水專項：以技術集成示范提升流域整體水環境質量

時間：2018-07-04 來源：中國環境報 作者：左薇 唐聰聰 劉曉星

因地制宜，促進農業面源污染控制與廢物資源化技術應用

海溝河屬阿什河支流，其周邊畜禽養殖業發達，大量畜禽糞便混入水體，增加了水體的COD及氨氮負荷，給生態環境帶來高度壓力，相關化肥替代技術與清潔生長技術的缺乏，亦加重了周邊環境負擔。因此，哈爾濱市市轄區優控單元水污染防治形勢嚴峻，優控單元農業面源污染防控工作一直受到各級政府的高度重視。

本課題以畜禽糞便高效處置安全和還田技術為核心，通過好氧堆肥發酵、堆肥環境因子監控以及農田安全高效應用等途徑，將畜禽糞便和農作物秸稈等易造成環境污染的廢棄資源無害化，轉化為可利用的有機肥。并將有機堆肥與化肥配施，實現化肥替代并解決種養脫節問題。

課題同步優化集成了水土流失與農田退水生態阻控技術以及農田清潔生產技術，通過農業綜合示范區示范推廣，實現海溝河支流水環境持續改善及松花江干流水環境質量達標。

在充分考慮控制單元的資源環境和農業產業化發展現狀的前提下，項目建設符合國家重點鼓勵發展的產業政策，符合新農村建設的發展方向和趨勢，符合生態農業發展的要求。課題為畜禽糞便和作物秸稈肥料化提供了技術路徑，并持續改善流域生態系統，有利地促進了區域社會、經濟的可持續發展。

課題提出了松花江流域農業面源污染防控理念：種養結合、清潔生產、因地制宜、循環發展。并以此理念為指導，聯合養殖企業、種植合作社、農機合作社、肥料企業、農資經銷商以及帶地入社農戶，構建事業發展共同體，遵照清潔生產導則和技術規程生產加工，打造水稻生產+加工+品牌銷售一體化產業鏈，踐行綠色生態水稻清潔種植，推動農牧循環發展。

目前，哈爾濱市市轄區控制單元海溝河流域建立了綜合示范區和清潔生產基地，并與黑龍江春雨智慧農業科技有限公司簽訂協議，進行專利轉讓；依托哈爾濱三安環農肥料有限公司和黑龍江省達豐科技開發有限責任公司開展示范工程建設，改建、擴建和新建場區，購買設備儀器，辦理有機肥臨時登記證；推動示范工程配套單位與哈爾濱市阿城區環保局等相關部門合作，清理、收集露天堆放牛糞，試生產有機肥，并在哈爾濱東日種植專業合作社、哈爾濱市佰億斤水稻種植專業合作社、哈爾濱國家農業示范園區和鑫福成農機合作社等單位示范農業面源污染治理技術。

同時，農業面源污染治理技術輻射溢出，為松花江流域（黑龍江境內）大慶綏化控制單元畜禽糞污和作物秸稈綜合利用提供了技術支撐，為黑龍江省畜牧養殖大縣糞污處理提供培訓和技術指導，指導大慶地區林甸縣碧野農業開發有限責任公司生產食用菌基質、苗床營養土和育苗秧盤/缽。

綜合考量，多尺度修復松花江哈爾濱市段周邊生態系統

近年來，松花江干流哈爾濱市段周邊具有水源涵養功能的林地逐年減少、區域破碎，且隨著建設用地大幅增加，水陸交錯帶亦隨之減少，由生態破壞和底泥內源污染而導致的水生態問題十分嚴峻。

課題以控制單元生態恢復為著眼點，以生態工程技術為落腳點，以保護、恢復和提高流域生態系統水源涵養、水土保持、凈化水質等生態功能和景觀效能為主要目標，立足技術的自主創新，強化技術的集成和示范，突破控制單元生態恢復存在的技術瓶頸，提升技術創新能力和科技應用水平，實現控制單元生態功能顯著增強，區域水環境明顯改善，促進區域經濟和社會的持續發展。

課題研發了植物生活史組裝技術和種子庫水分激活技術等水陸交錯帶擬生態修復關鍵技術。針對15種寒冷地區典型土著植物，篩選出返青期早、枯萎期晚、SS去除率高的濕地植物4種（蘆葦/香蒲+小葉章+早熟禾）。通過以上4種植物構建水陸交錯帶濕地植被搭配模式，延長植被生長周期8天~10天，有效提高了植被蓋度，對徑流懸浮物SS的去除率有效提高。

種子庫水分激活技術研究不同水分梯度和不同土壤深度的種子密度，確定不同種子庫密度與水分的關系。通過對優控單元水陸交錯帶土壤種子庫研究發現，無積水條件下土壤種子庫特種數最高，為38種，表層0cm~5cm土壤中無積水條件下物種數最多，為34種。同時，無積水條件下種子庫密度達1284粒/m2，其中0cm~10cm土層中種子密度占全部的80%以上，因此，在濕地生態修復工程中，確定以激活無積水條件下的0cm~10cm土層種子為首要目標。此技術通過不同水分的調控，激活濕地土壤種子庫中響應水分因子的植物種子萌發、生長，修復植被組成結構，促進植物群落向頂級群落演替。采用不同時間不同頻次噴灌，控制土壤含水量為50%~70%，逐步恢復退化典型草甸，使其最終含水量為70%；到季節性積水期，恢復退化沼澤化草甸，控制地表水位4cm~10cm，進一步恢復退化沼澤。

創新引領，驅動控制單元水環境綜合信息數據庫與管理平臺建設發展

控制單元水環境信息獲取技術單一，水環境數據尚不完善。其中點源在線監測數據未有效利用，自動監測站覆蓋率及監測頻率低，點源管理未與河流水質目標管理建立響應關系；面源污染水體的數據存在不全面、未考慮動態變化等問題。此外，當前水環境管理平臺不能同時實現對在線監測設備、海量在線監測數據、水環境設備空間數據的共享與應用，這嚴重阻礙了水環境管理平臺在控制平臺的有效利用與普及。

基于此，課題對控制單元的污染物排放數據進行挖掘、分析并建立重點源排放的時間序列函數。根據控制單元內水容量分析結果，結合農業灌溉用水、城鎮生活用水、工業生產用水及生態環境用水調查數據，分析控制單元水資源供給及需求，利用水資源信息化技術完成對流域水資源信息的監測、數據采集和信息存儲管理，結合GIS空間管理以及水文模型的分析與仿真推演，對流域水資源的時空分布規律進行有效判別，為控制單元水資源管理相關決策和規劃制定提供指導。

建立由物聯網監測系統、水質智能化軟件、三維虛擬仿真服務集成的，用于專網應用、面向互聯網公眾應用及移動專網發布的控制單元水環境發布系統。從數據服務、模型庫及決策支持3個層次構建控制單元水環境決策平臺，實現對整個流域環境信息要素、水環境演變、水質、水量、排污企業、污水處理廠、農業面源污染和生態修復設施的綜合管理。

針對流域控制單元內水體服務功能惡化以及長效的污染排放管理手段不足的狀況，課題組結合黑龍江省省情，構建了排污權交易和生態補償框架。針對化學需氧量和氨氮核算排污權交易一級市場分配總量、價格、期限和二級市場，構建了流域排污權交易制度框架設計體系。從頂層設計出發，開展流域單元框架下的制度設計，構建了控制單元污染補償機制方案。在方案實施過程中，課題組注意將科研成果與黑龍江省環境管理政策制定緊密結合，為《黑龍江省訥謨爾河和倭肯河流域跨行政區界水環境生態補償辦法（試行）》（黑財建〔2017〕272號）制度的出臺提供了較好的技術支持，課題成果為黑龍江省實行全面的流域生態補償工作進行了有益的探索。  

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