水环境研究的进展与发展方向

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专题论述
CHINA WATER RESOURCES 2008.21
池、巢湖、三峡水库等主要湖泊、水库 的富营养化问题， 开展了一系列重大 攻关研究， 研究内容包括富营养化影 响因子及主要成因， 水华形成机理及 除藻相关基础理论，生态修复、生物治 理及引水调控理论与方法， 生物操纵 技术与效应等，取得了一些可喜成果， 但与西方发达国家相比， 仍存在许多 不足， 特别是在生态系统健康评价指 标体系方面还缺乏足够的技术支持。
三、我国水利行业水环境研 究成果
从 20 世纪 50 年代初期，水利系统 建立常设水文站进行水质监测以来，通 过几十年的发展，已建立了覆盖全国的 三级水环境监测网络，获得并积累了大 量宝贵的科学数据。 同时，水利行业大 力推进环境保护的基础理论研究，中国 水利水电科学研究院、各流域机构水环 境研究所围绕水资源开发利用中的环 境问题开展了大量研究，在水环境监测 及标准化体系建设、水环境保护与水污 染控制、 水利水电工程的生态环境影 响、饮用水安全保障、水环境规划与管 理等方面开展了系列研究工作，取得了
２．水环境模拟技术研究 国内关于水污染数值模拟研究仍 处于发展阶段， 与发达国家研究水平
有一定差距， 但该领域近年受到了广 泛的重视，取得了长足的进步。对一些 大江大河的重要河段开展了污染物扩 散输移的观测实验， 对污染物在天然 河流的扩散、 离散和混合系数有较多 的研究。 富营养化导致水生态系统结 构与功能的变化规律和特征研究方 面，我国学者构建了大量河流、湖泊、 河口、 海湾等重要水域富营养化生态 系统动力学模型， 实现了水域富营养 化管理的理论化、定量化和预警化。
studies of hydropower project, safe drinking water, water environment planning and management. Strategic goal and
development target are defined for future studies of water environment.
（2）水 环 境 模 型 开 发 与 应 用 自主开发及引进吸收的软件包 括河道(网)一维水流水质泥沙模拟技 术、湖库、河口二维、三维水流水质模 拟技术、 湖库富营养化模拟技术、区 域水污染预警预报技术、流域分布式 水文及污染物循环模拟技术。 将自主 开发和引进的水环境模型应用于我 国大江大河、重要湖库、重要河口和 滨海水域，如在珠江河口、长江河口、 黄河干流、太湖、滇池和三峡的研究 中均有成功应用，为我国流域规划和 重大工程建设管理提供了重要参考。 “云南省九大高原湖泊水动力学、水 质数学模型研究”， 开发出了水环境 仿真模拟系统，对九大湖泊的水动力 特性、污染物迁移转化规律进行深入 系统的数值模拟研究，并计算出水功 能目标下的允许纳污能力。 引 进 了 丹 麦 水 力 学 研 究 所 (DHI) 研制开发的用户界面良好的动态模 拟工具 MIKE 软件系统， 在熟练掌握 和 广 泛 应 用 MIKE 软 件 的 基 础 上 ，吸 收 了 MIKE 软 件 的 优 点 ， 模 仿 MIKE 软件的设计思想及结构功能特点，利 用已有的成熟数值模型， 开发了方 便、实用的前处理模块和计算结果的 后处理模块，建立了用户友好的可视
动监测站建设工程， 监测系统可以对 12 项 水 质 重 要 指 标 进 行 不 间 断 连 续 监测，实现了无人值守的全自动操作。
（3）水环 境 检 测 质 量 控 制 与 标 准 物质研制
水环境标准物质（标准样品）是在 水环境监测工作中， 用来校准测量仪 器、验证测量方法、评价分析者的技术、 进行量值传递或质量控制的材料或物 质。 目前水环境研究所已有 55 种国家 二级标准物质，包括水中常规指标标准 物质、金属元素标准物质和有机分析标 准物质，为水利系统水环境监测质量控 制与质量保证提供了基础。
近期开展了痕量有毒有害有机 污染物监测技术开发与应用。 代表性 项目包括：“饮用水源地有毒有机污 染 物 评 价 的 专 项研 究 ”、国 家 “863”计 划项目“持久性有机污染物的采样和 分析测试技术”、 科技部基础性研究 专项“水环境中有毒有机物分析检测 标准体系研究”等。 通过上述项目，研 究 编 制 了 我 国 水 环 境 中 较 常 见 的 10 类 155 种 有 毒 有 机 物 分 析 检 测 标 准 体系（12 个标准分析方法及一套完整 的有机分析样品前处理方法）， 建立 了能与国际接轨的环境中微量或痕 量持久性有机污染物监测技术和质 量保证/质量控制体系。
一、我国面临的主要水环境 问题
我国水环境问题主要表现在：一 是主要污染物总量尚未得到有效控制， 地表水和地下水污染严重。二是重金属 污染依然是我国水环境面临的主要污 染问题。三是我国湖库水环境面临严重 的富营养化问题。四是新型污染物及其 复合污染正成为影响我国水环境和水 生态安全的重要因素。五是水资源过度 开发、全球气候变化等问题使得我国水 环境问题变得更为复杂。
（2）水 质 自 动 监 测 系 统 研 究 依托 水 利 部 948 项 目 “水 质 自 动 监测系统关键技术引进”， 在引进国 外自动分析仪基础上，开展了水质自 动监测技术的国产化研究，研制出多 参数水质自动在线监测仪、氨氮水质 自动在线监测 仪 、TOC 水 质 自 动 在 线 监测仪以及水样前处理装置。 承担完 成 了 国 家 “863” 计 划 项 目 “ 水 质 自 动 监测系统关键技术及集成设备研 制”， 建立了多参数的水质自动监测 集成系统，开发了水质监测管理系统 （HY-WQMS）软件。 戴营水质水量自
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专题论述
2008.21 中国水利
因子。 通过开展水利部科技创新重点 项目“利用生物生态技术修复洋河水 库污染水体”， 进行了藻华控制技术 和生态修复技术的探索性尝试。 在国 家“八五”重点科技攻关项目“泥沙对 黄河水质影响及重点河段水污染控 制研究”中，模拟研究了泥沙对黄河 重 金 属 、 有 毒 有 机 物 和 COD 等 的 影 响，用环境化学和环境生物学相结合 的方法，研究了多泥沙河流的水质评 价标准和评价方法等。 在国务院三峡 建设委员会重大项目“泥沙与污染物 耦合作用机理及其水环境影响研究” 中，通过实验、观测和模型等综合手 段，对泥沙运动、泥沙吸附(解吸)的机 理过程进行定量的描述和分析，建立 了河流泥沙与磷作用的模拟模式。
二、我国水环境研究的发展 情况
１．水环境污染的基础理论研究 从 20 世 纪 七 八 十 年 代 以 来 ， 我
国在水环境的基础理论研究方面取 得了许多成果， 积累了大量科学资 料。 例如，针对水体重金属和有机污 染的问题，我国在“六五”期间，开展 了黄河悬浮泥沙对某些重金属元素 的吸附、解吸机制；“八五”期间，国家 科技攻关项目中重点研究黄河泥沙 对重金属的吸附与解吸作用，以及有 毒有机物在黄河水与泥沙两相的分 配规律。 近年，我国在环境理论方面 开展了大量工作，包括重金属形态分 级及其毒理学效应、环境界面吸附热 力学和动力学、有机污染物定量结构 活性及生态效应、环境污染预测模型 等方面的基础理论研究。
（4）水 环 境 标 准 化 体 系 建 设 根据水资源管理标准化需求，水 环境研究所开展了“地表水资源质量 评价标准”“地表水资源质量评价技 术规范”“水资源可持续利用技术标 准体系”“痕量有机污染物分析监测 方法”等方面的研究，近年，水环境研 究所主编并颁布实施的水利行业标 准包括： 有机分析样品前处理方法 （SL 391-2007）、 固 相 萃 取 GC/MS 法 测 定 水 中 半 挥 发 性 有 机 污 染 物 (SL 392-2007)、 吹 扫 捕 集 GC/MS 法 测 定 水 中 挥 发 性 有 机 污 染 物 （SL 393 2007）、铅 镉 钒 磷 等 34 种 元 素 的 测 定 （SL 394-2007）、地表水资源质量 评 价 标准（SL 395-2007）、水环境监测实验 室安全技术导则（SL/Z 390-2007）等。 ２．水环境保护与水污染控制的基 础理论研究 （1）水 环 境 演 化 机 理 研 究 针对我国水环境问题，以及水利 建设环境保护的需要，开展了大量水 环境保护与水污染控制的基础理论 研究。 例如，通过开展国家自然基金 项目“典型湖滨水陆交错带湿地反硝 化脱氮作用机理研究 ”、973 项目 “海 河流域水循环演变机理与水资源高 效利用”， 研究示范了湖滨带湿地系 统污染物的连续监测和模拟分析技 术，查明湖滨带湿地系统重要污染物 的迁移转化机理及其主要环境控制
Abstract: Considering main water environment issues faced by China at present, Department of Water Environment
Research of China Institute of Water Resources and Hydropower Research (IWHR) strengthen scientific studies in the
３．水环境污染治理技术研究 针对我国环境管理要求，围绕污 染物的产生、水体污染的过程及其相 应的修复技术与方法，开展如下几方 面研究：富营养化水体修复、重金属 污染修复、地下水污染修复。 自 20 世 纪 90 年 代 以 来 ， 国 内 针 对 太 湖 、 滇
收 稿 日 期 ：2008-10-13 作 者 简 介 ：周 怀 东 （1957 — ）， 男 ，所 长 ，教 授 级 高 级 工 程 师 。
recent 10 years. Some innovative achievements have been made in the respects of water environment monitoring, and
standardization system establishment, water environment protection and pollution control and environment impact
Key words: water environment； pollution；present condition of study；study result； development strategy
中 图 分 类 号 ：X5
文 献 标 识 码 ：B
文 章 编 号 ：1000-1123 Βιβλιοθήκη Baidu2008 ）21-0039-04
全保障、水环境规划与管理等方面取得了许多创新性成果。 根据我国面临的严峻污染形势，提出了未来水环境研
究的战略目标和发展方向。
关键词： 水环境；污染；研究现状；研究成果；发展战略
Progress and development trend of water environment study//Zhou Huaidong, Wang Yuchun, Lu Jin
一系列重要研究成果。 １．水环境监测及标准化体系建设 （1）水环 境 监 测 关 键 技 术 开 发与
应用 开展了天然水水质和重金属等
水质参数的监测技术开发与应用，调 查研究了我国主要水系的天然水水 化学 参 数 、 重 金 属 和 有机 质 等 60 个 水质指标的背景值。 代表性项目包括 “天然水十八项水质标准分析方法的 研究与验证”“国家水质信息网系统 建设工程”“全国主要水系省界水体 水环境监测站网建设规划”“全国主 要水系本底值站水质调查”“全国主 要水系本底值站水质调查”（水利部 重点项目）等。 同时，出版了《水质分 析方法》等行业指导专著。
４．流域水环境管理和规划的研究 我国水环境管理和规划是在借 鉴国外 经 验 的 过 程中 发 展 起 来 的 ，20 世纪七八十年代，我国对一些重点城 市污染河段，开展以工业废水控制和 治理为侧重点的水环境污染评价、控 制和管理规划的研究，如，蓟运河、黄 河兰州段。 经过近 20 多年的发展，在 充分借鉴国外有关环境目标规划、总 量控制规划的基础上，形成定性与定 量相结合，以环境经济模型、系统动 力学仿真、 环境承载力为主要特色， 以数学模拟和优化手段为主的方法 体系和以水污染控制规划、水环境综 合整治规划、水污染总量控制规划为 主体的类型体系已经确立。 目前对于 河流污染物总量控制与削减管理技 术的研究主要集中在总量核算和分 配方法的研究和应用方面。
专题论述
2008.21 中国水利
水环境研究的进展与发展方向
周怀东， 王雨春， 陆 瑾 （中 国 水 利 水 电 科 学 研 究 院 水 环 境 研 究 所 ，100038，北 京)
摘 要： 针对我国面临的主要水环境问题，中国水利水电科学研究院水环境研究所近 10 年来，加大科研工作力
度，在水环境监测与标准化体系建设、水环境保护与水污染控制、水利水电工程的生态环境影响研究、饮用水安