水专项：以技术集成示范提升流域整体水环境质量

时间：2018-07-04 来源：中国环境报 作者：左薇 唐聪聪 刘晓星

因地制宜，促进农业面源污染控制与废物资源化技术应用

海沟河属阿什河支流，其周边畜禽养殖业发达，大量畜禽粪便混入水体，增加了水体的COD及氨氮负荷，给生态环境带来高度压力，相关化肥替代技术与清洁生长技术的缺乏，亦加重了周边环境负担。因此，哈尔滨市市辖区优控单元水污染防治形势严峻，优控单元农业面源污染防控工作一直受到各级政府的高度重视。

本课题以畜禽粪便高效处置安全和还田技术为核心，通过好氧堆肥发酵、堆肥环境因子监控以及农田安全高效应用等途径，将畜禽粪便和农作物秸秆等易造成环境污染的废弃资源无害化，转化为可利用的有机肥。并将有机堆肥与化肥配施，实现化肥替代并解决种养脱节问题。

课题同步优化集成了水土流失与农田退水生态阻控技术以及农田清洁生产技术，通过农业综合示范区示范推广，实现海沟河支流水环境持续改善及松花江干流水环境质量达标。

在充分考虑控制单元的资源环境和农业产业化发展现状的前提下，项目建设符合国家重点鼓励发展的产业政策，符合新农村建设的发展方向和趋势，符合生态农业发展的要求。课题为畜禽粪便和作物秸秆肥料化提供了技术路径，并持续改善流域生态系统，有利地促进了区域社会、经济的可持续发展。

课题提出了松花江流域农业面源污染防控理念：种养结合、清洁生产、因地制宜、循环发展。并以此理念为指导，联合养殖企业、种植合作社、农机合作社、肥料企业、农资经销商以及带地入社农户，构建事业发展共同体，遵照清洁生产导则和技术规程生产加工，打造水稻生产+加工+品牌销售一体化产业链，践行绿色生态水稻清洁种植，推动农牧循环发展。

目前，哈尔滨市市辖区控制单元海沟河流域建立了综合示范区和清洁生产基地，并与黑龙江春雨智慧农业科技有限公司签订协议，进行专利转让；依托哈尔滨三安环农肥料有限公司和黑龙江省达丰科技开发有限责任公司开展示范工程建设，改建、扩建和新建场区，购买设备仪器，办理有机肥临时登记证；推动示范工程配套单位与哈尔滨市阿城区环保局等相关部门合作，清理、收集露天堆放牛粪，试生产有机肥，并在哈尔滨东日种植专业合作社、哈尔滨市佰亿斤水稻种植专业合作社、哈尔滨国家农业示范园区和鑫福成农机合作社等单位示范农业面源污染治理技术。

同时，农业面源污染治理技术辐射溢出，为松花江流域（黑龙江境内）大庆绥化控制单元畜禽粪污和作物秸秆综合利用提供了技术支撑，为黑龙江省畜牧养殖大县粪污处理提供培训和技术指导，指导大庆地区林甸县碧野农业开发有限责任公司生产食用菌基质、苗床营养土和育苗秧盘/钵。

综合考量，多尺度修复松花江哈尔滨市段周边生态系统

近年来，松花江干流哈尔滨市段周边具有水源涵养功能的林地逐年减少、区域破碎，且随着建设用地大幅增加，水陆交错带亦随之减少，由生态破坏和底泥内源污染而导致的水生态问题十分严峻。

课题以控制单元生态恢复为着眼点，以生态工程技术为落脚点，以保护、恢复和提高流域生态系统水源涵养、水土保持、净化水质等生态功能和景观效能为主要目标，立足技术的自主创新，强化技术的集成和示范，突破控制单元生态恢复存在的技术瓶颈，提升技术创新能力和科技应用水平，实现控制单元生态功能显著增强，区域水环境明显改善，促进区域经济和社会的持续发展。

课题研发了植物生活史组装技术和种子库水分激活技术等水陆交错带拟生态修复关键技术。针对15种寒冷地区典型土著植物，筛选出返青期早、枯萎期晚、SS去除率高的湿地植物4种（芦苇/香蒲+小叶章+早熟禾）。通过以上4种植物构建水陆交错带湿地植被搭配模式，延长植被生长周期8天~10天，有效提高了植被盖度，对径流悬浮物SS的去除率有效提高。

种子库水分激活技术研究不同水分梯度和不同土壤深度的种子密度，确定不同种子库密度与水分的关系。通过对优控单元水陆交错带土壤种子库研究发现，无积水条件下土壤种子库特种数最高，为38种，表层0cm~5cm土壤中无积水条件下物种数最多，为34种。同时，无积水条件下种子库密度达1284粒/m2，其中0cm~10cm土层中种子密度占全部的80%以上，因此，在湿地生态修复工程中，确定以激活无积水条件下的0cm~10cm土层种子为首要目标。此技术通过不同水分的调控，激活湿地土壤种子库中响应水分因子的植物种子萌发、生长，修复植被组成结构，促进植物群落向顶级群落演替。采用不同时间不同频次喷灌，控制土壤含水量为50%~70%，逐步恢复退化典型草甸，使其最终含水量为70%；到季节性积水期，恢复退化沼泽化草甸，控制地表水位4cm~10cm，进一步恢复退化沼泽。

创新引领，驱动控制单元水环境综合信息数据库与管理平台建设发展

控制单元水环境信息获取技术单一，水环境数据尚不完善。其中点源在线监测数据未有效利用，自动监测站覆盖率及监测频率低，点源管理未与河流水质目标管理建立响应关系；面源污染水体的数据存在不全面、未考虑动态变化等问题。此外，当前水环境管理平台不能同时实现对在线监测设备、海量在线监测数据、水环境设备空间数据的共享与应用，这严重阻碍了水环境管理平台在控制平台的有效利用与普及。

基于此，课题对控制单元的污染物排放数据进行挖掘、分析并建立重点源排放的时间序列函数。根据控制单元内水容量分析结果，结合农业灌溉用水、城镇生活用水、工业生产用水及生态环境用水调查数据，分析控制单元水资源供给及需求，利用水资源信息化技术完成对流域水资源信息的监测、数据采集和信息存储管理，结合GIS空间管理以及水文模型的分析与仿真推演，对流域水资源的时空分布规律进行有效判别，为控制单元水资源管理相关决策和规划制定提供指导。

建立由物联网监测系统、水质智能化软件、三维虚拟仿真服务集成的，用于专网应用、面向互联网公众应用及移动专网发布的控制单元水环境发布系统。从数据服务、模型库及决策支持3个层次构建控制单元水环境决策平台，实现对整个流域环境信息要素、水环境演变、水质、水量、排污企业、污水处理厂、农业面源污染和生态修复设施的综合管理。

针对流域控制单元内水体服务功能恶化以及长效的污染排放管理手段不足的状况，课题组结合黑龙江省省情，构建了排污权交易和生态补偿框架。针对化学需氧量和氨氮核算排污权交易一级市场分配总量、价格、期限和二级市场，构建了流域排污权交易制度框架设计体系。从顶层设计出发，开展流域单元框架下的制度设计，构建了控制单元污染补偿机制方案。在方案实施过程中，课题组注意将科研成果与黑龙江省环境管理政策制定紧密结合，为《黑龙江省讷谟尔河和倭肯河流域跨行政区界水环境生态补偿办法（试行）》（黑财建〔2017〕272号）制度的出台提供了较好的技术支持，课题成果为黑龙江省实行全面的流域生态补偿工作进行了有益的探索。  

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