国家水体污染控制与治理科技重大专项：“辽河流域典型优控单元污染治理模式与工程应用”课题成果综述

本课题组

“辽河流域典型优控单元污染治理模式与工程应用”课题针对辽河流域水环境承载能力不足、农业农村面源污染仍未得到有效遏制、城市河流污染较重、大伙房水库氮磷超标等问题，结合“水十条”目标和辽河流域中长期水环境治理战略要求，开展水环境承载力、面源污染治理、城市重污染河流综合调控和水污染治理技术路线图研究，集成研发了水环境承载力评估预警、水源保护区种植业污染负荷削减2项关键技术和城市重污染河流治理、面源污染主导型河流污染治理2项集成技术，实施了水源保护区种植源污染负荷削减、城郊无管网地区污水治理2项技术示范和大伙房水库水源地上游、清水河流域、细河流域、亮子河流域4个综合示范区建设，编制了《大伙房水库综合示范区水生态系统质量提升解决方案》等4项综合解决方案，向辽宁省生态环境厅、辽宁省发展和改革委员会、盘锦市生态环境局等相关管理部门报送《关于规范有机农业模式，减少大伙房水源保护区农业面源污染的建议》等10项政策建议，编制完成《辽河流域重污染河流攻坚战实施方案》《沈阳经济区（浑太流域）一体化水生态保护与修复方案》《辽河国家公园水质提升方案》，形成了辽河流域水污染治理模式和技术路线图，全面支撑《辽宁省重点流域水生态环境保护“十四五”规划》编制和“水十条”辽河流域水质目标的实现。

研究背景

辽河流域集中体现了我国老工业基地、粮食主产区结构型、区域型水污染特点，以及中小城镇集中、农村人口众多等生活污染的复合型污染特征。辽河流域2012年年末实现摘掉重度污染的帽子，流域水质综合评价由重度污染转变为轻度污染，流域水质实现了一定改观，但随着社会经济的进一步发展和人民生活水平的提高，环境保护与经济社会发展的矛盾依旧突出。2016年，辽河流域50个国家考核断面中，劣Ⅴ类超标断面为9个。辽河流域为缺水区域，产业结构仍不尽合理，水资源、水环境承载能力不足，急需建立流域环境承载力评估与预警体系；河道生态水严重缺乏，城市重污染河流及面源污染主导型河流问题明显，治理任务艰巨；小流域尺度的治理模式及污染治理中长期战略规划尚不健全。课题研究任务是在梳理水专项相关技术和成果的基础上，结合控制单元污染特征解析，进行污染技术集成，构建小流域治理模式，并在典型区域进行应用，发挥水专项技术成果在辽河流域治理中的作用，建立技术、模式、工程的联系渠道，提出流域治理综合解决方案和辽河流域水污染治理技术路线图，为辽河流域水环境质量的持续有效改善提供技术支持。

研究成果

（一）构建辽河流域水环境承载力评估预警技术体系，提出典型控制单元水环境承载力提升方案，保障辽河流域绿色高质量发展

（1）构建基于水资源、水环境、水生态“三水统筹”的水环境承载力评估预警指标体系。根据水环境系统结构及功能，提出承载力推荐指标体系，包括5个水资源类指标、6个水环境类指标、6个水生态类指标。水资源子系统包括水资源禀赋、水资源供水能力的保护与维持；水环境子系统包括水环境净化水质、纳污能力的保护与维持；水生态子系统包括生物物种与生境保护和维持以及对社会经济发展的支持能力。指标体系首次在辽河流域铁岭、沈阳、鞍山、盘锦、抚顺等市典型控制单元进行成果应用。

（2）集成创新辽河流域水环境承载力评估预警技术。多种数学方法耦合，突破了水环境、水资源对经济社会的静态约束，集成创新辽河流域水环境承载力动态评估预警技术，含水环境模拟与容量计算，水环境承载力评估指标体系构建，承载力评估、预警、调控等技术，对绕阳河等7个典型控制单元水环境承载力进行评估预警，集成大伙房水库入库河流、细河、亮子河等小流域控制单元综合调控技术，提升新发展格局下的辽河流域系统化、科学化、精细化的环境管理水平。

（3）建立了“橙、黄、蓝、绿”4级承载力调控方案。根据控制单元水环境承载力超载状况，按照评估指标由差向好的原则，逐级调控水环境承载力评估指标，得出不同状态的承载力预警值，克服承载力调控的主观性，调控结果更加科学化和规范化，承载力评估状态等级鲜明，可为经济社会与水环境相关部门制定规划，促进经济社会与环境协调发展提供科学依据。

辽河流域水环境承载力评估预警技术体系见图1。

图1 辽河流域水环境承载力评估预警技术体系

（二）形成大伙房水库水源保护区面源污染治理综合调控技术体系与模式并开展应用，为大伙房水库水源保护区流域尺度农业生产结构调整及模式优化提供技术支撑

（1）对大伙房水库上游区入库河流氮负荷进行解析。3条主要入库河流中氮负荷关系为浑河（47%）>苏子河（41%）>社河（12%）；在流域空间尺度上，3个流域从源头到库区均呈现出各类污染负荷累计贡献规律逐渐增加的相似趋势。浑河总氮的主要累计贡献区域在红透山镇；苏子河流域氮负荷累计贡献区域出现在库区周边，与浑河相比更靠近库区；社河流域氮污染负荷虽也具有上游到下游的累计趋势，但总体差异不明显。

（2）开展了有机农业生产模式环境影响关联度评估，明晰了水质变化与不同农业生产模式间的规律。在抚顺县上马镇大碾沟构建形成201.5亩的有机农业生产与环境影响关联度实证区，连续开展有机农业生产模式下雨量、流量及小流域水质的动态监测，以明确有机农业生产模式的氮输出特征。2019—2020年监测数据表明，有机模式下总氮输出浓度大于化肥模式，硝态氮为主要流失形态；化肥模式下，铵态氮为主要流失形态。数据结果支持了大伙房不同农业生产模式污染物输出特征及污染源解析工作的开展，并形成规范上游区农业生产减少污染负荷产生的专项政策建议。

不同种植模式氮素输出特征动态见图2。

图2 不同种植模式氮素输出特征动态

（3）形成大伙房水库上游区种植源污染负荷削减技术模式。以大伙房水库上游区坡耕地污染负荷削减为目标，选择农田水肥高效利用、旱坡地面源污染物生态拦截、种植业废弃物削减与资源化利用等大伙房水库上游区普适性较强、经济性较好的技术进行集成示范，打造上游区旱作农业污染负荷削减与小流域自净能力强化技术模式。在抚顺县上马镇形成1万余亩的水源保护区种植污染负荷削减技术与工程示范，工程实施后，据第三方监测，示范工程氮、磷污染负荷分别削减12%和13%。

（三）构建良好水体、城市重污染水体、面源污染主导型水体治理模式，形成辽河流域水污染治理模式和技术路线图，为辽河流域水生态环境保护提供技术支持

（1）构建面源污染主导型流域“内循环”水污染治理模式，形成流域尺度多要素污染综合调控方案。流域内畜禽散养密集区采用“储存还田模式”及“畜禽粪污区域性资源化中心模式”相结合的处理方式，构建了“源头削减-综合治理-资源化利用-种养平衡”的畜禽养殖粪污治理技术模式；农村生活污水因地制宜，采用农村生活污水资源化模式；探索建立“改良生态沟渠-植物塘-人工湿地”农田面源污染生态拦截技术。“内循环”资源化系统遵照种养平衡原理，依靠农田消纳畜禽粪污、农村生活污水，系统主要外排物为农田面源污染物，实现系统对污染物和治理成本的整体减量。同时，在亮子河170km2面源污染综合治理示范区开展模式实践，考核期出口断面主要水质指标达到地表水Ⅳ类标准，实现示范区入辽河断面COD削减36%，氨氮削减79.5%。

（2）构建城市重污染河流“源头削减-过程控制-末端治理-自净增容”的水污染治理模式，形成针对不同类型城市重污染河流的分类治理方案。对完全城市型重污染河流，通过产业结构调整实现污染源源头削减；通过优化雨水管网布局和调蓄设施运行参数，实现混排污水污染物迁移途径调节；通过大型污水处理厂提标改造技术，实现末端治理升级。最终形成“污染源源头削减-迁移途径调节-末端治理升级-河道净化能力提升”治理技术模式。对城郊重污染河流，通过污水处理厂尾水深度处理后排放，实现点源控制和生态补水；通过河道高含油底泥“植物-微生物联合修复”技术，实现河流沿线内源削减；通过城郊分散生活污水治理，实现面源散排削减，最终形成“点-线-面”的治理模式。同时，建立了细河、清水河城市重污染河流综合治理示范区，开展模式实践，考核期出口断面主要水质指标达到地表水Ⅴ类标准，实现示范区入辽河断面COD削减44%，氨氮削减50%以上。

（3）构建辽河流域水污染治理技术路线图。从河流水污染治理的重大需求出发，针对良好水体、不达标水体、水质维持性水体等不同类型河流水污染治理的问题和功能达标目标，建立河流污染技术与污染治理目标之间的有机联系，提出流域水污染治理的阶段划分时间序列及目标任务要求，提出了分阶段水污染治理目标、水生态目标、流域健康目标、分期实现技术路径、战略任务等，形成辽河流域水污染治理技术路线图。

成果应用

课题构建源头区、沈阳都市圈、河口区的典型优控单元污染治理模式并进行示范，编制完成示范区综合解决方案，形成辽河流域水污染治理模式和技术路线图，全面助力“水十条”、污染防治攻坚战的实施和目标的实现，全力支撑《辽宁省重点流域水生态环境保护“十四五”规划》编制。2020年辽宁省辽河流域全面消除劣Ⅴ类，水质优良比例达到74.4%，较2016年改善30.2%，全流域水质总体评价由2016年的轻度污染转变为良好。

（一）助力打好辽河流域综合治理攻坚战

（1）全过程跟踪，推进“水十条”任务实施。课题提出了辽河流域水环境承载力评估预警技术体系，技术指导各市编制完成水环境承载力评价报告并报送生态环境部，助推《辽宁省水污染防治工作方案》提出的“建立全省水资源、水环境承载能力评价体系。实施承载能力监测预警，对超过承载能力的地区实施水污染物削减方案。到2020年，完成全省各市水资源、水环境承载能力现状评价”任务的完成。

（2）重点突破，为打好污染防治攻坚战提供技术支持。课题完成了细河、清水河等城市重污染河流水污染问题诊断和特征污染物源解析，系统总结梳理了“十一五”以来水专项辽河流域城市重污染河流治理相关技术，形成了“问题-成因-措施”系统解决方案，部分成果为《辽宁省重污染河流攻坚战实施方案》提供参考。

（3）课题完成了辽宁省农村污水处理设施调查评估，编制完成DB 21/3176—2019 《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》和《辽宁省农村生活污水处理设施运行维护管理办法（试行）》，为农业农村污染防治攻坚战提供技术保障。

（4）课题按照“抓两头、带中间”的思路，聚焦“好水”和“差水”，形成区域差异化的典型控制单元技术支持综合方案和政策保障体系，部分成果纳入《辽河流域综合治理总体工作方案》和《辽宁省污染防治攻坚战三年专项行动方案（2018—2020年）》。

（二）技术支持全省重点流域水生态环境保护“十四五”规划编制

课题形成的面源、重污染河流、水源上游污染源解析成果为地市“十四五”水生态环境保护要点“四个在哪里”清单的编制提供了技术支持。课题研究制定差异化、精细化的分类分期水环境质量提升路径，形成了典型优控单元分类治理技术模式和解决方案，提出了辽河流域水污染治理模式及技术路线图，编制了《沈阳经济区（浑太流域）一体化水生态保护与修复方案》《辽河国家公园水质提升方案》，上述成果已纳入《辽宁省重点流域水生态环境保护“十四五”规划》中，并报送生态环境部。

（三）示范工程和综合示范区推广应用

课题组开展了城市重污染河流治理技术集成以及畜禽、农田污染治理技术集成并进行了综合示范，在着力深化技术研究的同时，注重参与省、市、县（区）等地方环境政策管理和工作实践，发挥水专项成果的技术服务作用，编制了《盘锦市清水河水环境综合整治方案》《铁岭市亮子河“一河一策”治理及管理保护方案》等技术文件并推进实施，为《沈阳浑北环城水系综合整治规划》《盘锦市水生态环境保护“十四五”规划要点》等编制任务提供技术参考，课题成果被盘锦市生态环境局、铁岭市生态环境局等相关部门采纳，为地方环境管理提供了有效技术支撑。

课题组在水源保护区开展了有机农业生产与环境影响关联度实证评估和种植源污染负荷削减技术示范，形成《关于控制人为总氮输入量，保障大伙房库区水质安全的建议》《关于规范有机农业模式，减少大伙房水源保护区农业面源污染的建议》，支撑了《大伙房饮用水水源保护区水污染防治规划（2021—2025）》的编制。制作了秸秆综合利用等污染负荷削减视频宣传资料，在辽宁省农业农村厅“农民之家”“金农热线”等网站投放，累计播放超过2万次，并在大伙房库区周边村镇内分发“保护性耕作”“农业垃圾分类”等科普资料，累计线上、线下受众达到1.1万余人次，辐射推广示范面积超过607km2。