研發風險預警平臺 助力流域水質監管
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圖為太湖流域（江蘇）水污染物總量監控與風險預警平臺。
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針對太湖流域（江蘇）主要水污染物總量監控網絡分散、預警體系不完善、溯源控污能力不足、監控數據與信息管理不集中等問題，“十二五”伊始，江蘇省環境監測中心牽頭，中國環境科學研究院、南京大學、江蘇省生態環境監控中心（江蘇省環境信息中心）3家高校、研究機構參與，共同申報了“太湖流域（江蘇）主要水污染物總量監控與風險預警平臺構建及示范”課題。課題分屬國家水體污染控制與治理科技重大專項流域水污染防治監控預警技術與綜合示范主題太湖流域水環境管理技術集成綜合示范項目。
目前，這一課題已經完成了成果研發和綜合集成，研究開發了太湖流域（江蘇）主要水污染物總量監控與風險預警平臺，完成了主要水污染物總量監控與風險預警平臺數據中心建設，實現了風險源監控、預警和溯源三大功能，并在示范區示范運行。
課題以說清太湖流域（江蘇）主要水污染物（COD、氨氮、總磷、總氮）風險源排放總量及其在水環境中的累積性污染為主線，著力開展流域內主要水污染物總量監控和風險預警方面的關鍵技術、管理制度研究，包括太湖流域（江蘇）主要水污染物排放風險源監控體系建設、主要水污染物排放總量和環境風險監測網絡構建、主要水污染物排放總量動態監控和評估系統建設、主要水污染物累積性環境風險預警與溯源技術研究與示范等內容，建立流域、區域和控制單元3級主要水污染物總量監控和風險預警平臺，在太湖流域（江蘇）范圍內實現90%主要水污染物風險源監控，在典型匯水通道和入湖河流開展風險預警示范，并將研究成果通過管理制度與水環境監管、流域水質監測工作并軌運行，推動相關評價技術規范、標準和風險預警管理平臺的業務化運行。
課題最終的研究目標，是圍繞太湖流域（江蘇）水污染事故、企業偷排行為和總量超標等突出環境問題，結合總量減排等環境管理實際需求，按控制單元水生態功能目標要求優化流域內主要水污染物總量監測網絡，構建流域內水質自動監測質控中心，建立主要水污染物總量減排、考核和動態評估指標體系，利用流域主要水污染物排放總量累積性風險預警及示蹤溯源技術，建立風險源污染及事故管理、湖體主要水污染物監控預警、入湖總量風險評估、污染源主要水污染物排放風險評價和企業偷排示蹤溯源管理平臺并進行示范化運行，實現對太湖流域（江蘇）水污染物總量監控和風險預警的管理目標，為加強太湖水污染治理和污染事故防控提供技術支撐和決策依據。
研究1
初步建成主要水污染物總量超標和累積性風險監測網絡
課題以江蘇省太湖流域為研究區域，以影響太湖流域水環境安全的主要水污染物排放風險源為研究對象，按照“風險源識別與分級——氮磷排放評估——超標預測預警與管理”的技術路線，開展了流域內主要水污染源識別研究和環境風險調查，以主要污染物質識別清單、排放途徑與管理因素、受納水體敏感性3方面要素構建水環境風險源與分級評估指標體系，建立了水污染風險源識別與分級方法。
方法建立后，課題組對太湖流域（江蘇）4889家工業源企業與污水處理廠進行評估與分級，確定重點水環境風險源（一級水環境風險源）317家，實現了對288家重點水污染累積性風險源污染排放狀況的監控，監控比例達到91%。同時，構建了基于WEB-GIS（網絡地理信息系統）的太湖流域主要水污染風險源基礎信息數據庫與分級管理系統，將采集到的數據匯總、上傳、整理，并保存在基礎數據庫中，初步實現了重點水環境風險源的分級監控管理。
同時，課題組從典型匯水通道主要水污染物通量自動監測、主要水污染物總量減排水質目標考核斷面自動在線監測、基于控制單元的流域主要水污染物總量監測、太湖湖體自動監測四大監測體系現狀出發，分析太湖流域水質監測網絡現狀，對不再適應需求的斷面進行了調整，新增一批滿足工作及研究要求的監測斷面，逐步建立了流域、區域和控制單元三級主要水污染物總量超標和累積性風險監測網絡，最終形成了涵蓋143個水質監測斷面（點位）的監測網絡。
研究2
構建4個流域性水環境自動監測質控（分）中心，增建10個太湖湖體浮標站
結合實際工作需求，目前，課題已在無錫宜興市（大浦港）構建了1個流域性水環境自動監測質控中心，在常州市（丁莊）、無錫市（直湖港）、無錫宜興市（陳東港）分別構建了1個質控（分）中心。質控（分）中心是水質自動站質控管理機構，是省級質控管理的基礎和延伸。主要用于監控區域內自動站運行維護，管理區域內自動站質量控制，包括對運營商監督檢查、質控考核、質控管理，對地方監測站技術指導、聯合比對，應急污染事故期間的應急質控以及應急監測等。
課題還在太湖湖體中增建了10個浮標式多參數水質監測系統（簡稱浮標站），監測項目一般包括水溫、pH、溶解氧、電導率、濁度、葉綠素和藍綠藻等，部分站點還增設了富營養化指標監測項目氨氮、總磷的監測。一般監測頻次可設為每兩小時或4小時監測一次，當發現水質狀況明顯變化或發生污染事故時，監測頻率也可調整為連續監測。
目前，4個質控（分）中心及新建的10個浮標站均正式投入太湖流域運行。質控（分）中心的建設，強化了區域內水質自動站的質量管理，整合各級管理和運營機構功能，統一了監測數據和監控平臺，為最大限度發揮監測網絡的作用提供了保障。浮標式自動監測系統與實驗室手工監測、遙感監測互相結合，尤其在藍藻預警工作期間，浮標式自動監測預警成果為調水引流、藍藻打撈、控源截污、湖泛預警等綜合治理太湖措施的推進提供了強有力的技術支撐，且對水質異常情況“早發現、早預報、早行動”意義重大。
研究3
動態監控與評估太湖流域主要水污染物排放總量
課題于2013年開展了竺山湖流域的污染現狀調查，通過建立污染源端元混合模型和同位素示蹤庫，運用宿主特異性生物標志物定性、定量溯源方法，開展了氮磷累積性風險溯源分析，建立了面源污染點源化GIS技術，編制了污染物累積性風險溯源技術優化模型軟件，并進行了示范區內營養物溯源分析，解析出示范區內氮、磷營養物累積性風險的污染結構、時空分布特征、關鍵風險源。
同時，課題提出了適用于太湖示范區的日最大污染負荷核算方法（TMDL模型），并對示范區進行面源污染負荷的核算，擬定了風險預警閾值的確定方案，優化集成了流域排污總量環境風險面源污染的溯源成套技術、太湖流域（江蘇）面源污染負荷核算方法、示范區水污染過程陸域——水域復合模型，并進行了示范應用研究。
在竺山湖湖區主要水污染物排污總量自動在線監測體系和河流匯水通道特征水污染物通量自動監測體系構建的基礎上，選擇了示范區內的殷村港、漕橋河、太滆運河3條重點河流作為監測對象，利用其水質自動監測站測得的高錳酸鹽指數、總氮、總磷、氨氮、流量等數據，建立主要水污染物排放總量數據的采集和傳輸系統，結合流域、區域重大減排治理工程對主要污染物排放影響，建立了符合流域、區域、控制單元容量總量控制和功能區水質目標管理需求的，以氮磷排放為重點的主要污染物總量核定方法技術體系，定期以水質月報的形式通報當月河流4項指標入湖總量、總量月內變化趨勢。
課題還選擇典型控制單元和主要污染物指標為研究對象，完成了殷村港、漕橋河、太滆運河等主要入湖河流典型水質及水文響應關系測試，根據流域減排量可推求河流入湖水質響應，反之根據河流入湖水質可推求流域減排總量。建立了符合水生態功能分區水質目標管理的，基于控制單元主要水污染物總量控制與水環境質量響應關系模型，及時跟蹤新老污染物增減動態變化情況和流域、區域重大減排治理工程在控制和削減高錳酸鹽指數、氨氮、總磷、總氮排放情況，通過模型應用，動態實時預警總量減排對水環境質量變化的影響。同時完成主要水污染物總量減排動態評估子系統建設，系統包含總量排放核定、減排動態評估、減排績效評估和基礎數據庫、統計分析和系統管理幾個模塊。
案例
主要污染物監控與風險預警平臺在無錫、常州運行
在以上研究基礎上，課題綜合集成研究成果，研究開發了太湖流域（江蘇）主要水污染物總量監控與風險預警平臺，已完成示范區三級功能分區、控制單元等多元異構數據的集成研究，風險源申報系統設計及主要水污染物總量監控與風險預警平臺數據中心建設，建成集風險源監控、水環境監測、總量風險監控為一體的示范區監控平臺，實現了對示范區內風險源、環境質量、排污總量的監控，并可進行總量核定與動態評估，實現了風險源溯源決策的功能。
平臺基于WEB-GIS空間展示系統，緊緊圍繞一個數據中心、三個標準、六大模塊進行建設。一個數據中心，即課題示范平臺利用分時異構傳輸技術集成了風險源、水質自動站、水質斷面、總量監控、典型入湖河流主要污染物最大日負荷量等數據信息的采集和交換，建成業務數據庫4類15項，收集的數據已超過15萬條。三個標準，即基于研發的風險源分級標準、總量監控體系構建標準、總量預警閾值標準，對風險源進行篩查和定級、風險源總量監控預警、流域總量動態評估。六大模塊，平臺由風險源監控、監測網絡、總量動態評估、風險溯源管理、監測月報、示范區監控六大模塊組成，分別實現了對太湖流域90%以上風險源的實時監控，對太湖流域出入湖河流、湖體、15條主要入湖河流實行總量實時監控與動態評估、風險預警與溯源等功能。
目前，平臺已在示范區（無錫宜興市、常州市武進區）進行了業務化運行，隨著研究成果的落地應用，課題配套同時形成了《太湖流域（江蘇）水環境風險源分類分級管理辦法（草案）》《太湖流域水環境風險源超標排放預警通報制度（草案）》，用于支撐水環境風險源的動態分級管理；形成了《基于水質自動站網的典型匯水通道主要水污染物通量監測技術方案》《太湖湖體自動監測體系構建及試運行報告》《江蘇省太湖流域地表水環境監測點位手冊》等系列管理文本，加強監測網絡管理；形成了《太湖流域入湖總量核定研究技術辦法和通報制度》，并定期對水污染物累積性環境風險預警與溯源情況進行通報，指導地方使用部門操作。
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