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   提要：為支撐建立先進的環(huán)境監(jiān)測預(yù)警體系，水體污染控制與治理科技重大專項（以下簡稱“水專項”）在監(jiān)控預(yù)警主題設(shè)立了“國家水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)體系研究與示范”項目（以下簡稱“監(jiān)測項目”）。該項目圍繞流域監(jiān)測業(yè)務(wù)化平臺、監(jiān)測裝備、水環(huán)境監(jiān)測分析方法、質(zhì)量管理、體制機制五大模塊開展技術(shù)研發(fā)、技術(shù)集成攻關(guān)研究，研發(fā)了水環(huán)境監(jiān)測信息集成、共享與決策支持平臺，在示范區(qū)初步實現(xiàn)了流域水環(huán)境監(jiān)測的分析方法標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量管理規(guī)范化、數(shù)據(jù)平臺信息化、儀器設(shè)備國產(chǎn)化、技術(shù)天地一體化和網(wǎng)絡(luò)示范業(yè)務(wù)化。項目實施為真實反映流域水環(huán)境質(zhì)量提供了系統(tǒng)、豐富的技術(shù)手段，為流域水污染物防治和環(huán)境管理部門決策提供了重要技術(shù)支撐。 
一、研究背景
環(huán)境監(jiān)測作為了解和掌握流域水環(huán)境質(zhì)量及水污染源排放的主要途徑和手段，其結(jié)果是水體污染控制和環(huán)境管理決策的重要依據(jù)之一。目前全國環(huán)保系統(tǒng)已有2289個監(jiān)測站，其中地市級站391個，縣級站1799個；國家、省級監(jiān)測站和部分發(fā)達城市環(huán)境監(jiān)測站具備了常規(guī)監(jiān)測、有機物監(jiān)測及應(yīng)對一般突發(fā)性污染事故的能力；95%以上地市站、70%以上縣級監(jiān)測站具備了常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測的能力，初步形成了我國水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)和管理體系。然而現(xiàn)行的水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)體系不能完全、準(zhǔn)確反映流域?qū)用娴乃|(zhì)狀況，流域?qū)用娴谋O(jiān)測網(wǎng)絡(luò)不完善，監(jiān)控斷面、點位布設(shè)不能完全代表水質(zhì)現(xiàn)狀；監(jiān)測指標(biāo)簡單，監(jiān)測項目和監(jiān)測頻率缺乏科學(xué)性；現(xiàn)場、機動及應(yīng)急監(jiān)測能力不足，移動水質(zhì)分析監(jiān)測能力不強，不能實現(xiàn)快速、適時的水質(zhì)檢測，及時掌握水環(huán)境變化的動態(tài)；監(jiān)測全過程的質(zhì)量管理體系不健全，監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、公證性受到挑戰(zhàn)；監(jiān)測網(wǎng)站的信息技術(shù)、聯(lián)測聯(lián)報的技術(shù)協(xié)調(diào)以及監(jiān)測數(shù)據(jù)即時處理等能力有限；監(jiān)測儀器設(shè)備老化，監(jiān)測監(jiān)控新技術(shù)、新方法及設(shè)備研究開發(fā)能力不足。這些問題成為我國建立先進的環(huán)境監(jiān)測預(yù)警體系的重要制約因素。
通過五年的實施，水專項監(jiān)測項目創(chuàng)新構(gòu)建了多目標(biāo)、多手段、立體型、復(fù)合型的流域水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)體系，突破了污染源流量測量、減排核算、污染物溯源和微流控、微傳感器識別關(guān)鍵技術(shù)28項，研制了整裝成套國產(chǎn)化環(huán)境監(jiān)測儀器裝備23臺和水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)16種，建立了水環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控信息集成、共享與決策支持系統(tǒng)等業(yè)務(wù)化平臺4個，制訂了監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（申報稿/建議稿）120項，建成了國家、江蘇省、蘇州市、常熟市四級水環(huán)境監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)體系集成示范工程，提升了流域水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)能力，同時為監(jiān)控預(yù)警主題和水專項研究目標(biāo)的實現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
二、取得的主要成果及推廣應(yīng)用情況
（一）構(gòu)建適合我國國情的流域水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)方法體系，為真實反映流域水環(huán)境質(zhì)量提供系統(tǒng)、科學(xué)的技術(shù)手段
針對因標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測方法落后、缺失引起的監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性、可比性不高現(xiàn)象，以及由此產(chǎn)生的環(huán)境管理決策難題，充實了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）配套監(jiān)測方法和現(xiàn)有44個典型水污染源監(jiān)測方法，覆蓋污染物達100種以上；創(chuàng)新提出了15項可量化的流域水環(huán)境有機物監(jiān)測質(zhì)控指標(biāo)及其合格評判限值，覆蓋6大類45種有機物（占我國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制的有機物的66%）；提高方法靈敏度，突破多個項目同時測定技術(shù)難點，基本實現(xiàn)一種污染物對應(yīng)多種監(jiān)測方法，監(jiān)測方法在全國環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)開展適用性驗證，驗證結(jié)果表明，方法適用于各大流域不同水質(zhì)，能夠滿足地表水109項日常監(jiān)測工作需求。構(gòu)建了流域水環(huán)境突發(fā)污染事故應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)體系，填補我國水環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測規(guī)范空白。針對我國履行《關(guān)于持久性有機污染物（POPs）的斯德哥爾摩公約》和應(yīng)對環(huán)境熱點問題需求，創(chuàng)新建立POPs、內(nèi)分泌干擾物和消毒副產(chǎn)物監(jiān)測方法，以及水環(huán)境污染物的綜合毒性與生物監(jiān)測方法33個，檢出限達到國際先進水平，滿足我國履約技術(shù)需求。
針對我國現(xiàn)行的水環(huán)境監(jiān)測仍以理化分析為主，依靠單一的理化監(jiān)測手段難以有效說明日益復(fù)雜的水體有毒污染物生態(tài)與健康效應(yīng)問題，研究構(gòu)建了水環(huán)境污染物的綜合毒性與生物監(jiān)測技術(shù)方法體系，發(fā)展了基于我國本地物種的“藻類–浮游/底棲無脊椎動物–魚類”多層次營養(yǎng)級生物測試技術(shù)，填補了我國水環(huán)境監(jiān)測活體生物測試技術(shù)的方法空白，為真實反映流域水環(huán)境質(zhì)量提供系統(tǒng)、豐富的技術(shù)手段，為流域水污染物防治和環(huán)境管理部門決策提供重要技術(shù)支撐。
（二）創(chuàng)新構(gòu)建了完整的流域水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理體系總構(gòu)架，科學(xué)規(guī)劃了質(zhì)量管理完整內(nèi)容，為完善流域水監(jiān)測質(zhì)量管理工作奠定了基礎(chǔ)
針對我國流域水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理缺乏頂層設(shè)計、系統(tǒng)性不強問題，研究構(gòu)建流域水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理體系框架，創(chuàng)新質(zhì)量監(jiān)管方法和裝備，保障流域水環(huán)境監(jiān)測工作科學(xué)、精準(zhǔn)、可控。研究建立了新型的流域水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理體系總構(gòu)架，監(jiān)測質(zhì)量管理體系由制度、技術(shù)、指標(biāo)/評價、物質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)等5個方面構(gòu)成。該體系構(gòu)架可有效指導(dǎo)我國流域水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理工作有計劃、分步驟、系統(tǒng)性開展，改變以往質(zhì)量管理缺乏完整體系頂層設(shè)計、重點不突出的局面，成為流域水環(huán)境監(jiān)測、監(jiān)管質(zhì)量保證的行動指南。
突破了有機物質(zhì)量控制指標(biāo)及評價關(guān)鍵技術(shù)，自主研發(fā)和批量制備短鏈氯化石蠟(SCCPs)等10套水質(zhì)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和混合水質(zhì)揮發(fā)性有機物等5項模擬水質(zhì)質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)樣品，填補了國內(nèi)空白，完善了流域水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品體系，已在全國推廣應(yīng)用，價格是同類進口標(biāo)樣的1/5～1/10，其價格優(yōu)勢產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益。建立流域水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量監(jiān)管和考評體系，在《江蘇省環(huán)境監(jiān)測“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中的創(chuàng)新環(huán)境監(jiān)測統(tǒng)一監(jiān)管體制、創(chuàng)新環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督考核模式、創(chuàng)新環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理手段等任務(wù)中得到體現(xiàn)；研發(fā)流域水環(huán)境監(jiān)測人員持證上崗考試管理系統(tǒng)，為保障水環(huán)境監(jiān)測科學(xué)、精準(zhǔn)提供管理手段。
（三）自主研發(fā)了一套業(yè)務(wù)流程完整、符合我國從國家到縣四級環(huán)境監(jiān)測部門實際應(yīng)用需求的“水環(huán)境監(jiān)測信息集成、共享與決策支持平臺”，并在太湖流域示范應(yīng)用
針對水環(huán)境信息管理問題，從流域水環(huán)境管理角度出發(fā)，制定了流域水環(huán)境監(jiān)測信息資源目錄方案，突破流域水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)整合技術(shù)、流域水環(huán)境空間數(shù)據(jù)庫組織技術(shù)。結(jié)合太湖流域示范區(qū)，研發(fā)了“國家-省-市-縣”四級數(shù)據(jù)中心，完成流域水環(huán)境監(jiān)測基本信息庫、流域水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)控信息數(shù)據(jù)庫、流域水資源信息數(shù)據(jù)庫、流域水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、水環(huán)境基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫、水環(huán)境專題空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)，初步形成流域水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理、分析及共享服務(wù)能力。
針對監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)范管理需要，對監(jiān)測信息平臺技術(shù)進行集成示范，統(tǒng)一規(guī)范了縣、市、省、國家四級環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、傳輸和交換標(biāo)準(zhǔn)，同時，結(jié)合示范區(qū)自動監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和新型業(yè)務(wù)模式需要，研究建立了一套集監(jiān)測機構(gòu)能力資源、點位申報、自動監(jiān)控預(yù)警、資源補償核算等功能為一體的水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)管理平臺。并在環(huán)境管理和太湖藍藻監(jiān)控預(yù)警方面發(fā)揮了顯著效益。
（四）構(gòu)建了具有自動化遙感監(jiān)測能力的業(yè)務(wù)化系統(tǒng)，提高了水環(huán)境遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)水平，在太湖流域初步形成水環(huán)境天地一體化監(jiān)測能力
針對水環(huán)境遙感中的數(shù)據(jù)預(yù)處理自動化問題，提出了星地結(jié)合的水環(huán)境遙感綜合評價方法，研發(fā)了多源數(shù)據(jù)輔助的環(huán)境衛(wèi)星CCD相機水體大氣交叉校正技術(shù)，在敦煌和青海湖兩個實驗場進行場地輻射定標(biāo)，首次利用東沙海洋場景開展環(huán)境衛(wèi)星與陸地衛(wèi)星 ETM+的交叉定標(biāo)，達到了85%的定標(biāo)精度，達到了國際一流的水體大氣校正和定標(biāo)水平。
針對遙感和地面監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合使用的問題，構(gòu)建了基于遙感數(shù)據(jù)和環(huán)保部門監(jiān)測數(shù)據(jù)的水體環(huán)境質(zhì)量和富營養(yǎng)化評價模型/天地一體化水質(zhì)參數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型反演模型，充分挖掘了星地數(shù)據(jù)綜合使用潛力，有效擴展了遙感技術(shù)的使用范圍。針對反演精度不足的問題，創(chuàng)新性地提出了基于遙感反射率分類的水質(zhì)參數(shù)反演模型，檢驗數(shù)據(jù)表明，利用此模型太湖水體葉綠素濃度反演的相對平均誤差在19%左右，總懸浮物的反演相對平均誤差在18%左右，與未分類的反演模型相比，模型精度提高了15%左右。針對水華和水草的區(qū)分問題，發(fā)展了基于“葉綠素光譜指數(shù)”和“藻藍蛋白光譜指數(shù)”的藍藻水華高光譜遙感提取方法，并成功應(yīng)用于環(huán)境一號衛(wèi)星高光譜遙感數(shù)據(jù)（HJ-HSI）。
運用自動化數(shù)據(jù)處理技術(shù)和“星地”數(shù)據(jù)融合技術(shù)，構(gòu)建了面向內(nèi)陸水體水質(zhì)遙感監(jiān)測的多尺度、多數(shù)據(jù)源的水環(huán)境遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)集成了380種模型方法，建立了模型庫，研發(fā)了31個軟件模塊，具有業(yè)務(wù)員和專家兩種操作模式。系統(tǒng)基于SOA建立了面向服務(wù)的水環(huán)境遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)的應(yīng)用框架，具有先進性和易用性，與類似軟件美國NASA的“SeaWiFS數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)（SeaDAS）”相比，該系統(tǒng)在我國典型內(nèi)陸水體監(jiān)測中具有明顯的優(yōu)勢。2010-2012年，基于該系統(tǒng)共計生產(chǎn)水環(huán)境質(zhì)量綜合分析報告252份，水華和湖泛簡報621期。并完成了太湖流域水環(huán)境遙感綜合數(shù)據(jù)庫，達到了國內(nèi)先進水平。
（五）提出“四位一體”的環(huán)境監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展策略，以科技攻關(guān)扭轉(zhuǎn)了進口儀器占市場主導(dǎo)地位的局面
針對國內(nèi)水環(huán)境監(jiān)測儀器裝備領(lǐng)域仍處在初級階段、關(guān)鍵器件依賴進口、設(shè)備國產(chǎn)化程度低、儀器核心技術(shù)落后的現(xiàn)狀，突破微通道多流路切換、微石英晶體微天平檢測、多功能復(fù)雜水樣預(yù)處理等關(guān)鍵技術(shù)，研究構(gòu)建了通用水質(zhì)在線監(jiān)測和便攜監(jiān)測分析平臺，自主研發(fā)和批量研制了13種水質(zhì)在線監(jiān)測儀、5種便攜式監(jiān)測設(shè)備、7套實用化的水環(huán)境監(jiān)測的現(xiàn)場/便攜分析設(shè)備、2套污染物綜合毒性快速生物檢測試劑盒，在課題實施期內(nèi)實現(xiàn)了在線監(jiān)測裝備的產(chǎn)業(yè)化推廣，成功應(yīng)用超過1000臺，累計銷售達1.5億元，形成聚光、德林、力合、怡文、先河等5個水質(zhì)監(jiān)測儀產(chǎn)業(yè)化基地，扭轉(zhuǎn)了進口儀器占市場主導(dǎo)地位的局面，為規(guī)范監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展提供有效保障，為流域水污染防治監(jiān)控預(yù)警技術(shù)體系建設(shè)提供了裝備支撐。
在通用水質(zhì)在線監(jiān)測流路平臺基礎(chǔ)上，開發(fā)出光度檢測、容量滴定、陽極溶出等6種檢測器和多功能復(fù)雜水樣預(yù)處理模塊，完成13種水質(zhì)在線監(jiān)測儀的集成開發(fā)，監(jiān)測因子涵蓋高錳酸鹽指數(shù)、總磷/總氮、總錳、總鉻/六價鉻、揮發(fā)酚/氰化物、鉛/鎘/銅/鋅、汞、鎳、硝酸鹽/亞硝酸鹽等。其中高錳酸鹽指數(shù)等11款水質(zhì)在線監(jiān)測儀實現(xiàn)量產(chǎn)，HMA-2000系列水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀被列入科技部“國家重點戰(zhàn)略新產(chǎn)品計劃”。
三、政策建議
一是按流域系統(tǒng)重新整合水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)體系。從科學(xué)把握流域水環(huán)境質(zhì)量狀況出發(fā)，按流域水環(huán)境功能和污染源時空特點，在現(xiàn)行監(jiān)測點位、監(jiān)測項目的基礎(chǔ)上，進行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，國家、省、市、縣四級相結(jié)合，落實各級地方政府環(huán)境監(jiān)管職責(zé)，由國家統(tǒng)一公布各流域的監(jiān)測方案。
二是制定環(huán)境監(jiān)測統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范。切實落實環(huán)境保護統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一監(jiān)管、統(tǒng)一信息發(fā)布的原則，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、可比性，開展嚴(yán)格的全過程質(zhì)量控制，針對水環(huán)境監(jiān)測的采樣、預(yù)處理、分析測試各環(huán)節(jié)，制定全國統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
三是拓展水環(huán)境監(jiān)測項目。僅針對水體開展水環(huán)境監(jiān)測不能全面系統(tǒng)地反映水環(huán)境質(zhì)量，水環(huán)境應(yīng)包括水質(zhì)、沉積物和生物，水環(huán)境保護的目的是水生態(tài)安全。因此，流域水環(huán)境監(jiān)測必須盡快覆蓋沉積物和生物，同時，水環(huán)境監(jiān)測也要根據(jù)水環(huán)境污染特征、不同監(jiān)測斷面監(jiān)測特征性項目，特別是有毒有機污染物。
四是試點推廣“國家統(tǒng)一監(jiān)管、地方監(jiān)督實施、部門分工協(xié)作、單位自測申報、社會中介服務(wù)”的新型環(huán)境監(jiān)測監(jiān)管體制機制。借鑒他國經(jīng)驗，政府職責(zé)更多的是明確監(jiān)測對象、提出數(shù)據(jù)要求、制定監(jiān)測技術(shù)規(guī)范、監(jiān)督監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果、委托環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測合同，污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)主要由生產(chǎn)排放單位按規(guī)定申報。這樣國家既節(jié)省了大量資源，又提高了政府的公正性、權(quán)威性，第三方服務(wù)也有了長期的技術(shù)服務(wù)市場。
五是加快制定監(jiān)測儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。政產(chǎn)聯(lián)動引導(dǎo)業(yè)，改進驗證評價體系，完善市場準(zhǔn)入制度，重視知識產(chǎn)權(quán)保護，設(shè)立平臺建設(shè)專項資金以鼓勵基于產(chǎn)業(yè)鏈的“產(chǎn)學(xué)研用”聯(lián)盟建設(shè)。