李青云，湯顯強(qiáng)，林 莉

(1.長(zhǎng)江科學(xué)院 流域水環(huán)境研究所，武漢 430010； 2.流域水資源與生態(tài)環(huán)境科學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430010)

1 研究背景

流域水環(huán)境與水生態(tài)問題十分復(fù)雜，以水為載體的水循環(huán)、土壤流失、污染物和營(yíng)養(yǎng)物的輸送等都是在流域整體內(nèi)完成的。這些物質(zhì)的循環(huán)或輸送對(duì)流域的資源、環(huán)境、生態(tài)都有很大的影響，因此需要從流域角度研究這些物質(zhì)的輸送過程，進(jìn)而為流域水環(huán)境的規(guī)劃、管理和治理提供科技支撐。

為了適應(yīng)國(guó)家在流域水環(huán)境治理與水生態(tài)修復(fù)方面業(yè)已增長(zhǎng)的科技需求和管理需求，長(zhǎng)江科學(xué)院2010年創(chuàng)建了流域水環(huán)境研究所(以下簡(jiǎn)稱“水環(huán)境所”)，重點(diǎn)從事流域尺度的水環(huán)境保護(hù)和水生態(tài)修復(fù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，開展相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)和提供科技咨詢服務(wù)。

根據(jù)水利行業(yè)和流域機(jī)構(gòu)科研所的特點(diǎn)，確定了水環(huán)境所的研究定位：以流域?yàn)閱卧芯坎煌叨葍?nèi)水沙、污染物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的“產(chǎn)”、“匯”和“輸”特征及其平衡條件；探求流域水環(huán)境和水生態(tài)自然演變的基本過程及規(guī)律；辨識(shí)人類活動(dòng)及氣候變化影響流域水環(huán)境和水生態(tài)的機(jī)制與效應(yīng)；研發(fā)流域水污染治理、水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)，為流域水土資源可持續(xù)利用、水環(huán)境改善和水生態(tài)健康提供技術(shù)支撐。

水環(huán)境所成立10 a來，始終緊緊圍繞生態(tài)文明建設(shè)、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色發(fā)展等國(guó)家戰(zhàn)略，主動(dòng)擔(dān)當(dāng)作為，服務(wù)治江大局，建成了功能齊全的水環(huán)境實(shí)驗(yàn)室和河湖生態(tài)修復(fù)技術(shù)試驗(yàn)場(chǎng)，培養(yǎng)了一支高素質(zhì)的研究團(tuán)隊(duì)，開拓了水環(huán)境治理與保護(hù)的技術(shù)市場(chǎng)，在科研條件建設(shè)、科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和學(xué)風(fēng)建設(shè)等方面取得了較好成績(jī)。迄今，共承擔(dān)國(guó)家級(jí)和省部級(jí)項(xiàng)目100余項(xiàng)，包括國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目25項(xiàng)、重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目專題6項(xiàng)、其他省部級(jí)科研項(xiàng)目32項(xiàng)、人才類資助項(xiàng)目4項(xiàng)、中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目36項(xiàng)，承擔(dān)世界銀行技術(shù)援助項(xiàng)目、亞洲開發(fā)銀行技術(shù)援助項(xiàng)目、中國(guó)-東盟海上合作基金項(xiàng)目等國(guó)際合作項(xiàng)目5項(xiàng)；發(fā)表論文120余篇，出版專(譯)著18部；獲國(guó)家授權(quán)專利60余項(xiàng)，軟件著作權(quán)3項(xiàng)；主編水利團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)；獲得省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)15項(xiàng)，國(guó)際發(fā)明展金獎(jiǎng)2項(xiàng)，湖北省高價(jià)值專利大賽金獎(jiǎng)1項(xiàng)；獲得國(guó)家級(jí)和省部級(jí)人才榮譽(yù)稱號(hào)15項(xiàng)。

2 科研條件及能力建設(shè)

10 a來，水環(huán)境所先后建成水環(huán)境及水生態(tài)實(shí)驗(yàn)室、流域水環(huán)境模擬平臺(tái)、水污染防治及水生態(tài)修復(fù)技術(shù)研發(fā)平臺(tái)以及河湖生態(tài)修復(fù)技術(shù)試驗(yàn)場(chǎng)等，同時(shí)成為“流域水資源與生態(tài)環(huán)境科學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”“湖北省水源地水質(zhì)檢測(cè)研發(fā)共享平臺(tái)”的依托單位。

2.1 水環(huán)境及水生態(tài)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)平臺(tái)

擁有水質(zhì)、土壤、沉積物、水生生物、微生物、水文及河道地形等檢測(cè)、鑒定和測(cè)量?jī)x器設(shè)備90多臺(tái)(套)，建成的水環(huán)境試驗(yàn)室，包括光譜分析室、色譜分析室、同位素分析室、無機(jī)試驗(yàn)室、有機(jī)試驗(yàn)室、生物分析室、微生物分析室等，迄今共有130余項(xiàng)檢測(cè)參數(shù)(涉及地表水、生活飲用水、地下水、廢水、土壤、沉積物、水生生物等)通過國(guó)家計(jì)量認(rèn)證體系資質(zhì)認(rèn)定，檢測(cè)指標(biāo)已覆蓋我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的109項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)。

2.2 流域水環(huán)境模擬平臺(tái)

擁有硬件條件包括：Multi-Processor高性能計(jì)算機(jī)群，云計(jì)算平臺(tái)，污染物遷移及吸附降解模擬環(huán)形水槽、恒溫循環(huán)水槽；引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的水環(huán)境數(shù)值模擬軟件包括：三維環(huán)境流體生態(tài)模型EFDC Explorer，水文循環(huán)及非點(diǎn)源產(chǎn)輸模型SWAT 2012，城市雨污水模型SWMM 5.0等，可開展自然和人為邊界條件下流域水環(huán)境要素的輸移過程模擬，包括地表水和地下水的水流、水質(zhì)和泥沙輸移過程模擬，流域水文和非點(diǎn)源污染物的傳輸過程模擬。

2.3 技術(shù)研發(fā)平臺(tái)及中試試驗(yàn)場(chǎng)

建成了水、土污染治理與生態(tài)修復(fù)技術(shù)裝置加工和產(chǎn)品性能測(cè)試的研發(fā)平臺(tái)，配備有先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)軟件和三維立體快速成型機(jī)；建成的“長(zhǎng)江科學(xué)院河湖生態(tài)修復(fù)技術(shù)試驗(yàn)場(chǎng)”包括水環(huán)境治理技術(shù)試驗(yàn)場(chǎng)、河流生境原位試驗(yàn)及水生態(tài)修復(fù)技術(shù)試驗(yàn)場(chǎng)、生態(tài)溝渠治理技術(shù)試驗(yàn)場(chǎng)、河流營(yíng)養(yǎng)鹽傳輸及調(diào)控技術(shù)試驗(yàn)場(chǎng)共4個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)，可開展水生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理、河湖生物棲息地重建、河流營(yíng)養(yǎng)鹽輸送控制等機(jī)理研究與技術(shù)應(yīng)用研究工作。

3 主要研究方向和特色成果

根據(jù)水環(huán)境所的研究定位規(guī)劃了5個(gè)研究方向：

(1)流域水環(huán)境演變。全球氣候變化條件下長(zhǎng)江流域水環(huán)境演變規(guī)律；流域尺度的污染物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；水生生物棲息環(huán)境特征及演替趨勢(shì)。

(2)流域水環(huán)境規(guī)劃與管理。水資源保護(hù)管理機(jī)制與體制；水資源保護(hù)規(guī)劃；流域水環(huán)境管理理論、制度和法律法規(guī)；水功能區(qū)管理及評(píng)價(jià)；河湖保護(hù)與管理。

(3)流域水環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)。流域尺度的面源污染防治；環(huán)境友好型水污染治理及生態(tài)修復(fù)；突發(fā)性水污染事件的應(yīng)急處置；地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及污染治理；重金屬污染農(nóng)田土壤修復(fù)；農(nóng)村飲用水滅菌。

(4)流域開發(fā)的水生態(tài)環(huán)境影響。流域開發(fā)對(duì)水生態(tài)環(huán)境的累積影響；流域生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法；河湖生態(tài)完整性保護(hù)對(duì)策；基于水生生物需求的環(huán)境流評(píng)估。

(5)流域水環(huán)境模擬與調(diào)控。流域水沙與物質(zhì)輸送過程模擬及調(diào)控；河湖水生態(tài)環(huán)境演變模擬；河湖納污能力計(jì)算；面源污染負(fù)荷測(cè)算與模擬；水環(huán)境治理工程方案優(yōu)選及效果評(píng)估。

水環(huán)境所成立10 a來，開展了多專業(yè)交叉研究，把基礎(chǔ)研究與技術(shù)研發(fā)相結(jié)合，在研究手段上，重視將室內(nèi)測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)(野外)觀測(cè)相結(jié)合，數(shù)值模擬和物理模型相結(jié)合；在研究對(duì)象上，綜合考慮流域水環(huán)境非生物要素和生物要素之間的相關(guān)關(guān)系，在流域尺度的污染物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、水生生物棲息環(huán)境特征及演替趨勢(shì)、大型飲用水水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)和保護(hù)管理、涉水工程的生態(tài)環(huán)境影響機(jī)理和評(píng)價(jià)、流域水環(huán)境模擬和預(yù)測(cè)方面初步形成了研究特色等方面產(chǎn)出一批創(chuàng)新性的成果，并在富營(yíng)養(yǎng)化水體治理、農(nóng)村飲用水滅菌、污染土壤生態(tài)修復(fù)以及固廢無害化處理和資源化利用等技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用方面做出了較好成績(jī)。主要特色研究成果和創(chuàng)新技術(shù)成果簡(jiǎn)述如下。

3.1 特色研究成果

3.1.1 基于水沙過程的多面源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸移機(jī)理與生態(tài)防治

針對(duì)多面源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)源、匯過程攔截削減的必要性以及殘余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)匯聚造成藻類水華的生態(tài)調(diào)控需求，以水沙為載體，以營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化為主線，通過農(nóng)業(yè)源、城郊源及水產(chǎn)養(yǎng)殖源等多源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸移轉(zhuǎn)化機(jī)理研究，研發(fā)了源頭控制、過程削減的生態(tài)防治技術(shù)，提出了庫(kù)灣水體富營(yíng)養(yǎng)化末端治理的生態(tài)調(diào)控措施[1-3]。該項(xiàng)成果已成功應(yīng)用于重大水利工程、重點(diǎn)飲用水水源地、典型城郊河湖及村鎮(zhèn)地區(qū)，獲得2015年大禹水利科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

3.1.2 水沙調(diào)控下大型水庫(kù)磷輸送特征

水利工程建設(shè)運(yùn)行后，受水量水位調(diào)控、泥沙攔截淤積和污染沉積釋放等影響，天然水文節(jié)律被打亂，水、沙、污染物呈現(xiàn)選擇性、非平衡性和不連續(xù)性輸送，系統(tǒng)研究了水位調(diào)控和“蓄清排渾”下丹江口水庫(kù)和三峽水庫(kù)的磷輸送行為，查明了水位調(diào)控下沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽釋放規(guī)律，揭示了三峽大壩攔截下懸浮泥沙與顆粒磷輸移沉降特征[4-6]。

3.1.3 長(zhǎng)江流域典型區(qū)域特殊污染物賦存特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究

圍繞三峽水庫(kù)、丹江口水庫(kù)、洱海等國(guó)家重點(diǎn)湖庫(kù)，以及長(zhǎng)江源區(qū)等典型區(qū)域開展了特殊污染物的賦存特征及污染風(fēng)險(xiǎn)研究，探索了水庫(kù)不同調(diào)度方式下的污染來源，開展了其對(duì)城市安全供水和流域水生態(tài)系統(tǒng)的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；揭示了微塑料在水庫(kù)中的賦存特征和分布規(guī)律及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；揭示了長(zhǎng)江源區(qū)典型河湖多環(huán)芳烴類、鄰苯二甲酸酯類、重金屬等的時(shí)空分布特征并進(jìn)行了來源解析[7-10]，研究成果可為長(zhǎng)江流域特殊污染物的風(fēng)險(xiǎn)管控提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

3.1.4 長(zhǎng)江源魚類生物多樣性及其棲息地形成機(jī)制

圍繞長(zhǎng)江源魚類多樣性和棲息地開展了系統(tǒng)性基礎(chǔ)研究，取得創(chuàng)新成果包括：發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵魚類——小頭裸裂尻魚的越冬場(chǎng)和產(chǎn)卵場(chǎng)，揭示了該魚類棲息地形成機(jī)理，提出了長(zhǎng)江源魚類越冬場(chǎng)和產(chǎn)卵場(chǎng)的生態(tài)保護(hù)和修復(fù)措施[11-12]；實(shí)現(xiàn)了小頭裸裂尻魚的規(guī)模化人工繁殖，為研究長(zhǎng)江源極端條件下水溫、鹽度等生態(tài)水文因子演替影響評(píng)估研究提供了豐富的受精卵、仔幼魚等實(shí)驗(yàn)材料，同時(shí)有利于該魚類的自然種群恢復(fù)和人工保種。

3.1.5 青藏高原河湖水環(huán)境變化特征研究

圍繞高原河湖水環(huán)境演變、水化學(xué)特征演變、關(guān)鍵影響因子辨識(shí)等方面，通過近10 a的實(shí)地調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、室內(nèi)分析等工作，在高原河流生態(tài)環(huán)境效應(yīng)識(shí)別與評(píng)價(jià)、水化學(xué)特征變化等方面取得了重要研究進(jìn)展：系統(tǒng)揭示了長(zhǎng)江源區(qū)主要河流水體理化性質(zhì)與主要離子分布特征，揭示了長(zhǎng)江源區(qū)主要河流水化學(xué)類型及其主要控制因子，探明了長(zhǎng)江源區(qū)河流水體主要離子來源，評(píng)估了長(zhǎng)江源區(qū)微量元素的富集程度和潛在健康風(fēng)險(xiǎn)；系統(tǒng)開展了青藏高原班公湖水化學(xué)特征研究，揭示了湖水理化性質(zhì)的空間分布特征，辨識(shí)了湖水主要水化學(xué)類型，探明了湖水的主要控制因子，解析了湖水的主要離子來源[13]。

3.1.6 飲用水水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析和保護(hù)管理

從2013年開始，圍繞丹江口水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)和保護(hù)管理，開展了丹江口水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)與水質(zhì)安全保障對(duì)策研究，從2016年開始持續(xù)開展了丹江口庫(kù)區(qū)重要斷面和入庫(kù)河流河口斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)和分析評(píng)價(jià)工作，提出了從政策制度、管理機(jī)制以及工程技術(shù)措施等方面建立水質(zhì)安全保障體系[14]，提出了完善中線水源地水質(zhì)保護(hù)法規(guī)的立法建議[15]，為中線水源地水環(huán)境保護(hù)和管理工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和對(duì)策建議，為實(shí)施科學(xué)調(diào)水和決策提供技術(shù)支撐。

3.1.7 農(nóng)村水電生態(tài)環(huán)境影響與對(duì)策

針對(duì)農(nóng)村水電發(fā)展存在的生態(tài)環(huán)境影響研究不足、管理技術(shù)支撐不夠、監(jiān)管基礎(chǔ)薄弱等突出問題，對(duì)長(zhǎng)江流域及西南諸河代表性河流典型區(qū)域不同類型小水電進(jìn)行了近十年的綜合調(diào)查、觀測(cè)與分析、技術(shù)研發(fā)等工作，在農(nóng)村水電的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)識(shí)別與評(píng)價(jià)、減脫水河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)、農(nóng)村水電綠色發(fā)展理念與強(qiáng)化監(jiān)管措施等方面取得了重要研究進(jìn)展[16-18]，為提高我國(guó)農(nóng)村水電管理決策水平和指導(dǎo)實(shí)踐提供了重大支撐，獲得2020年大禹水利科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

3.1.8 河湖水系連通的生態(tài)水文過程模擬和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

圍繞河湖水系連通與生態(tài)水文的研究方向，以大東湖水網(wǎng)連通、黃岡兩湖十河連通等為例系統(tǒng)開展了河湖水系連通生態(tài)水文過程模擬和風(fēng)險(xiǎn)防控研究，研發(fā)了河湖水系連通的三維生態(tài)水文與水生態(tài)環(huán)境數(shù)值模擬技術(shù)[19-20]；建立了水系連通生態(tài)水文調(diào)控平臺(tái)，比選提出了水系連通的生態(tài)水文調(diào)控對(duì)策；建立了水系連通工程的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，并研發(fā)了風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和防控技術(shù)，用于減緩水系連通后可能發(fā)生的水污染事件、外來物種入侵等風(fēng)險(xiǎn)[21]，為河湖水系連通工程實(shí)施提供了科技支撐。

3.1.9 跨界河湖協(xié)同保護(hù)與聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制

跨省界河湖協(xié)同保護(hù)與聯(lián)防聯(lián)控是河湖長(zhǎng)制工作突出的痛點(diǎn)和短板，在世界銀行技術(shù)援助項(xiàng)目“河湖長(zhǎng)制下跨界河湖聯(lián)防聯(lián)控制度研究”、亞洲開發(fā)銀行技術(shù)援助項(xiàng)目“支持推進(jìn)河長(zhǎng)制、促進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的水生態(tài)保護(hù)”及水利部發(fā)展研究中心項(xiàng)目“流域管理與河長(zhǎng)制協(xié)同推進(jìn)模式”支持下，水環(huán)境所在赤水河、東江、新安江、灤河和太湖等典型跨省界河湖，開展了調(diào)研和考察，制定了河長(zhǎng)制下跨省界河流健康評(píng)估指標(biāo)與報(bào)告卡；提出了基于跨省界斷面監(jiān)測(cè)評(píng)估的流域管理機(jī)構(gòu)與省河長(zhǎng)辦協(xié)調(diào)機(jī)制；形成了覆蓋監(jiān)測(cè)、執(zhí)法、標(biāo)準(zhǔn)、生態(tài)補(bǔ)償?shù)确矫娴目缡〗绾雍?lián)防聯(lián)控指導(dǎo)意見；編制了2項(xiàng)跨省河湖保護(hù)管理制度辦法，起草了《水利部跨省河湖聯(lián)防聯(lián)控指導(dǎo)意見》建議稿。

3.2 主要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)成果

開展了水、土污染防治技術(shù)研發(fā)、集成和示范應(yīng)用工作，積極推動(dòng)科研成果轉(zhuǎn)化，代表性技術(shù)介紹如下。

3.2.1 湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化水體移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)

圍繞湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化治理存在的技術(shù)難題，針對(duì)湖庫(kù)相對(duì)封閉、水體交換慢等特點(diǎn)，構(gòu)建了可原位削減湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化水體氮磷和抑制藻類水華爆發(fā)的移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)治理方式由傳統(tǒng)的廠房式固定治理轉(zhuǎn)變?yōu)樵皇揭苿?dòng)治理[22]，研制出移動(dòng)式凈化系統(tǒng)一代設(shè)備(以物理技術(shù)為主)和二代設(shè)備(以微生物技術(shù)為主)：①開發(fā)了基于微孔曝氣-高性能吸附-微電流電解水處理單元協(xié)同作用的移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)一代設(shè)備，可對(duì)湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化水體氮、磷和藻類精準(zhǔn)治理，電解、吸附與曝氣具有協(xié)同處理作用，適用于重富營(yíng)養(yǎng)化水體及藻華應(yīng)急治理；②研發(fā)了以碳纖維微生物膜為核心技術(shù)的移動(dòng)式水質(zhì)凈化系統(tǒng)二代設(shè)備，充分利用凈化系統(tǒng)緩慢移動(dòng)過程中碳纖維微生物膜的高效脫氮除磷作用，以及碳纖維表面微生物不斷的生長(zhǎng)代謝與更新?lián)Q代，確保設(shè)備能夠持續(xù)對(duì)湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化水體氮、磷等污染物進(jìn)行凈化處理，適用于富營(yíng)養(yǎng)化水體常規(guī)治理。該項(xiàng)技術(shù)具有高適應(yīng)性、可模塊化組合、清潔能源驅(qū)動(dòng)、全天候運(yùn)行、無化學(xué)污染等特點(diǎn)，為解決湖泊、水庫(kù)等緩流或封閉型水域的富營(yíng)養(yǎng)化問題提供了有效手段。相關(guān)技術(shù)獲得國(guó)家授權(quán)專利10項(xiàng)，核心技術(shù)獲水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)推廣證書、2019年湖北省高價(jià)值專利大賽金獎(jiǎng)、第四屆伊斯坦布爾國(guó)際發(fā)明展金獎(jiǎng)。先后在武漢市后官湖和丹江口水庫(kù)支流劍河等水體進(jìn)行了技術(shù)應(yīng)用示范，效果良好。

3.2.2 微電流電解抑藻技術(shù)

基于藍(lán)藻水華成因的“四階段理論”，研發(fā)了針對(duì)淺水湖泊藍(lán)藻治理的微電流電解抑藻技術(shù)。該技術(shù)采用微小電流，在藻類生長(zhǎng)繁殖初期對(duì)其進(jìn)行抑制，使其長(zhǎng)勢(shì)控制在一定范圍和強(qiáng)度內(nèi)，達(dá)到控制藻類生長(zhǎng)、避免水華暴發(fā)的目的。結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研和分析，確定了采用微電流電解技術(shù)抑制湖泊藍(lán)藻生長(zhǎng)，控制藍(lán)藻“種源”復(fù)蘇繁殖的最佳時(shí)機(jī)是藍(lán)藻的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)前期，研究了微電流電解對(duì)藻類的持續(xù)抑制效能，掌握了微電流電解抑藻的最佳工藝參數(shù)；探明了以釕鈦為電極的微電流電解抑藻技術(shù)原理[23]?！拔㈦娏麟娊庖衷寮夹g(shù)”入選《2014年度水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》，并作為水利部科技推廣項(xiàng)目在丹江口水庫(kù)壩前庫(kù)灣和入庫(kù)支流劍河緩流河段進(jìn)行了推廣示范， 表現(xiàn)出良好的抑藻效果。

3.2.3 稻田鎘污染土壤生態(tài)水利修復(fù)技術(shù)

圍繞南方稻田土壤鎘污染與稻米鎘超標(biāo)問題及其治理需求，針對(duì)中高濃度鎘污染稻田土壤修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)難題，研發(fā)了氯化鐵和氯化鈣高效活化洗脫土壤鎘[24]和電動(dòng)導(dǎo)排孔隙水脫除土壤鎘的成套技術(shù)與裝置，優(yōu)化集成了“活化洗脫釋鎘-電動(dòng)導(dǎo)排脫鎘-生態(tài)渠塘除鎘-田間鈍化殘鎘”相銜接的生態(tài)水利修復(fù)技術(shù)，充分利用農(nóng)田水利設(shè)施，把農(nóng)藝修復(fù)措施和生態(tài)修復(fù)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，將污染農(nóng)田土壤鎘逐步洗脫、導(dǎo)排轉(zhuǎn)移至生態(tài)渠塘進(jìn)行處理，同時(shí)對(duì)土壤殘留鎘實(shí)施阻控，實(shí)現(xiàn)了土壤鎘污染減量修復(fù)與稻米安全生產(chǎn)雙重目標(biāo)。該技術(shù)修復(fù)周期短，可在作物休耕期實(shí)施修復(fù)，不影響正常農(nóng)作，不受季節(jié)影響；整個(gè)修復(fù)過程中所用的水可循環(huán)利用，節(jié)約水資源[25]。其中，“電動(dòng)導(dǎo)排”核心技術(shù)不僅可用于治理鎘污染稻田土壤，還可用于治理重金屬污染的河湖底泥、各種污泥等[26-28]。該技術(shù)被列入《2019年度水利先進(jìn)適用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》，并在湖南、湖北等省份應(yīng)用示范，污染修復(fù)稻田土壤總鎘降幅超過30%，稻米鎘含量達(dá)標(biāo)。

3.2.4 農(nóng)村分散式供水的微電流電解滅菌技術(shù)

針對(duì)農(nóng)村分散式供水設(shè)施(如蓄水池、水窖等)長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)水過程中易滋生細(xì)菌等問題，開發(fā)出一套基于微電流電解的消毒滅菌技術(shù)和產(chǎn)品。產(chǎn)品采用微小電流在電極上產(chǎn)生一系列活性物質(zhì)，進(jìn)而有效殺滅水體中細(xì)菌，達(dá)到消毒滅菌的目的，處理后菌落總數(shù)和糞大腸菌群數(shù)均能滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)中相關(guān)要求。2019年開展了南方貧困山區(qū)分散式飲用水源保護(hù)及示范工作，利用自主研發(fā)的農(nóng)村分散式供水的微電流電解滅菌系統(tǒng)、小型除鐵錳設(shè)備等農(nóng)飲水保護(hù)技術(shù)在江西省寧都縣農(nóng)村地區(qū)開展了技術(shù)示范應(yīng)用，效果良好，取得較好的社會(huì)效益。

3.2.5 選銅尾砂改性及資源化利用技術(shù)

針對(duì)選銅尾砂無害化排放及生態(tài)化利用的現(xiàn)實(shí)需求，研究提出了3個(gè)步驟的改性工藝流程：藥劑浮選和旋流分級(jí)、堿處理改性以及氫氧化鑭(La(OH)3)改性，以選銅尾砂為原材料制備出3種新型磷吸附功能材料，開展了利用功能材料降低天然水體磷濃度、防治富營(yíng)養(yǎng)化的案例研究[29]。所研發(fā)的“JS高效除磷劑”入選《2019年度水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》；主編的中國(guó)水利學(xué)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《除磷劑選銅尾砂》(T/CHES 30—2019)已頒布實(shí)施。該技術(shù)成功將選銅尾砂改性，獲得新型磷吸附功能材料，開創(chuàng)性地提出了處置選銅尾砂的新途徑，為選銅尾砂資源化利用和生態(tài)化利用打下基礎(chǔ)，為解決選銅尾砂處置這一制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的瓶頸問題提供科學(xué)依據(jù)和方法[30]。

4 結(jié)語與展望

水環(huán)境所經(jīng)過10 a的發(fā)展，在學(xué)科規(guī)劃、平臺(tái)建設(shè)、科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)等方面均取得了一定成績(jī)，為以后的可持續(xù)發(fā)展打下了良好基礎(chǔ)。但目前水環(huán)境所在研究中還存在明顯短板：一是研究中的“流域特色”不強(qiáng)，圍繞長(zhǎng)江大保護(hù)的需求，在治江體系性問題、流域綜合管理等方面的宏觀研究不足；二是在破解水生態(tài)環(huán)境治理難題的技術(shù)研發(fā)及達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的程度不夠，已有一批技術(shù)面臨中試?yán)Ь澈蛻?yīng)用瓶頸，尚未產(chǎn)生出具有市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)。在下一步發(fā)展中，水環(huán)境所必須把打造自身核心競(jìng)爭(zhēng)力與社會(huì)需求結(jié)合，堅(jiān)守“基礎(chǔ)(公益)科研是立所之本，技術(shù)應(yīng)用是強(qiáng)所之路”的發(fā)展理念，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

在“十四五”開局之年，根據(jù)新時(shí)代的要求和機(jī)遇，按照長(zhǎng)江科學(xué)院“十四五”和中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃的要求，水環(huán)境所將聚焦長(zhǎng)江大保護(hù)以及生態(tài)文明建設(shè)等國(guó)家戰(zhàn)略和行業(yè)重大需求，面向流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)與綜合管理實(shí)踐，辨識(shí)流域水生態(tài)環(huán)境演變及水工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，建立河湖健康保障理論與技術(shù)方法體系，突破流域水污染防治、水環(huán)境模擬與治理、水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)，為流域水生態(tài)環(huán)境安全提供科技支撐和智力支持。“十四五”期間的重點(diǎn)發(fā)展方向如下：

(1)基礎(chǔ)研究重點(diǎn)方向：流域水環(huán)境與水生態(tài)演變特征及規(guī)律，水沙調(diào)控與洪水調(diào)度的水生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，江源生態(tài)水文過程與水生生物棲息地保護(hù)，農(nóng)村水電站(群)生態(tài)水文效應(yīng)及生態(tài)需水規(guī)律，河湖健康評(píng)估新技術(shù)新方法，新型環(huán)境污染物的健康脅迫機(jī)制與效應(yīng)，流域面源-地表水環(huán)境耦合數(shù)學(xué)模型開發(fā)。

(2)應(yīng)用研究重點(diǎn)方向：重大水工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估，農(nóng)村水電生態(tài)環(huán)境保護(hù)，重點(diǎn)河湖受損生境的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，富營(yíng)養(yǎng)化水體精細(xì)化修復(fù)與治理，流域水環(huán)境模擬與智慧調(diào)控，河湖內(nèi)源污染控制與修復(fù)，新型環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)與溯源，河湖保護(hù)與治理信息化,河湖保護(hù)規(guī)劃與流域管理制度,飲用水源地保護(hù)與突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及應(yīng)急處置，地下水保護(hù)與評(píng)估。

(3)技術(shù)研發(fā)和成果推廣應(yīng)用:圍繞湖庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)及污染物溯源、湖庫(kù)污染控制及應(yīng)急處置、湖庫(kù)水質(zhì)提升、湖庫(kù)智能管控四大方向，開展核心治理技術(shù)的攻關(guān)和關(guān)鍵工藝的研發(fā)與試驗(yàn)，技術(shù)與裝備的系統(tǒng)集成與工程化應(yīng)用，形成湖庫(kù)水質(zhì)安全管控技術(shù)體系和應(yīng)用推廣模式及產(chǎn)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

展望“十四五”及中長(zhǎng)期發(fā)展，水環(huán)境所將進(jìn)一步發(fā)揮行業(yè)優(yōu)勢(shì)，以水利工程為紐帶，耦合長(zhǎng)江流域水、沙、污染物、水生生物等要素，在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和原位觀測(cè)基礎(chǔ)上，把脈江源及重要水域水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，使研究成果直接服務(wù)于長(zhǎng)江流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展；進(jìn)一步研發(fā)環(huán)境治理新材料和污染水體治理與修復(fù)、水體富營(yíng)養(yǎng)化防控、飲用水保護(hù)等新技術(shù)，并把技術(shù)應(yīng)用于長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境修復(fù)中；同時(shí)，針對(duì)新時(shí)期流域系統(tǒng)性與整體性保護(hù)的需求，開展流域水環(huán)境模擬與調(diào)控、流域水環(huán)境保護(hù)及信息化管理研究，更好地服務(wù)于長(zhǎng)江流域綜合管理。在新時(shí)期，水環(huán)境所將持續(xù)精心打造自己的品牌，形成核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，努力培養(yǎng)治江科技代言人，爭(zhēng)取在長(zhǎng)江大保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)中發(fā)揮更大的科技支撐作用。