中德聯(lián)合開(kāi)展遼河流域水生態(tài)調(diào)查
遼河流域魚(yú)類(lèi)調(diào)查
重點(diǎn)流域水生態(tài)健康報(bào)告卡
當(dāng)前，我國(guó)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(wèn)題十分突出，不僅影響和損害群眾健康，也不利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。為全面改善水環(huán)境，我國(guó)出臺(tái)了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，為“十三五”直至2049年的水環(huán)境管理提出了總體目標(biāo)、工作目標(biāo)和考核指標(biāo)，其中明確提出建立流域水生態(tài)功能區(qū)體系。
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)水環(huán)境保護(hù)是按照水功能區(qū)來(lái)進(jìn)行水污染控制的，然而這種水污染控制沒(méi)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(mǎn)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(duì)水環(huán)境管理的單元進(jìn)行科學(xué)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(cè)方案、評(píng)價(jià)方法、生態(tài)保護(hù)目標(biāo)和管理措施，為落實(shí)“三線(xiàn)”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(zhuān)項(xiàng)的“十一五”課題“流域水生態(tài)功能評(píng)價(jià)與分區(qū)技術(shù)課題”已經(jīng)開(kāi)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(diǎn)流域的分區(qū)方案，尚未形成全國(guó)分區(qū)方案以及分區(qū)管理體系，尚不能支撐全國(guó)流域水質(zhì)目標(biāo)管理策略的實(shí)施。
為此，“十二五”課題“流域水生態(tài)保護(hù)目標(biāo)制定技術(shù)”確定以構(gòu)建全國(guó)流域水生態(tài)功能分區(qū)管理技術(shù)體系為目標(biāo)，針對(duì)全國(guó)分區(qū)方案尚未形成、水生態(tài)保護(hù)目標(biāo)制定和功能區(qū)適應(yīng)性管理技術(shù)薄弱等問(wèn)題，提出了全國(guó)水生態(tài)功能區(qū)劃分方案，建立了“功能區(qū)劃分-健康評(píng)價(jià)-生態(tài)目標(biāo)制定-管理決策”的分區(qū)管理技術(shù)體系。
構(gòu)建全國(guó)水生態(tài)功能分區(qū)方案，支撐全國(guó)水污染防治工作
我國(guó)將水體劃分為保護(hù)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(guān)娛樂(lè)用水區(qū)和過(guò)渡區(qū)等功能區(qū)，根據(jù)相應(yīng)功能來(lái)確定環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)，依據(jù)水功能區(qū)進(jìn)行水污染控制。然而，以水功能區(qū)進(jìn)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(guó)水生態(tài)功能分區(qū)方案，是將我國(guó)水環(huán)境管理推進(jìn)到流域生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)階段、建立我國(guó)水環(huán)境精細(xì)化管理體系的基礎(chǔ)。
據(jù)課題組相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，針對(duì)全國(guó)水生態(tài)功能分區(qū)，課題組收集和構(gòu)建了全國(guó)從二十世紀(jì)五十年代以來(lái)魚(yú)類(lèi)、兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物、大型水生植物以及貝類(lèi)共5個(gè)類(lèi)群生物數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)展了全國(guó)水生態(tài)空間格局分布規(guī)律研究，進(jìn)一步明確了國(guó)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(jí)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(guó)分區(qū)框架體系，并綜合統(tǒng)一性、等級(jí)性和尺度、區(qū)域共軛以及綜合性和主導(dǎo)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(biāo)，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(biāo)篩選、水陸一致性的定量劃分、壓力-狀態(tài)水生態(tài)評(píng)價(jià)的全國(guó)水生態(tài)功能一、二級(jí)分區(qū)方法。負(fù)責(zé)人告訴筆者，這一工作為全國(guó)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?jiǎng)澐质钦n題組面臨的一個(gè)技術(shù)問(wèn)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(lèi)型流域特征出發(fā)，在水生態(tài)離散型指標(biāo)空間插值、水生境分類(lèi)、保護(hù)物種生境識(shí)別、水生態(tài)功能判別和小尺度水陸一體化生境單元?jiǎng)澐值燃夹g(shù)上取得了突破，并對(duì)遼河、太湖兩個(gè)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(jìn)行了評(píng)價(jià)。課題組因此提出了河流型流域、湖泊型流域的四級(jí)分區(qū)指標(biāo)，即河道類(lèi)型、水文條件、河岸土地利用、水化學(xué)特征，以及基于生境類(lèi)型的四級(jí)分區(qū)方法。在提出了四級(jí)分區(qū)方法后，課題組進(jìn)一步完成了遼河流域、太湖流域的水生態(tài)功能四級(jí)分區(qū)方案，為兩個(gè)流域的精細(xì)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(hù)部水環(huán)境管理司組織下，課題組完成了全國(guó)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(guó)控制單元?jiǎng)澐址桨傅恼希罱K形成了全國(guó)流域水生態(tài)環(huán)境功能分區(qū)方案，包括10個(gè)生態(tài)流域區(qū)、338個(gè)水生態(tài)控制區(qū)和1784個(gè)水環(huán)境控制單元。分區(qū)方案還得到了環(huán)境保護(hù)部的采納應(yīng)用，這一全國(guó)水生態(tài)功能分區(qū)方案已經(jīng)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)部流域國(guó)控?cái)嗝嬖O(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(dá)標(biāo)考核、“十三五”流域水污染防治規(guī)劃等管理工作。
負(fù)責(zé)人表示：“這一課題突破了全國(guó)水生態(tài)空間異質(zhì)性識(shí)別、水生態(tài)功能判別和河湖流域四級(jí)分區(qū)劃分等關(guān)鍵技術(shù)，完成了全國(guó)水生態(tài)功能分區(qū)方案和遼河、太湖流域的四級(jí)分區(qū)方案，支撐了全國(guó)水污染防治工作。”
構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法，完成全國(guó)重點(diǎn)流域水生態(tài)健康報(bào)告卡
生態(tài)系統(tǒng)健康的研究，興起于二十世紀(jì)八十年代中期的北美，隨著人們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能認(rèn)識(shí)的逐漸深入和對(duì)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(lái)越多的關(guān)注，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行評(píng)價(jià)和研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行有關(guān)確定水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系方面的研究。據(jù)介紹，此前我國(guó)的水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)還處于實(shí)驗(yàn)和摸索階段，尚未形成一套成熟的方法。
為此，針對(duì)我國(guó)水生態(tài)健康評(píng)價(jià)和水質(zhì)目標(biāo)管理的需求，“水體污染控制與治理”科技重大專(zhuān)項(xiàng)在“十一五”和“十二五”期間分別設(shè)置了兩個(gè)專(zhuān)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(gè)流域開(kāi)始了水生態(tài)長(zhǎng)期調(diào)查監(jiān)測(cè)和健康評(píng)估研究工作，基本構(gòu)建了適合我國(guó)流域的水生態(tài)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)方法和信息平臺(tái)。
據(jù)課題組負(fù)責(zé)人介紹，水生態(tài)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括水體基本理化（溶解氧、電導(dǎo)率、揮發(fā)酚、高錳酸鹽指數(shù)、5日生化需氧量）、營(yíng)養(yǎng)鹽（總氮，總磷，氨氮）、藻類(lèi)（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(dòng)物（物種豐富度、EPT類(lèi)群比例、敏感指數(shù)、伯杰-帕克指數(shù)）和魚(yú)類(lèi)（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(gè)方面，共21項(xiàng)指標(biāo)。流域的水生態(tài)健康評(píng)價(jià)包括水體類(lèi)型劃分、水生態(tài)調(diào)查、評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算、評(píng)價(jià)閾值確定與標(biāo)準(zhǔn)化、樣點(diǎn)的健康得分計(jì)算、流域的健康得分計(jì)算等技術(shù)環(huán)節(jié)。其中，樣點(diǎn)和流域的健康得分均采用多指標(biāo)綜合計(jì)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(gè)健康等級(jí)，包括“優(yōu)”、“良”、“一般”、“差”和“極差”。
基于所建立的評(píng)價(jià)方法，本課題組與“重點(diǎn)流域水生態(tài)功能三級(jí)和四級(jí)分區(qū)研究”課題組共同開(kāi)展了10個(gè)重點(diǎn)流域水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)，完成了我國(guó)重點(diǎn)流域水生態(tài)健康報(bào)告卡。
課題結(jié)果表明，我國(guó)流域健康綜合評(píng)價(jià)的平均得分為0.46，其健康狀態(tài)處于一般等級(jí)，水生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重，整體狀況堪憂(yōu)。在所選的10個(gè)重點(diǎn)流域水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的具體表現(xiàn)上，相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹說(shuō)：“在所選取的10個(gè)流域中，洱海全流域綜合評(píng)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(shuō)：“報(bào)告卡全面揭示了我國(guó)水環(huán)境質(zhì)量改善與水生態(tài)保護(hù)狀況，提升了老百姓對(duì)水環(huán)境質(zhì)量改善的認(rèn)知，對(duì)加快形成以水生態(tài)健康保護(hù)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(biāo)為核心的目標(biāo)確定技術(shù)
以水生生物物種及其生境要素指標(biāo)為核心的目標(biāo)確定技術(shù)，是課題組在目標(biāo)確定技術(shù)方面取得的一大進(jìn)展，課題組相關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)：“這一成果彌補(bǔ)了我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)水生生物及其生境型管理指標(biāo)和目標(biāo)不足問(wèn)題。”
課題組針對(duì)水生態(tài)功能保護(hù)需求，撰寫(xiě)的《水生態(tài)保護(hù)目標(biāo)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(gè)層面組成水生態(tài)保護(hù)目標(biāo)體系，并且在保護(hù)物種篩選、群落目標(biāo)指標(biāo)確定、流域土地開(kāi)發(fā)利用閾值計(jì)算等技術(shù)上取得了進(jìn)展。
據(jù)介紹，在保護(hù)物種篩選方面，課題組針對(duì)瀕危種、旗艦種、特有種、傘護(hù)種和指示種等需要特殊保護(hù)的物種、具有保護(hù)意義和管理價(jià)值的物種，總結(jié)出了瀕危指數(shù)、特有種指數(shù)、傘護(hù)種指數(shù)、耐污值和保護(hù)物種篩選等關(guān)鍵技術(shù)方法。課題組還得出了適合我國(guó)不同流域的瀕危種、旗艦種、特有種、傘護(hù)種和指示種等定量篩選標(biāo)準(zhǔn)和方法，并以此開(kāi)展了保護(hù)物種敏感性評(píng)估，形成了水生生物保護(hù)物種篩選技術(shù)體系。負(fù)責(zé)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(hù)物種識(shí)別提供了技術(shù)支持。
在遼河流域，課題組開(kāi)展了以環(huán)境壓力響應(yīng)關(guān)系為基礎(chǔ)的群落指標(biāo)適用性評(píng)估，最終確定了太子河流域上游功能區(qū)的需要保護(hù)的群落指標(biāo)及保護(hù)程度，如魚(yú)類(lèi)香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)的保護(hù)程度需達(dá)到0.9以上，至此，課題組在空間參照點(diǎn)位法、壓力梯度響應(yīng)法、模型預(yù)測(cè)法等生態(tài)群落指標(biāo)閾值確定技術(shù)上取得了突破。
“通過(guò)環(huán)境壓力響應(yīng)關(guān)系為基礎(chǔ)的群落指標(biāo)適用性評(píng)估，我們提出了適應(yīng)不同功能要求的生物群落指標(biāo)目標(biāo)，從生物多樣性指數(shù)和生物評(píng)價(jià)指數(shù)等7個(gè)方面，構(gòu)建了我國(guó)水生生物群落型指標(biāo)體系。”課題組負(fù)責(zé)人說(shuō)。
據(jù)了解，課題組還通過(guò)研究生境要素與水生生物的累積分布曲線(xiàn)和拐點(diǎn)識(shí)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(dǎo)率和TDS等的生態(tài)保護(hù)閾值，補(bǔ)充完善了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的生境要素指標(biāo)。
例如，課題組在典型流域運(yùn)用生境要素閾值制定技術(shù)來(lái)確定保護(hù)敏感物種和群落的環(huán)境因子控制范圍。通過(guò)研究土地利用類(lèi)型和關(guān)鍵水質(zhì)污染因子與魚(yú)類(lèi)、大型底棲動(dòng)物和著生藻類(lèi)物種和群落的累積分布曲線(xiàn)和拐點(diǎn)識(shí)別，課題組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)農(nóng)業(yè)用地比例控制在25%以?xún)?nèi)，城鎮(zhèn)用地控制在3%以?xún)?nèi)時(shí)，可以保護(hù)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(duì)水生態(tài)功能區(qū)管理政策制定的問(wèn)題，課題組全面回顧了我國(guó)水環(huán)境管理政策體系及其演變過(guò)程，并評(píng)估了我國(guó)水環(huán)境管理政策實(shí)施效果，在國(guó)家層面和流域?qū)用骈_(kāi)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(guó)實(shí)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(guó)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(guó)人民代表大會(huì)。
據(jù)課題負(fù)責(zé)人介紹，課題組通過(guò)研究水生態(tài)功能區(qū)的目標(biāo)和健康狀態(tài)，針對(duì)不同功能區(qū)，建立了以管理目標(biāo)、實(shí)施、監(jiān)測(cè)、績(jī)效考核為核心步驟的功能區(qū)適應(yīng)性管理方法。他說(shuō)：“我們根據(jù)功能區(qū)的目標(biāo)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(lèi)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(hù)與恢復(fù)管理決策提供技術(shù)支撐。”
課題組以遼河、贛江流域?yàn)槭痉秴^(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(cè)評(píng)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(bǔ)償機(jī)制和將水生態(tài)保護(hù)目標(biāo)納入水環(huán)境管理的財(cái)政分配制度，并建立了一套基于流域水生態(tài)保護(hù)責(zé)任的考核機(jī)制。
開(kāi)展水生態(tài)功能區(qū)管理示范應(yīng)用，支持贛江流域水生態(tài)功能保護(hù)與恢復(fù)
贛江流域位于長(zhǎng)江流域江西省境內(nèi)，是一個(gè)水生態(tài)狀況良好、生態(tài)功能保護(hù)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(diǎn)，建立了適用于贛江流域生態(tài)功能分區(qū)指標(biāo)體系，提出了贛江流域一級(jí)至四級(jí)分區(qū)方案。
課題組在開(kāi)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(píng)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(duì)此課題組負(fù)責(zé)人說(shuō)：“結(jié)合保護(hù)物種的潛在分布、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和污染壓力等條件，我們確定了贛江流域120個(gè)四級(jí)區(qū)的水生態(tài)保護(hù)目標(biāo)。”
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(shí)施機(jī)制。在對(duì)贛江流域地方政府主導(dǎo)的政策適應(yīng)性與有效性進(jìn)行評(píng)估后，課題組提出了功能區(qū)管理的政府職責(zé)分配方案以及包括關(guān)鍵環(huán)境政策抓手、政策互補(bǔ)措施、政策約束考核機(jī)制、經(jīng)濟(jì)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(guó)南方豐水型流域管理體制的政策保障機(jī)制。
課題組負(fù)責(zé)人說(shuō)：“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(dòng)計(jì)劃》總體方案中明確提出了‘開(kāi)展贛江流域水生態(tài)功能分區(qū)試點(diǎn)’。在《江西省自然保護(hù)區(qū)建設(shè)與發(fā)展規(guī)劃（2012-2030年）》中，江西省還專(zhuān)門(mén)針對(duì)贛江等河流的生態(tài)系統(tǒng)及水生生物保護(hù)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(yú)、仙女湖、桃江刺鲃產(chǎn)卵場(chǎng)、濊水特有魚(yú)類(lèi)、上猶江水庫(kù)鰕鯱魚(yú)產(chǎn)卵場(chǎng)等8處自然保護(hù)區(qū)。”
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