查明了东江全流域水生生物群落的时空分布；评估了东江河流生态系统健康状况。在流域污染控制的基础上探索性地开展了东江典型水体生态恢复与维持工程示范，为推进国家水环境管理从水质达标向生态健康管理提供技术支撑。

3.3.1 基于水生生物指标的东江流域生态状况监测技术

针对我国至今尚无完整河流生物监测技术规范，以生态健康状况识别为目标，创建了包括东江藻类、底栖生物、鱼类等水生生物的生态状况监测技术，提高了水生生物监测速度和准确性；编制完成了我国第一套包括浮游藻类、着生藻类(以硅藻为主)、大型无脊椎动物及鱼类等约千种的河流典型生物类群名录、图谱及检索系统等(8项)，以及相应的河流调查、监测技术指南(规范)等(6项)，系统完成了东江水系的水生物监测：鉴定出浮游藻类167个属(种)、底栖硅藻426个种(其中50%以上为我国河流新记录种)、无脊椎动物209个分类单元、鱼类66个属113种[54-55]。

3.3.2 生态系统健康评估技术

针对国内缺乏基于生物指标的河流生态健康评估方法，突破了浮游藻类多样性、底栖硅藻生物指数(IBD)、大型底栖无脊椎动物生物完整性指数、鱼类生态完整性等单种生物河流健康评估技术，形成基于单种生物的健康评价技术规范4套；在东江生物周期大规模调查基础上，构建了以水生生物指标为主，包含河流水文生境状况、水体理化特征和服务功能等30余项指标的河流生态系统健康快速评价技术系统。应用该技术评价东江河流生态系统，结果表明，系统处于上游优良、中游良好、下游一般的健康状况。该技术方法体系可对河流生态系统特征进行全面、客观、快速评价，对于流域水生态系统健康管理具有重要的支撑作用。

3.3.3 生态系统健康维持技术

针对东江流域水生物群落结构退化的状况，在改善水质的基础上创新了流域生物完整性修复理念，研发了鱼类产卵地修复、水动力-水质-水生物联合调控、河道水生态功能恢复和河湖连通水力调控与受损生态系统修复等水生物完整性重建、恢复与长效维持技术；建成4个生态健康维持示范工程，其中河源古竹鱼类产卵地修复示范期间，鲤、鲫等鱼类共出现6次产卵高峰，累计平均附卵18 138粒m2；观澜河生态受损修复示范期间，经水力-生境-水生物联合调控，生态系统结构与功能得到恢复，生物物种多样性增加15%～40%，鱼类回归河流；忠信河和惠州西湖生态功能下降河段恢复示范期间，生态系统完整性得到全面恢复。

3.4 风险系统控制总体策略

东江作为重要的饮用水源地，人们对优质水源的要求不断提高，但经济不断扩张造成水质呈流域性下降的态势不断蔓延，现有“见污治污”的工程治理体系和针对常态常规污染的环境管理模式难以控制不断涌现的新型污染物、日益频发的水污染事故和生态环境的持续退化，亟需实施新的流域水源保护总体策略，以实现保护水源、发展持续的总体目标。基于此，在东江项目实施过程中，针对东江保护优质水源与发展经济的长期矛盾，研究识别了东江流域社会经济发展过程中农业种养分离及商品化、城市化和工业化等引发的水环境问题及其基本规律，总结凝炼出东江流域水源保护的“控、维、保、发”总体策略，实现了从被动治污到主动控险的战略转变。

控制风险指系统识别流域经济社会发展演变构成的水质风险，以主动有效保护流域水源为目标，从发展布局防险、产业结构避险、工程控源减险、排水再净化消险、综合管理化险等5个方面构建流域水环境风险控制总体策略，研发相应各环节控制风险的成套技术并逐步示范、实施、推广。

维护生态指遵循健康的河流生态系统既能全面地反映水质异常变化，又有助于恢复水体自然状况的规律，构建以生物指标为核心的生态健康监测评估体系，对东江进行长效生态监测与评估，全面实施“上游保护、中游恢复、下游修复”的生态维护工程整体措施，建立东江流域水生态长效维护管理制度，以实现维护生态健康保水源的治本之策。

保水甘甜：指以保障流域水源处于自然甘甜状况为目标，全面控制流域排水综合毒性风险以确保水源无毒性，控制排水中所有痕量污染物以确保水源无损害风险，实时监控流域水质波动以确保水源无时不达标，以甘甜的水源从根本上保障人类健康长寿。

发展持续指根据区域发展定位和流域水源保护要求，将东江流域划分为源头区、上游水库区、干流水质敏感区、高速都市化支流区、快速发展支流区和下游优化发展都市区等区域；按“一区一策”的思路，合理划分各区维护自然、限制干扰、集约开发的区划比例，引导和调整主导产业结构，编制东江流域全过程实时数字化综合管理调控方案，提出典型产业脱毒减害工程方案，实施排水再净化减害、受纳排水河道持续净化、生态功能维护等组合措施。

3.5 集成创新水源型流域水环境风险控制技术体系

通过项目与相关成果的推广应用和总结凝炼，进一步研究了饮用水流域社会经济发展，水质、水量、水生态潜在风险要素的变化规律，阐明了风险耦合原理；揭示了风险识别、风险调控与风险事件防险减损的风险控制机理；集成创建了流域水环境风险控制技术体系，包括流域水环境风险监测、预测、决策支持系统，风险规避与防范控制技术体系和风险事件损害控制技术体系3个部分(图1)。

(1)流域水环境风险监测、预测、决策支持系统。以自然、经济、社会等行为活动为基础，综合判别流域水质、水量、水生态潜在的风险要素及风险耦合机理，建立基于生物毒性、痕量污染物、水生生态及污染物通量的综合性水环境风险识别与监测体系，以及基于流域生物毒性和典型优控污染物的水质-水量-水生态实时监控预警预报系统，实现水环境风险态势研判和控制决策。

(2)流域水环境风险规避与防范控制技术体系。该体系由三大系统构成：流域水环境风险防范系统从发展布局优化升级、产业结构集约调整和产业门槛规范提高等角度防范风险；风险减小系统从生产过程优化、废水处理工艺、实施保障和运行规范监督等方面降低减小风险；灾害防范系统采用生态平衡重建、生态维护工程和排水自然回归等生态工程措施防范流域水环境风险。

(3)流域水环境风险事件损害控制技术体系。由流域水环境风险事件损害监控、污染源阻断、污染物安全处置、生态经济健康综合风险控制及社会舆论引导等多个子系统组成。

图1 流域水环境风险控制技术体系框架Fig.1 The technology system framework for basin water environment risk control

流域水环境风险控制技术体系为实现我国水源型河流由污染治理向水环境风险控制转型提供了全面系统的技术支撑。

4 成果应用与成效

水环境风险控制技术体系在东江流域的全面应用，使东深等供水口水质达标率提高20%；推动广东省出台《南粤水更清行动计划(2013—2020年)》并全面实施；支撑了2011年深圳世界大学生夏季运动会(大运会)和2010年广州亚洲运动会(亚运会)期间水质安全保障任务；成功应用于龙江、贺江等流域水环境突发事件应急处置及生态环境影响后评估。

4.1 确保重大活动水质的要求

构建东江流域水质实时监控、预报与业务化决策支持系统平台，确保了东深供水水质安全与重大活动水质要求。采用该项目开发的水源水质系统保障技术，编制了《东深供水工程水质安全保障与应急处置方案》，在东深供水工程取水河段建立了水质实时预警与应急处置调度系统，水源水质达标率从2009年的不足90%提高到2010年以来的99%；供水停机时间由2009年的143 h下降到2011年的30 h。利用3个实时监控示范站和应急处置调度系统，2次成功化解暴雨引起的东深供水水质安全隐患，确保了东江水源水质安全。应用项目成果编制了《第26届深圳世界大学生夏季运动会东江供水水源水质安全保障方案》和《第16届亚运会水环境保障行动计划》，在大运会和亚运会水环境应急保障工作中得到实施，以最小经济代价确保了重点水域满足重大活动水质的要求。

4.2 显著改善流域水质状况

全面应用水环境风险控制工程技术体系，显著改善流域水质状况。“十一五”期间，项目研发各种缺口技术形成典型行业生产过程减排、废水深度处理与回用、受纳河道持续净化等成套技术，在东江流域源头区、上游区、干流水质敏感区、高速都市化支流区、下游快速发展支流区、下游优化发展都市区等6个典型区域进行综合示范，示范河流(段)目标污染物入河负荷削减20%以上，痕量污染物指标大幅降低，各综合示范区水质得到改善。研发的成果在流域两省六市得到全面推广应用，定南河、石马河、淡水河、高埔河等严重受污染支流的黑臭状况得到根本改善，水质基本恢复到地表水Ⅲ～Ⅴ类，水质功能明显提升，流域干流水质全面达到功能区要求，水源风险大幅降低。

4.3 推动省域水环境管理全面升级

支撑《南粤水更清行动计划(2013—2020年)》出台，推动省域水环境管理全面升级。项目研发的东江流域“控、维、保、发”水环境风险系统控制总体策略、水质风险识别技术体系、水环境风险控制工程技术体系、生态健康维护技术体系的主要技术要点已全面纳入《南粤水更清行动计划(2013—2020年)》(粤府函〔2013〕26号)，直接支撑该计划的出台与实施，推动省域水环境管理全面升级。

4.4 有效控制重大事件的损害

系统提升流域水环境事件应急技术水平，有效控制重大事件损害。在2010年北江铊污染事件，2012年龙江镉污染事件，2012年山西苯胺泄露污染事件及2013年贺江铊、镉污染事件应急处置中应用该项目研发的“流域水环境风险控制技术体系”快速锁定了事故污染源，准确预报了事件污染态势，高效削减了事故造成的环境污染，精准实施水量水质联合调度，快速实现水质达标。

4.5 推进我国流域水环境管理战略转型

创建东江水源保护总体策略与水环境风险控制技术体系，促进了南方水源型河流水环境管理战略转型，初步形成了“总量转通量”、“河段转流域”、“静态转实时”、“达标转风险”、“水质转生态”的水源型河流管理东江模式，推进了我国流域水环境管理战略转型。

5 建议与展望

5.1 东江流域水源保护与水环境风险控制建议

从东江优质水源保护角度出发，东江水环境保护研究不能只停滞在治理局部污染水体的初级阶段，而应从流域尺度全面研究社会经济所需要保障的取水供水安全、排水回归河系的水质安全与水生态稳定平衡，在目前东江项目初步取得的成果基础上，全面开展系统的流域水环境风险控制研究。避免走“先污染，后治理”的老路，从污染源头防止有毒有害物质进入河流。加强基于风险源识别和溯源追踪水环境风险预警应急技术研究。进一步完善水环境管理决策支持系统，实现水质风险实时预警、溯源追踪、突发水污染事件风险评估、风险控制方案优化分析等功能，并能够对流域水资源调度、污染负荷调控、取水量与备用水源调度、供水设施深度净化等风险控制措施的效果作出定量评估与分析，为水质风险系统控制提供实时数值化决策支持工具。

5.2 国家水源型流域管理战略建议

项目取得的成果对从流域尺度保护全国的优质饮用水源，进而构建面向未来生态健康的国家河流管理模式有战略性启示。为此建议：

(1)实施水环境保护战略转型。目前我国经济发展推动产业由富裕地区向落后地区转移，产业转移使水环境污染呈流域蔓延势态，总的形势是已经严重污染的地区在缓慢恢复，但优质生态环境却快速减少。因此，建议实施从重点治理污染水体向全面保护流域性优质水源的水环境保护战略转型。

(2)加强对河流特征污染物通量的实时监控。实现水环境质量的根本改善，保障全国的优质水源，必须在流域尺度上实施包括常规、生物毒性、痕量污染物等其他风险特征污染物的通量监测与削减。

(3)实施基于生物指标的河流生态健康管理。在流域尺度上开展以生物指标健康为目标的河流生态调查与综合评价，诊断流域水生态健康问题，开展基于藻类-底栖生物-鱼类生物完整性修复为目标的生态保护与恢复，实现维护生态健康以保水源的治本之策。

(4)实施排水自然回归。在具有水源功能的流域，必须建立包括产业结构与布局规划、清洁生产技术应用、企业废水预处理、园区和片区污水厂深度处理与回用、入河污染物控制、支流水质持续净化等环节构成的全过程污染控制、风险防控工程体系和监控体系，通过全社会共同努力，使排水以天然径流的状态回归自然水体，实现排水自然回归。

(5)实现从被动治污向主动引导发展转变。生态文明融合于四个文明的精髓是引导发展实现方向性战略性转变。长期以来采用的以末端治理、达标排放为主的产业污染控制战略已被实践证明耗资大、效果差、不能实现可持续发展。因此，面对快速城市化与工业化，应该从主动实现环境支撑经济社会协调发展出发，实施布局、产业的全面调整，大力推行清洁生产，建立生态产业；优先建设区域性污染控制设施等措施，从环境资源供给侧主动引导社会经济的协调发展。

5.3 展望

面对新的挑战和压力，为了顺利实现全面小康社会的水环境目标，针对全国饮用水源型河流的水质与水生态系统继续开展各典型行业及规模化农业排水控源减排与脱毒减害工程技术研究，推广重点解决排水生物毒性和优控污染物风险控制与管理技术、水生态风险评估、水生态功能恢复技术等；全面集成适用于全国的水源型河流水环境风险控制与流域经济社会协同发展的工程与管理技术体系，构建全国各流域水环境风险实时数字化管理决策支持系统，为水源型河流的水质安全与风险控制提供全面系统的技术支持。

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Water pollution control and integrated demonstration of water ecosystem ecovery technology in Dongjiang River Basin

XU Zhencheng1, ZENG Fantang1, CHEN Jianyu1, GUO Qingwei1, YING Guangguo2, HU Yongyou3, YANG Yang4, ZHA Jinmiao5, SONG Qianwu6, LI Debo7, ZHAO Xuemin1, ZHUO Qiongfang1, GOU Ting1

1.South China Institute of Environmental Sciences, Ministry of Environmental Protection, Guangzhou 510655, China 2.Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China 3.College of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China 4.Engineering Research Center of Tropical and Subtropical Aquatic Ecological Engineering of Ministry of Education, Jinan University, Guangzhou 510632, China 5.Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China 6.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China 7.Nanjing Institute of Environmental Sciences, Ministry of Environmental Protection, Nanjing 210042, China

The main research achievements of the Dongjiang River Project in theNationalWaterPollutionControlandManagementofScienceandTechnologyMajorProgram(Major Water Program) over the period from 2008 to 2013 were summarized. Aiming at national demand for protecting high-quality water, the Dongjiang River basin was chosen for the research and demonstration of prospective water pollution control technologies. A technical system for water quality risk identification of water source basin was established, including real-time on-line operation of routine water quality indicators, identification, screening and optimization of trace pollutant control indicators, and multi-attribute full process of biological toxicity index identification, etc. An engineering technical system for water quality risk control was created, including detoxification technologies for various types of wastewater, centralized intensive processing technologies for homogenous wastewater, and continuous purification technologies for drainage. Moreover, a technical system for ecological health maintenance was established, including the growth state rating of various species, habitat restoration and restoration of key damaged links of the aquatic organisms chain. The three technical systems were integrated to form a river basin water environmental risk control system set. Based on the technical innovation, the overall strategy of water source basin management of "control risk, maintain ecology, keep water fresh and develop sustainably" was put forward. The technical system and strategy were demonstrated and applied in the Dongjiang River basin, and guaranteeing the achievement of the water quality objective better than the Class Ⅱ in the main stream of Dongjiang River finally.

water pollution control; water resource protection; risk identification; technical system; Major Water Program; Dongjiang River Basin

2016-11-11

国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07211，2012ZX07206)

许振成(1953—)，男，研究员，博士生导师，主要从事流域水污染控制与管理研究，xuzhencheng@scies.org

X522

1674-991X(2017)04-0393-12

10.3969/j.issn.1674-991X.2017.04.055

许振成，曾凡棠，谌建宇,等.东江流域水污染控制与水生态系统恢复技术与综合示范[J].环境工程技术学报,2017,7(4):393-404.

XU Z C,ZENG F T,CHEN J Y, et al.Water pollution control and integrated demonstration of water ecosystem recovery technology in Dongjiang River Basin[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2017,7(4):393-404.