长江大保护城市水生态环境驻点研究——九江方案

陈帆，徐成龙

1.生态环境部环境工程评估中心

2.国家环境保护环境影响评价数值模拟重点实验室

浩浩汤汤的长江，孕育出源远流长的中华文明。新中国成立以来，特别是改革开放以来，长江流域经济社会迅猛发展，综合实力快速提升，成为我国经济重心所在、活力所在。然而，长期粗放式发展让长江不堪重负，习近平总书记在2018年4月召开的深入推动长江经济带发展座谈会上指出：“‘长江病了’，而且病得还不轻。”习总书记站在历史和全局的高度提出“共抓大保护、不搞大开发”的重要战略思想，为长江经济带高质量发展定下了总基调、大前提。

良好的生态环境是高质量发展的生命线，为贯彻习近平总书记的重要指示精神，推动长江流域沿线城市和区域生态环境质量改善，落实《长江保护修复攻坚战行动计划》，生态环境部启动了由58个沿江城市参与的长江生态环境保护修复驻点跟踪研究[1]，旨在破解科研成果落地实施的困难和地方政府“有想法、没办法”的技术瓶颈，为打好长江保护修复攻坚战提供强有力的科技支撑。

九江市驻点研究属于长江生态环境保护修复驻点跟踪研究中鄱阳湖片区的研究内容。《长江干流及典型城市环境保护综合方案与管理平台研究项目申报指南》，即长江生态环境保护修复联合研究（第一期）项目申报指南，对鄱阳湖片区驻点城市的研究要求是：聚焦通江湖泊鄱阳湖水质磷超标、富营养化趋势加重、水生态退化等主要生态环境问题，形成驻点城市生态环境解决方案。其确定的研究对象为鄱阳湖区（九江域）的水环境，研究重点是磷污染及其解决对策。而《九江市人民政府关于长江生态环境保护修复九江驻点跟踪研究实施方案的批复》（九府字〔2019〕63号）中确定的研究对象是九江市全境的河流、湖库，研究重点也不仅限于磷污染问题。

为此，确定了响应驻点城市需求与长江生态环境保护联合研究任务相互嵌套的研究思路，在开展九江市全域水环境问题诊断、成因与症结剖析，提出解决突出水环境问题的“一市一策”（第一期）综合方案的同时，将鄱阳湖（九江域）作为重点研究区域，设立了“鄱阳湖（九江域）磷污染分析及削减方案研究”专题，打通了九江市需求与长江生态环境保护修复联合研究鄱阳湖片区驻点任务要求的关节。驻点研究组共向国家长江生态环境保护修复联合研究中心、江西省、九江市提交规划、方案和政策建议5份，各类数据表单39项，数据库1个，研究报告20份，以及1个驻点研究平台。部分研究成果已陆续在九江市实施，助力九江市2020年实现了全年国家地表水考核（国考）、省级地表水考核（省考）断面水质优良率100%，鄱阳湖九江域水质优良率同比提升50%的好成绩[2]。不仅得到了九江市政府满分的满意度好评，而且在国家长江生态环境保护修复联合研究中心的历次考核和终期验收中，均取得了优异成绩。笔者对九江驻点研究的思路、技术路线、方法体系及其研究成果进行归纳总结，以期为其他与九江市拥有相似经济社会地位和复杂水生态环境的城市开展驻点研究提供借鉴。

1 研究区域概况

九江市坐拥152 km长江岸线、中国第一大淡水湖鄱阳湖2/3水域，每年经鄱阳湖调蓄自九江湖口注入长江的水量达 1 457亿m3，占长江总水量的15.5%[3]，承担着“一湖清水入江”“一江清水东流”的重大责任。

1.1 经济地位

在全国经济发展格局中，九江市位于东部沿海开发向中西部延伸的过渡地带，是长江、京九两大经济开发带的交叉点；从长江流域格局看，九江市位于沪、汉两大经济区的结合部，是联结长江经济带和沿海开放带的重要结点，为长江中游国家级水陆联运航运枢纽；从江西省的发展看，九江是唯一通江达海的外贸港口城市，被定位为鄱阳湖生态经济区建设新引擎、中部地区先进制造业基地和江西省区域合作创新示范区，经济地位极为重要。

1.2 自然环境

九江市地处温润季风气候带，年平均降水量为1 321.7～1 527 mm，水资源总量达 104 亿 m3，其中地表水资源量98.77亿m3（不含过境水），人均占有量2 000 m3以上；域内水面辽阔，水面面积共计 3 301.3 km2，其中湖泊水面占68.8%（含管辖的鄱阳湖水面1 982.1 km2），池塘、水库、港汊等水面占 18.9%，河流占12.3%，水资源十分丰富[4]。

研究区域内环境保护目标众多，有县级以上饮用水源地保护区22个，“三场一通道”17处，省级以上自然保护区10个，国家级水产种质资源保护区8个，省级以上风景名胜区4个、森林公园22个、湿地公园14个，拥有为数众多的珍稀濒危动植物，水生态环境复杂而敏感[5-6]。

从2014—2020年九江市水环境质量变化趋势可知，研究区域内24个国考断面除蚌湖点位总磷浓度年均值不能稳定达标外，其余均可稳定达标，呈现出总体水质优良且稳中向好、部分湖区水质恶化、富营养化趋势开始显现等特点。

1.3 产业发展

经过多年的发展，九江市已形成以“两茶一水”（茶叶、油茶、水产）为示范的现代农业体系，以石油化工、纺织服装、新材料、绿色食品、钢铁有色、装备制造等产业为重点的特色工业体系，并规划打造以石化炼化一体、现代轻纺、电子电器、新材料、装备制造和新能源产业园“5+1”个千亿产业集群，重塑九江“工业重镇”的形象[7]；2019年九江港（长江段）货物吞吐量为1.52亿t，集装箱吞吐量52.14万标箱，在沿江5个水陆联运国家级主枢纽港中由第4位升至第2位，在长江22个港口中由第12位升至第 8 位[8]。

2 研究技术路线

面对九江市水生态环境保护要求高，产业结构整体偏重且发展意愿强烈，水质断面国家考核压力尚处在隐蔽阶段，局部水域污染状况已然显现的局面，驻点研究按照“治水先治污”的理念，坚持资料收集与实地调查、全域识别与精准溯源、断面监测与单元核算、全过程管治与综合施策、成果落地与服务管理的“五个结合”工作方法，全方位、多层次、系统地开展研究，设计了“数据平台构建→全域问题诊断→逐层双向剖析→全过程综合施策”的技术路线，具体见图1。

图1 技术路线Fig.1 Technical route

2.1 数据与资料整合

鉴于时间和工作成本的双重压力，驻点研究以收集的污染源普查、排污许可、“三线一单”、统计年鉴、环境质量公报、各类例行监测与在线监测数据等资料，以及赴水利、住建、交通等部门座谈、交流取得的资料为基础，采用饮用水水源地、重点排污企业、工业园区、港口码头、污水处理厂等重点区域实地调研以及对问题排污口、重点水域的补充监测数据进行校核，构建了一套用于驻点研究的九江市社会经济环境数据库，统一了问题分析、识别、溯源诊断及后续各专题研究所需的数据资源，确保数据来源可靠、信息完整、资料可信，以及研究基础的一致性。

2.2 水生态环境问题识别

将九江市全域分为长江、鄱阳湖和修水三大片区，利用51个市控以上水质监测断面（点位）的日常监测数据，对近5年九江市全域水环境质量年际、年内变化情况进行全面评估，识别出存在问题的重点水域、主要超标污染物、超标倍数等；根据收集的资料，从物种、生态系统2个层次对长江（九江段）、鄱阳湖（九江域）的生态健康状况进行分析与评价；采用ArcGIS空间缓冲区分析方法[9]，辨析九江市主要饮用水水源地的各类风险因素，从饮用水水源地水质安全保障和各类风险源防控2个方面进行风险评估，进而摸清九江市水环境、水生态、水风险方面存在的主要问题。

2.3 水生态环境问题成因与症结剖析

按照“从岸上到水里，从水里到岸上”双向溯源和“宏观与微观”分层剖析的技术路线，一方面，在现场勘查的基础上，结合雨污管网图、污染源清单、监测数据等，对长江（九江段）1 012个排污口和鄱阳湖（九江域）140个典型排污口逐一溯源，追溯各排污口废水主要来源、主要污染物类别及浓度等，建立排污口与污染源之间的对应关系，进而确定需要重点管治的企业、园区及集中污水处理设施清单。另一方面，对长江、鄱阳湖和修水三大片区88个水环境管理控制单元污染源的分布及主要污染物排放情况进行分析，明确污染源的分布，各控制单元工业、农业、生活、航运污染源的数量、废水排放量及各类污染物的排放量，确定各片区、各控制单元需重点控制的污染源及其类型。进而采用构建的压力—状态—响应（PSR）模型[10-11]（图2），从清洁生产水平、污染防治措施和管理状况等微观层次对各类污染源导致的水环境、水生态、水风险问题成因进行剖析，并从九江市产业结构与布局的宏观层次进行症结诊断。

图2 PSR分析模型Fig.2 PSR analysis model

2.4 综合解决方案制定

针对九江市水环境、水生态、水风险问题的症结，从产业结构调整和布局优化、工业园区提升改造、排污口整治、重点行业及其典型企业节水减排、重要水体（鄱阳湖九江域）农业源控制、集中式饮用水水源地风险源防控、港口船舶与码头污染治理等方面入手，按照“点源、面源、线源”三源齐控、“源头预防、过程控制、末端治理”全过程管治方法，从“结构减排、管理减排、技术减排”3个维度，分别制定各类问题的解决方案。通过各类方案对总量指标控制成效、污染物消减率、经济技术可行性、降低水环境风险效果以及与各类环境准入政策的符合性等指标影响大小的比选评估，综合打造系统性解决方案。

3 研究技术方法体系

驻点研究在数据平台搭建、空间化污染源管控、模式化排污口溯源、实用化入湖磷污染核算、工业园区水环境管理水平综合评价等方面，进行了卓有成效的探索，集成出一套可复制的研究方法。

3.1 驻点研究平台搭建

搭建九江驻点跟踪研究平台（简称“驻点研究平台”）（图3），平台后端采用.Net、Python语言编写了统计分析、水质评价和空间分析等模型算法，实现了污染源空间分布及排放特征分析、污染物排放量统计与分析、污染物迁移路径追溯、水质监测断面达标分析和水源地风险评估等功能；通过Http协议发布为Webservice服务[12]供前端业务调用，前端采用Vue.js框架[13]、Leaflet地图组件库展示技术[14]，实现了后台统计、分析和评价结果的展示。

图3 驻点研究平台构架Fig.3 Architecture of the station research platform

平台的搭建，不仅为驻点研究完成污染源分析和全域水环境状况评价、生态环境问题的溯源剖析及部分专题研究提供了技术手段，还可为九江市全面掌握污染源分布、水质状况、排污口管理等提供可视化的工具。

3.2 水环境管理控制单元划分与管控重点确定

为实现精准化的生态环境问题成因与症结诊断，以及污染源的分区域差别化的精细化管治，驻点研究依据江西省水（环境）功能区划、水系分布、汇水范围、乡镇级行政区划等资料，基于DEM 栅格数据（30 m×30 m），耦合全省河流水网矢量数据，应用ArcGIS水文分析工具以及SWAT模型[15]进行水文响应单元划分，将细化的水文响应单元、流域矢量边界与行政边界矢量图层叠加，形成了以水文响应单元为基础，结合行政边界和大流域边界管理的88个水环境管理控制单元（图4）[16]，并结合污染源普查与实地调研数据，刻画出九江市88个水环境控制单元的工业企业、港口码头、规模化畜禽养殖业、各类型排污口、工业园区、县级以上饮用水水源地保护范围以及规划的禁排区范围等的空间位置关系。为核算每个控制单元中工业、农业和生活3类污染源的污染负荷，以及依据各水质控制断面的达标要求和敏感目标的风险防控要求，确定每个控制单元中需重点管控的污染源类型（包括工业行业及其重点企业），确定COD、氨氮、总磷、总氮等主要污染物的重点控制区域及其消减量等提供了技术手段。

图4 水环境管理控制单元划分Fig.4 Division of the water environment management control unit

3.3 排污口溯源工具及模式

通过拉网式排污口现场溯源，开发了现场填报手机APP系统，确保了各调研小组现场勘查内容的一致性，实现了现场记录与电子化台账的直接转换，极大地提高了现场溯源工作和后期资料整理的效率和准确性；坚持问题导向、聚焦环境风险较大的排污口，探索了重点排污口溯源方法；形成1 152份“一口一策”方案。九江市生态环境局已依托该项研究成果，将生态环境部交办的排污口整治任务布置到了相关县（市、区）政府，为2021年底前完成排污口分类命名、编码及排污口标志牌设置，印发整治工作方案并完成部分整治任务提供了支撑。

3.4 农业源磷污染物入湖量核算方法

以水环境管理控制单元为最小计算单位，按照污染物的迁移转化路径，采用经验系数法[17]与一维水质模型计算相结合，提出了鄱阳湖（九江域）农业种植、畜禽养殖、水产养殖、农村生活污染源中总磷污染物的入湖系数，简化了入湖污染负荷的计算，为完成长江生态环境保护联合研究鄱阳湖片区驻点任务奠定了基础，为九江市及其他环湖城市总磷污染物的削减提供了依据。

3.5 工业园区水环境管理综合评价指标体系构建

工业园区既是城市经济发展、产业集聚的重要载体，也是污染防治的重点区域。驻点研究以打造环境景观化、企业环保化、生产安全化、产业循环化、管理智能化（ “五化”）工业园区为目标，对照《长江经济带生态环境保护规划》《国家生态工业示范园区标准》等要求，构建了包括工业园区环评相关法律法规执行、水环境基础设施建设、水污染物排放、节水、水环境管理等5个维度，由20项指标构成的综合评价指标体系(表1)，并采用主观赋权法，确立了各指标权重，进而从水环境管理角度评估了各园区与国家生态工业示范园区的差距及存在的具体问题，提出了综合提升对策，为九江市生态环境保护委员会印发《九江市关于加强工业园区环境管理的指导意见》（九环委字〔2020〕9号）提供了技术支持。

表1 工业园区水环境管理综合评价指标体系Table 1 Comprehensive evaluation index system of water environment management in industrial parks

4 “一市一策”（第一期）生态环境问题综合解决方案

水生态环境问题的解决需要全面、系统施策，统筹“结构减排、技术减排、管理减排”策略。针对九江市水环境、水生态、水风险问题的症结，驻点研究提出了“一园一策”“一口一策”“一行一策”“一企一策”“一湖一策”“一源一策”等方案，形成了“源头防控、过程控制、末端治理”的全过程管治的《九江市生态环境问题“一市一策”（第一期）综合解决方案》。其框架见图5。

图5 综合解决方案框架Fig.5 Frame of the comprehensive scheme

4.1 源头防控方案

基于SWOT模型，通过分析九江市经济社会发展的优势与劣势、机遇与挑战[18-20]，对九江市未来第一、二、三产业结构，规模与布局，产品结构与技术水平等多种发展情景的环境影响进行了预测评估，并以实现88个水环境管理控制单元污染物削减方案为目标，针对九江市第一产业总磷排放量大、面源管理力度不够、重点工业行业清洁生产水平不高、第三产业污染未得到重视等问题，结合环境质量底线、资源利用上限、生态管控红线的政策要求，从空间布局约束、污染物排放管控和清洁生产水平提升3个方面提出了准入清单，倒逼产业结构优化调整。同时，针对水产养殖污染，从科学划定禁养区、限养区和适养区入手，提出调整水产养殖生产力布局方案；基于节水减排和风险防控的总体要求，提出工业布局优化调整建议。

4.2 过程控制方案

一是针对九江港部分港口码头、船舶存在的污染物接收转运、处置不力及设施老化等问题，基于对污染管控重点的识别，构建了污染物运管全链条管理体系（图6），并从港口码头和船舶污染物防治工程改进、风险应急防控体系建设和多中心联合监管机制建设等方面，提出长江九江段港口船舶污染治理对策和沿江岸线整治方案。

图6 船舶污染物运管全链条管理体系Fig.6 Whole chain management system of ship pollutant transportation and management

二是针对九江市存在的个别排口位于禁排区、超标排放、监管疏漏等问题，遵循“排污口—排污途径—污染源—责任主体—监管主体”的工作思路，按照权责清晰、监管到位、管理规范的总原则，对长江沿线及鄱阳湖典型区域1 152个排口分别按照取缔、销号、整改、规范4类措施，提出了“一口一策”整治方案，明确了整治标准和考核要求。

三是针对九江市22个县级以上集中式饮用水水源地自身环境管理水平低，水源地周边存在潜在污染风险源等问题，从饮用水水源地自身风险防控及周边污染源管理2个方面，提出了强化水源地信息化管理水平、完善应急监测和物资储备、建立多部门应急联动机制等方面的对策建议，以及水源地周边各类污染源管控要点，形成了“一源一策”的风险控制表单。

四是针对九江市工业园区政策执行不到位、基础设施建设相对滞后及园区管理偏软等问题，以打造“五化”工业园区为目标，对13个省级以上工业园区提出了科学规划，严格准入，加快基础设施建设，完善风险防控体系，推进园区绿色转型，引入第三方环保管家等水环境管理提升方案，形成了“一园一策”对策清单。

4.3 末端治理方案

一是为解决鄱阳湖农业源总磷入湖量较大的问题，提出了全过程管理与控制的综合削减思路，以及具体的磷污染削减方案（图7）。针对农业种植污染，按照节水、调蓄与净化三者有机结合的原则，提出农田氮磷流失“生态拦截”工程技术方案；针对畜禽养殖污染，遵循减量化、无害化、资源化原则，提出污染物综合利用技术方案；针对水产养殖污染，提出优化空间布局、推行绿色养殖和多级湿地建设的产业调控与工程措施相结合的技术方案；针对农村生活污染，提出采取集中式与分散式相结合的方式，因地制宜建设农村生活污水处理设施，以及流域禁磷等对策措施，形成了“一湖一策”治理方案，并估算了相关工程的投资和减排效益。

图7 鄱阳湖农业源总磷削减方案Fig.7 Total phosphorus reduction scheme for agricultural sources in Poyang Lake

二是针对九江市排水量排名靠前的造纸和化纤两大行业存在的规模大，水耗高，取、排水量控制水平较低及污染物减排率有待提升等问题，从工艺改造、过程控制和末端治理全生命周期提出了人造纤维（纤维素制造）、机制纸及纸板制造两大行业及其6个大、中、小不同规模典型企业的节水、减排“一行一策”“一企一策”提升方案。

三是将九江市工业园区污水处理厂，划分成以生活污水为主的低浓度污水处理厂和以生产废水为主的高浓度污水处理厂两大类，分别提出了有针对性的提质增效方案；列出了14个包含园区污水处理厂基础信息、整治措施以及整治建议的“一厂一策”整治表单，并核算了环境效益。

5 结语

九江市驻点研究是《长江干流及典型城市环境保护综合方案与管理平台研究》的子课题。课题由生态环境部环境工程评估中心牵头，中国环境科学研究院、江西省环境保护科学研究院、中国水利水电科学研究院、九江市环境科学研究所、九江学院、九江南大环保创新中心、航天凯天环保科技股份有限公司等7家单位联合组成的驻点团队，按照“边研究、边产出、边应用、边反馈、边完善”的任务要求，与九江市深度融合、同向发力，历时2年多完成，研究成果为九江市水生态环境质量改善、打好长江保护修复攻坚战提供了技术支持。建立的一整套重点污染源、风险源、排污口和环境敏感区数据库，搭建的九江市驻点研究平台等，为继续开展二期驻点研究，深化全域问题诊断，提出以水环境管理控制单元管治为核心的精细化综合解决（第二期）方案，奠定了坚实的研究基础，必将为精准破解九江市水污染治理难点、痛点，助力九江市完成“十四五”国考、省考断面水质改善目标，深入打好长江生态环境保护修复攻坚战做出新的贡献。