中德聯(lián)合開展遼河流域水生態(tài)調(diào)查
遼河流域魚類調(diào)查
重點流域水生態(tài)健康報告卡
當前，我國一些地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量差、水生態(tài)受損重、環(huán)境隱患多等問題十分突出，不僅影響和損害群眾健康，也不利于社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。為全面改善水環(huán)境，我國出臺了《水污染防治行動計劃》，為“十三五”直至2049年的水環(huán)境管理提出了總體目標、工作目標和考核指標，其中明確提出建立流域水生態(tài)功能區(qū)體系。
長期以來，我國水環(huán)境保護是按照水功能區(qū)來進行水污染控制的，然而這種水污染控制沒有考慮到水體所屬的陸地單元，已有的區(qū)劃由于不能很好地建立陸域自然地理要素和環(huán)境壓力與水環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系，不能滿足水環(huán)境質(zhì)量的改善。在此情況下，基于流域水生態(tài)空間異質(zhì)性，對水環(huán)境管理的單元進行科學的劃定，形成具有水陸一致性及“三水”統(tǒng)一性的管理單元，并制定監(jiān)測方案、評價方法、生態(tài)保護目標和管理措施，為落實“三線”管理提供技術(shù)支持就變得十分必要。
此前，“水體污染控制與治理”科技重大專項的“十一五”課題“流域水生態(tài)功能評價與分區(qū)技術(shù)課題”已經(jīng)開展了水生態(tài)功能分區(qū)理論和方法研究，但是課題最后僅僅形成了重點流域的分區(qū)方案，尚未形成全國分區(qū)方案以及分區(qū)管理體系，尚不能支撐全國流域水質(zhì)目標管理策略的實施。
為此，“十二五”課題“流域水生態(tài)保護目標制定技術(shù)”確定以構(gòu)建全國流域水生態(tài)功能分區(qū)管理技術(shù)體系為目標，針對全國分區(qū)方案尚未形成、水生態(tài)保護目標制定和功能區(qū)適應性管理技術(shù)薄弱等問題，提出了全國水生態(tài)功能區(qū)劃分方案，建立了“功能區(qū)劃分-健康評價-生態(tài)目標制定-管理決策”的分區(qū)管理技術(shù)體系。
構(gòu)建全國水生態(tài)功能分區(qū)方案，支撐全國水污染防治工作
我國將水體劃分為保護區(qū)、飲用水源區(qū)、工業(yè)用水區(qū)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)、漁業(yè)用水區(qū)、景觀娛樂用水區(qū)和過渡區(qū)等功能區(qū)，根據(jù)相應功能來確定環(huán)境質(zhì)量目標，依據(jù)水功能區(qū)進行水污染控制。然而，以水功能區(qū)進行污染防治只是一種污染控制階段的管理方式，割裂了陸水相互關(guān)系以及“水資源、水環(huán)境和水生態(tài)”系統(tǒng)特征。構(gòu)建全國水生態(tài)功能分區(qū)方案，是將我國水環(huán)境管理推進到流域生態(tài)保護與恢復階段、建立我國水環(huán)境精細化管理體系的基礎(chǔ)。
據(jù)課題組相關(guān)負責人介紹，針對全國水生態(tài)功能分區(qū)，課題組收集和構(gòu)建了全國從二十世紀五十年代以來魚類、兩棲動物、爬行動物、大型水生植物以及貝類共5個類群生物數(shù)據(jù)庫，開展了全國水生態(tài)空間格局分布規(guī)律研究，進一步明確了國家尺度上的水生態(tài)影響因素。
在“十一五”課題典型流域三級分區(qū)方案成果的基礎(chǔ)上，“十二五”課題構(gòu)建了基于流域單元、行政區(qū)單元相耦合的全國分區(qū)框架體系，并綜合統(tǒng)一性、等級性和尺度、區(qū)域共軛以及綜合性和主導性原則，提出了影響水生生物地理分布格局的降水、年內(nèi)月降水極差、積溫、海拔等分區(qū)指標，最終建立起一套基于水生態(tài)數(shù)據(jù)集構(gòu)建及空間異質(zhì)性分析、水生態(tài)功能分區(qū)指標篩選、水陸一致性的定量劃分、壓力-狀態(tài)水生態(tài)評價的全國水生態(tài)功能一、二級分區(qū)方法。負責人告訴筆者，這一工作為全國水生態(tài)功能區(qū)管理奠定了基礎(chǔ)。
典型流域小尺度分區(qū)單元劃分是課題組面臨的一個技術(shù)問題。據(jù)介紹，課題組分別以遼河、太湖作為河流型和湖泊型流域的典型案例，從兩種類型流域特征出發(fā)，在水生態(tài)離散型指標空間插值、水生境分類、保護物種生境識別、水生態(tài)功能判別和小尺度水陸一體化生境單元劃分等技術(shù)上取得了突破，并對遼河、太湖兩個典型流域的水生態(tài)健康、水生環(huán)境質(zhì)量和水生態(tài)功能進行了評價。課題組因此提出了河流型流域、湖泊型流域的四級分區(qū)指標，即河道類型、水文條件、河岸土地利用、水化學特征，以及基于生境類型的四級分區(qū)方法。在提出了四級分區(qū)方法后，課題組進一步完成了遼河流域、太湖流域的水生態(tài)功能四級分區(qū)方案，為兩個流域的精細化管理提供了技術(shù)支持。在這些研究的基礎(chǔ)上，課題組完成了《河流型流域水生態(tài)功能分區(qū)技術(shù)規(guī)范》《湖泊型流域水生態(tài)功能分區(qū)技術(shù)規(guī)范》等建議稿。
2015年，在環(huán)境保護部水環(huán)境管理司組織下，課題組完成了全國水生態(tài)功能分區(qū)方案、典型流域水生態(tài)功能分區(qū)方案以及全國控制單元劃分方案的整合，最終形成了全國流域水生態(tài)環(huán)境功能分區(qū)方案，包括10個生態(tài)流域區(qū)、338個水生態(tài)控制區(qū)和1784個水環(huán)境控制單元。分區(qū)方案還得到了環(huán)境保護部的采納應用，這一全國水生態(tài)功能分區(qū)方案已經(jīng)應用于環(huán)境保護部流域國控斷面設(shè)置、優(yōu)先控制單元選擇、水污染防治工作方案編制、水質(zhì)達標考核、“十三五”流域水污染防治規(guī)劃等管理工作。
負責人表示：“這一課題突破了全國水生態(tài)空間異質(zhì)性識別、水生態(tài)功能判別和河湖流域四級分區(qū)劃分等關(guān)鍵技術(shù)，完成了全國水生態(tài)功能分區(qū)方案和遼河、太湖流域的四級分區(qū)方案，支撐了全國水污染防治工作。”
構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法，完成全國重點流域水生態(tài)健康報告卡
生態(tài)系統(tǒng)健康的研究，興起于二十世紀八十年代中期的北美，隨著人們對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能認識的逐漸深入和對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，生態(tài)系統(tǒng)健康狀況受到越來越多的關(guān)注，對生態(tài)系統(tǒng)健康進行評價和研究具有重要的應用價值。當前，國內(nèi)外許多學者和研究機構(gòu)都在進行有關(guān)確定水生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系方面的研究。據(jù)介紹，此前我國的水生態(tài)系統(tǒng)健康評價還處于實驗和摸索階段，尚未形成一套成熟的方法。
為此，針對我國水生態(tài)健康評價和水質(zhì)目標管理的需求，“水體污染控制與治理”科技重大專項在“十一五”和“十二五”期間分別設(shè)置了兩個專題，在遼河、 松花江、海河、淮河、東江、黑河、太湖、巢湖、滇池、洱海10個流域開始了水生態(tài)長期調(diào)查監(jiān)測和健康評估研究工作，基本構(gòu)建了適合我國流域的水生態(tài)健康評價指標體系、評價方法和信息平臺。
據(jù)課題組負責人介紹，水生態(tài)健康評價指標體系包括水體基本理化（溶解氧、電導率、揮發(fā)酚、高錳酸鹽指數(shù)、5日生化需氧量）、營養(yǎng)鹽（總氮，總磷，氨氮）、藻類（物種豐富度、香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)、伯杰-帕克指數(shù)、生物完整性指數(shù)）、大型底棲動物（物種豐富度、EPT類群比例、敏感指數(shù)、伯杰-帕克指數(shù)）和魚類（物種豐富度、香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)、伯杰-帕克指數(shù)、生物完整性指數(shù)）等5個方面，共21項指標。流域的水生態(tài)健康評價包括水體類型劃分、水生態(tài)調(diào)查、評價指標計算、評價閾值確定與標準化、樣點的健康得分計算、流域的健康得分計算等技術(shù)環(huán)節(jié)。其中，樣點和流域的健康得分均采用多指標綜合計算方法。流域健康綜合得分的范圍為0到1，根據(jù)流域健康綜合得分平均設(shè)定5個健康等級，包括“優(yōu)”、“良”、“一般”、“差”和“極差”。
基于所建立的評價方法，本課題組與“重點流域水生態(tài)功能三級和四級分區(qū)研究”課題組共同開展了10個重點流域水生態(tài)系統(tǒng)健康評價，完成了我國重點流域水生態(tài)健康報告卡。
課題結(jié)果表明，我國流域健康綜合評價的平均得分為0.46，其健康狀態(tài)處于一般等級，水生態(tài)系統(tǒng)退化嚴重，整體狀況堪憂。在所選的10個重點流域水生態(tài)系統(tǒng)健康評價的具體表現(xiàn)上，相關(guān)負責人介紹說：“在所選取的10個流域中，洱海全流域綜合評估平均得分為0.67，生態(tài)系統(tǒng)健康整體呈‘良好’狀態(tài)；松花江、遼河、淮河、東江、太湖、巢湖、滇池水生態(tài)系統(tǒng)健康整體呈‘一般’狀態(tài)；黑河全流域水生態(tài)系統(tǒng)健康整體上呈‘差’狀態(tài)，海河流域健康狀況呈現(xiàn)‘極差’狀態(tài)。”
他說：“報告卡全面揭示了我國水環(huán)境質(zhì)量改善與水生態(tài)保護狀況，提升了老百姓對水環(huán)境質(zhì)量改善的認知，對加快形成以水生態(tài)健康保護為核心的水環(huán)境管理體系起到了支撐作用。”
突破生態(tài)閾值確定等技術(shù)，形成以物種及其生境要素指標為核心的目標確定技術(shù)
以水生生物物種及其生境要素指標為核心的目標確定技術(shù)，是課題組在目標確定技術(shù)方面取得的一大進展，課題組相關(guān)負責人說：“這一成果彌補了我國長期以來水生生物及其生境型管理指標和目標不足問題。”
課題組針對水生態(tài)功能保護需求，撰寫的《水生態(tài)保護目標制定技術(shù)指南》建議稿，依據(jù)水生態(tài)結(jié)構(gòu)功能完整性和生態(tài)系統(tǒng)層次性，提出要以物種、群落和生態(tài)系統(tǒng)3個層面組成水生態(tài)保護目標體系，并且在保護物種篩選、群落目標指標確定、流域土地開發(fā)利用閾值計算等技術(shù)上取得了進展。
據(jù)介紹，在保護物種篩選方面，課題組針對瀕危種、旗艦種、特有種、傘護種和指示種等需要特殊保護的物種、具有保護意義和管理價值的物種，總結(jié)出了瀕危指數(shù)、特有種指數(shù)、傘護種指數(shù)、耐污值和保護物種篩選等關(guān)鍵技術(shù)方法。課題組還得出了適合我國不同流域的瀕危種、旗艦種、特有種、傘護種和指示種等定量篩選標準和方法，并以此開展了保護物種敏感性評估，形成了水生生物保護物種篩選技術(shù)體系。負責人表示，這些關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)體系的形成，為功能區(qū)保護物種識別提供了技術(shù)支持。
在遼河流域，課題組開展了以環(huán)境壓力響應關(guān)系為基礎(chǔ)的群落指標適用性評估，最終確定了太子河流域上游功能區(qū)的需要保護的群落指標及保護程度，如魚類香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)的保護程度需達到0.9以上，至此，課題組在空間參照點位法、壓力梯度響應法、模型預測法等生態(tài)群落指標閾值確定技術(shù)上取得了突破。
“通過環(huán)境壓力響應關(guān)系為基礎(chǔ)的群落指標適用性評估，我們提出了適應不同功能要求的生物群落指標目標，從生物多樣性指數(shù)和生物評價指數(shù)等7個方面，構(gòu)建了我國水生生物群落型指標體系。”課題組負責人說。
據(jù)了解，課題組還通過研究生境要素與水生生物的累積分布曲線和拐點識別，建立了基于野外數(shù)據(jù)的生境要素閾值制定技術(shù)，制定了土地利用、電導率和TDS等的生態(tài)保護閾值，補充完善了地表水環(huán)境質(zhì)量標準中的生境要素指標。
例如，課題組在典型流域運用生境要素閾值制定技術(shù)來確定保護敏感物種和群落的環(huán)境因子控制范圍。通過研究土地利用類型和關(guān)鍵水質(zhì)污染因子與魚類、大型底棲動物和著生藻類物種和群落的累積分布曲線和拐點識別，課題組發(fā)現(xiàn)，當農(nóng)業(yè)用地比例控制在25%以內(nèi)，城鎮(zhèn)用地控制在3%以內(nèi)時，可以保護絕大多數(shù)的敏感物種。
形成水生態(tài)功能分區(qū)管理技術(shù)體系，為功能區(qū)管理提供政策保障
針對水生態(tài)功能區(qū)管理政策制定的問題，課題組全面回顧了我國水環(huán)境管理政策體系及其演變過程，并評估了我國水環(huán)境管理政策實施效果，在國家層面和流域?qū)用骈_展了水生態(tài)功能區(qū)管理政策有效性分析，構(gòu)建了我國實施水生態(tài)功能分區(qū)管理的政策體系。在以上分析的基礎(chǔ)上，課題組提出了“關(guān)于將‘流域水生態(tài)功能區(qū)管理’納入《中華人民共和國水污染防治法》的建議”，這一建議也成為2015年的提案，提交給了全國人民代表大會。
據(jù)課題負責人介紹，課題組通過研究水生態(tài)功能區(qū)的目標和健康狀態(tài)，針對不同功能區(qū)，建立了以管理目標、實施、監(jiān)測、績效考核為核心步驟的功能區(qū)適應性管理方法。他說：“我們根據(jù)功能區(qū)的目標和健康狀態(tài)，構(gòu)建了功能區(qū)管理決策模型，并且提出了不同類型功能區(qū)的環(huán)境管理要求，形成了流域水生態(tài)功能分區(qū)管理策略。這些成果都可以為地方水生態(tài)保護與恢復管理決策提供技術(shù)支撐。”
課題組以遼河、贛江流域為示范區(qū)，完成了流域水生態(tài)功能區(qū)管理的政策示范。據(jù)了解，課題組形成了《流域水生態(tài)功能區(qū)管理綜合決策技術(shù)指南》《流域水生態(tài)功能區(qū)管理的監(jiān)測評估技術(shù)指南》建議稿。其中，制訂了流域水生態(tài)功能區(qū)管理辦法，提出區(qū)域性生態(tài)補償機制和將水生態(tài)保護目標納入水環(huán)境管理的財政分配制度，并建立了一套基于流域水生態(tài)保護責任的考核機制。
開展水生態(tài)功能區(qū)管理示范應用，支持贛江流域水生態(tài)功能保護與恢復
贛江流域位于長江流域江西省境內(nèi)，是一個水生態(tài)狀況良好、生態(tài)功能保護要求較高的流域。據(jù)介紹，課題組結(jié)合贛江流域豐水型特點，建立了適用于贛江流域生態(tài)功能分區(qū)指標體系，提出了贛江流域一級至四級分區(qū)方案。
課題組在開展了贛江流域水生態(tài)全面調(diào)查、水生態(tài)健康和水生態(tài)功能評估后發(fā)現(xiàn)，贛江流域水生態(tài)處于亞健康-健康的狀態(tài)，對此課題組負責人說：“結(jié)合保護物種的潛在分布、社會經(jīng)濟發(fā)展和污染壓力等條件，我們確定了贛江流域120個四級區(qū)的水生態(tài)保護目標。”
在管理體制、政策協(xié)調(diào)和法律保障等方面，課題組研究了贛江流域水生態(tài)功能分區(qū)管理實施機制。在對贛江流域地方政府主導的政策適應性與有效性進行評估后，課題組提出了功能區(qū)管理的政府職責分配方案以及包括關(guān)鍵環(huán)境政策抓手、政策互補措施、政策約束考核機制、經(jīng)濟杠桿等的分區(qū)管理政策體系，并且制定了贛江流域水生態(tài)功能區(qū)管理辦法，建立了適合我國南方豐水型流域管理體制的政策保障機制。
課題組負責人說：“課題成果已經(jīng)被江西省政府所采納，《江西省水污染防治行動計劃》總體方案中明確提出了‘開展贛江流域水生態(tài)功能分區(qū)試點’。在《江西省自然保護區(qū)建設(shè)與發(fā)展規(guī)劃（2012-2030年）》中，江西省還專門針對贛江等河流的生態(tài)系統(tǒng)及水生生物保護加大了規(guī)劃設(shè)置力度，在贛江流域內(nèi)新增了吉安鰣魚、仙女湖、桃江刺鲃產(chǎn)卵場、濊水特有魚類、上猶江水庫鰕鯱魚產(chǎn)卵場等8處自然保護區(qū)。”
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