中德聯合開展遼河流域水生態調查
遼河流域魚類調查
重點流域水生態健康報告卡
當前，我國一些地區水環境質量差、水生態受損重、環境隱患多等問題十分突出，不僅影響和損害群眾健康，也不利于社會經濟持續發展。為全面改善水環境，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功能區體系。
長期以來，我國水環境保護是按照水功能區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，已有的區劃由于不能很好地建立陸域自然地理要素和環境壓力與水環境質量的關系，不能滿足水環境質量的改善。在此情況下，基于流域水生態空間異質性，對水環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”統一性的管理單元，并制定監測方案、評價方法、生態保護目標和管理措施，為落實“三線”管理提供技術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“流域水生態功能評價與分區技術課題”已經開展了水生態功能分區理論和方法研究，但是課題最后僅僅形成了重點流域的分區方案，尚未形成全國分區方案以及分區管理體系，尚不能支撐全國流域水質目標管理策略的實施。
為此，“十二五”課題“流域水生態保護目標制定技術”確定以構建全國流域水生態功能分區管理技術體系為目標，針對全國分區方案尚未形成、水生態保護目標制定和功能區適應性管理技術薄弱等問題，提出了全國水生態功能區劃分方案，建立了“功能區劃分-健康評價-生態目標制定-管理決策”的分區管理技術體系。
構建全國水生態功能分區方案，支撐全國水污染防治工作
我國將水體劃分為保護區、飲用水源區、工業用水區、農業用水區、漁業用水區、景觀娛樂用水區和過渡區等功能區，根據相應功能來確定環境質量目標，依據水功能區進行水污染控制。然而，以水功能區進行污染防治只是一種污染控制階段的管理方式，割裂了陸水相互關系以及“水資源、水環境和水生態”系統特征。構建全國水生態功能分區方案，是將我國水環境管理推進到流域生態保護與恢復階段、建立我國水環境精細化管理體系的基礎。
據課題組相關負責人介紹，針對全國水生態功能分區，課題組收集和構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個類群生物數據庫，開展了全國水生態空間格局分布規律研究，進一步明確了國家尺度上的水生態影響因素。
在“十一五”課題典型流域三級分區方案成果的基礎上，“十二五”課題構建了基于流域單元、行政區單元相耦合的全國分區框架體系，并綜合統一性、等級性和尺度、區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、年內月降水極差、積溫、海拔等分區指標，最終建立起一套基于水生態數據集構建及空間異質性分析、水生態功能分區指標篩選、水陸一致性的定量劃分、壓力-狀態水生態評價的全國水生態功能一、二級分區方法。負責人告訴筆者，這一工作為全國水生態功能區管理奠定了基礎。
典型流域小尺度分區單元劃分是課題組面臨的一個技術問題。據介紹，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，在水生態離散型指標空間插值、水生境分類、保護物種生境識別、水生態功能判別和小尺度水陸一體化生境單元劃分等技術上取得了突破，并對遼河、太湖兩個典型流域的水生態健康、水生環境質量和水生態功能進行了評價。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方法。在提出了四級分區方法后，課題組進一步完成了遼河流域、太湖流域的水生態功能四級分區方案，為兩個流域的精細化管理提供了技術支持。在這些研究的基礎上，課題組完成了《河流型流域水生態功能分區技術規范》《湖泊型流域水生態功能分區技術規范》等建議稿。
2015年，在環境保護部水環境管理司組織下，課題組完成了全國水生態功能分區方案、典型流域水生態功能分區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環境功能分區方案，包括10個生態流域區、338個水生態控制區和1784個水環境控制單元。分區方案還得到了環境保護部的采納應用，這一全國水生態功能分區方案已經應用于環境保護部流域國控斷面設置、優先控制單元選擇、水污染防治工作方案編制、水質達標考核、“十三五”流域水污染防治規劃等管理工作。
負責人表示：“這一課題突破了全國水生態空間異質性識別、水生態功能判別和河湖流域四級分區劃分等關鍵技術，完成了全國水生態功能分區方案和遼河、太湖流域的四級分區方案，支撐了全國水污染防治工作。”
構建水生態系統健康評價方法，完成全國重點流域水生態健康報告卡
生態系統健康的研究，興起于二十世紀八十年代中期的北美，隨著人們對生態系統服務功能認識的逐漸深入和對生態環境質量要求的不斷提高，生態系統健康狀況受到越來越多的關注，對生態系統健康進行評價和研究具有重要的應用價值。當前，國內外許多學者和研究機構都在進行有關確定水生態系統健康評價指標體系方面的研究。據介紹，此前我國的水生態系統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，針對我國水生態健康評價和水質目標管理的需求，“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長期調查監測和健康評估研究工作，基本構建了適合我國流域的水生態健康評價指標體系、評價方法和信息平臺。
據課題組負責人介紹，水生態健康評價指標體系包括水體基本理化（溶解氧、電導率、揮發酚、高錳酸鹽指數、5日生化需氧量）、營養鹽（總氮，總磷，氨氮）、藻類（物種豐富度、香農-維納多樣性指數、伯杰-帕克指數、生物完整性指數）、大型底棲動物（物種豐富度、EPT類群比例、敏感指數、伯杰-帕克指數）和魚類（物種豐富度、香農-維納多樣性指數、伯杰-帕克指數、生物完整性指數）等5個方面，共21項指標。流域的水生態健康評價包括水體類型劃分、水生態調查、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環節。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，根據流域健康綜合得分平均設定5個健康等級，包括“優”、“良”、“一般”、“差”和“極差”。
基于所建立的評價方法，本課題組與“重點流域水生態功能三級和四級分區研究”課題組共同開展了10個重點流域水生態系統健康評價，完成了我國重點流域水生態健康報告卡。
課題結果表明，我國流域健康綜合評價的平均得分為0.46，其健康狀態處于一般等級，水生態系統退化嚴重，整體狀況堪憂。在所選的10個重點流域水生態系統健康評價的具體表現上，相關負責人介紹說：“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，生態系統健康整體呈‘良好’狀態；松花江、遼河、淮河、東江、太湖、巢湖、滇池水生態系統健康整體呈‘一般’狀態；黑河全流域水生態系統健康整體上呈‘差’狀態，海河流域健康狀況呈現‘極差’狀態。”
他說：“報告卡全面揭示了我國水環境質量改善與水生態保護狀況，提升了老百姓對水環境質量改善的認知，對加快形成以水生態健康保護為核心的水環境管理體系起到了支撐作用。”
突破生態閾值確定等技術，形成以物種及其生境要素指標為核心的目標確定技術
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，是課題組在目標確定技術方面取得的一大進展，課題組相關負責人說：“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。”
課題組針對水生態功能保護需求，撰寫的《水生態保護目標制定技術指南》建議稿，依據水生態結構功能完整性和生態系統層次性，提出要以物種、群落和生態系統3個層面組成水生態保護目標體系，并且在保護物種篩選、群落目標指標確定、流域土地開發利用閾值計算等技術上取得了進展。
據介紹，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，總結出了瀕危指數、特有種指數、傘護種指數、耐污值和保護物種篩選等關鍵技術方法。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體系。負責人表示，這些關鍵技術和技術體系的形成，為功能區保護物種識別提供了技術支持。
在遼河流域，課題組開展了以環境壓力響應關系為基礎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的需要保護的群落指標及保護程度，如魚類香農-威納多樣性指數的保護程度需達到0.9以上，至此，課題組在空間參照點位法、壓力梯度響應法、模型預測法等生態群落指標閾值確定技術上取得了突破。
“通過環境壓力響應關系為基礎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，從生物多樣性指數和生物評價指數等7個方面，構建了我國水生生物群落型指標體系。”課題組負責人說。
據了解，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，建立了基于野外數據的生境要素閾值制定技術，制定了土地利用、電導率和TDS等的生態保護閾值，補充完善了地表水環境質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來確定保護敏感物種和群落的環境因子控制范圍。通過研究土地利用類型和關鍵水質污染因子與魚類、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，課題組發現，當農業用地比例控制在25%以內，城鎮用地控制在3%以內時，可以保護絕大多數的敏感物種。
形成水生態功能分區管理技術體系，為功能區管理提供政策保障
針對水生態功能區管理政策制定的問題，課題組全面回顧了我國水環境管理政策體系及其演變過程，并評估了我國水環境管理政策實施效果，在國家層面和流域層面開展了水生態功能區管理政策有效性分析，構建了我國實施水生態功能分區管理的政策體系。在以上分析的基礎上，課題組提出了“關于將‘流域水生態功能區管理’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。
據課題負責人介紹，課題組通過研究水生態功能區的目標和健康狀態，針對不同功能區，建立了以管理目標、實施、監測、績效考核為核心步驟的功能區適應性管理方法。他說：“我們根據功能區的目標和健康狀態，構建了功能區管理決策模型，并且提出了不同類型功能區的環境管理要求，形成了流域水生態功能分區管理策略。這些成果都可以為地方水生態保護與恢復管理決策提供技術支撐。”
課題組以遼河、贛江流域為示范區，完成了流域水生態功能區管理的政策示范。據了解，課題組形成了《流域水生態功能區管理綜合決策技術指南》《流域水生態功能區管理的監測評估技術指南》建議稿。其中，制訂了流域水生態功能區管理辦法，提出區域性生態補償機制和將水生態保護目標納入水環境管理的財政分配制度，并建立了一套基于流域水生態保護責任的考核機制。
開展水生態功能區管理示范應用，支持贛江流域水生態功能保護與恢復
贛江流域位于長江流域江西省境內，是一個水生態狀況良好、生態功能保護要求較高的流域。據介紹，課題組結合贛江流域豐水型特點，建立了適用于贛江流域生態功能分區指標體系，提出了贛江流域一級至四級分區方案。
課題組在開展了贛江流域水生態全面調查、水生態健康和水生態功能評估后發現，贛江流域水生態處于亞健康-健康的狀態，對此課題組負責人說：“結合保護物種的潛在分布、社會經濟發展和污染壓力等條件，我們確定了贛江流域120個四級區的水生態保護目標。”
在管理體制、政策協調和法律保障等方面，課題組研究了贛江流域水生態功能分區管理實施機制。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管理的政府職責分配方案以及包括關鍵環境政策抓手、政策互補措施、政策約束考核機制、經濟杠桿等的分區管理政策體系，并且制定了贛江流域水生態功能區管理辦法，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功能分區試點’。在《江西省自然保護區建設與發展規劃（2012-2030年）》中，江西省還專門針對贛江等河流的生態系統及水生生物保護加大了規劃設置力度，在贛江流域內新增了吉安鰣魚、仙女湖、桃江刺鲃產卵場、濊水特有魚類、上猶江水庫鰕鯱魚產卵場等8處自然保護區。”
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