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制定营养物基准 改善湖泊生态环境质量

更新时间:2020-12-31 08:51 来源:中国环境报 作者: 阅读:175 网友评论0

12月30日,生态环境部发布了《湖泊营养物基准—中东部湖区(总磷、总氮、叶绿素a)》(2020年版),这是我国第一个湖泊营养物基准。国家生态环境基准专家委员会委员和有关专家就湖泊营养物基准相关问题进行了解答。

问:您长期从事湖泊富营养化相关研究工作,想请您给大家介绍一下我们为什么要制定自己的湖泊营养物基准?这对新时期我国湖泊生态环境保护有什么重要意义?

中国科学院水生生物研究所刘永定研究员: 新中国成立以来,特别是改革开放以来,我们用几十年时间走完了发达国家几百年走过的工业化历程,社会生产力快速增长的同时,污染物处理处置的任务也空前繁重。新时期党中央统筹推进“五位一体”总体布局,把生态环境保护摆上更加重要的战略位置,突出精准治污、科学治污和依法治污;党的十九届五中全会提出加强大江大河和重要湖泊湿地生态保护治理。

氮、磷过量输入导致的湖泊富营养化和生态系统退化问题非常突出,严重威胁了湖泊流域生态安全和饮用水安全。湖泊富营养化控制的主要依据是湖泊总磷、总氮标准,而现行的总磷、总氮标准主要参考国外的基准值,未考虑我国湖泊氮、磷营养物的自然本底和生态环境效应及其区域差异。欧美等国家已出台基于区域差异的分区营养物基准,在控制湖泊富营养化、恢复湖泊水生态系统健康方面发挥了重要作用。制定适合我国湖泊生态环境特征的分区营养物基准,是制修订湖泊总磷、总氮标准,实现湖泊科学化、差异化管理的科学依据,为改善湖泊生态环境质量提供了理想目标,是国家湖泊生态环境保护工作努力的方向。

问:湖泊富营养化是当今世界各国普遍关注的一个重要生态环境问题,作为《湖泊营养物基准—中东部湖区(总磷、总氮、叶绿素a)》(2020年版)的起草人,想请您给大家介绍一下有关背景,比如水体营养物基准主要包括哪几类?为什么要先制定湖泊营养物基准?湖泊营养物基准为什么要分区制定?关于水体营养物基准,后续还有什么考虑吗?

中国环境科学研究院霍守亮研究员:富营养化是当前全球水环境面临的严峻问题之一,氮、磷等营养物是引起水体富营养化的最主要因素,许多国家和国际组织将其纳入水体基本监测指标,总磷、总氮是我国《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的基本项目。国际上按照水体类型将营养物基准分为湖泊、河流、湿地、河口与近岸海域营养物基准。不同水体水文、水生态环境等特征差异导致其营养物生态效应存在显著差异,需要按照水体类型分别制定营养物基准。

湖泊营养物基准指对湖泊产生的生态效应(藻类生长)不危及其水体功能或用途的最大营养物浓度,是对湖泊富营养化进行评估、预防和治理的科学基础,也是营养物标准制修订的主要依据。现阶段我国的生态环境监测网络积累了大量湖泊监测数据,为制定湖泊营养物基准奠定了数据基础。经过十多年的系统研究,在参考美国湖泊营养物基准制定技术方法的基础上,我国发布了《湖泊营养物基准制定技术指南》(HJ 838—2017),为制定适合我国生态区特征的湖泊营养物基准奠定了方法学基础。

湖泊营养物自然本底和生态效应区域差异大,鉴于地理、气候等因素对营养物效应的影响,欧美等国家普遍采取分区制定湖泊营养物基准的做法,美国将境内湖泊划分为14个一级生态区,欧洲划分为5个一级生态区。从目前掌握的数据及研究结果看,我国湖泊营养物基准可以按中东部湖区、云贵湖区、东北湖区、内蒙湖区、新疆湖区、青藏湖区和东南湖区7个分区制定。

后续将会对河流、河口与近岸海域等营养物基准研究进行全面回顾和系统梳理,启动河流、河口与近岸海域的营养物基准制定技术规范的编制工作,规范不同类型水体营养物基准制定程序、技术和方法,全面推动我国河流、河口与近岸海域的营养物基准制定。此外,随着我国湖泊调查的不断深入以及营养物基准研究的不断充实、丰富和发展,结合气候变化对湖泊富营养化和生态系统演替的影响,营养物基准也将适时修订和更新。

问:从《湖泊营养物基准技术报告—中东部湖区(总磷、总氮、叶绿素a)》(2020年版)可以看到,不同国家和地区、同一国家在不同区域制定的湖泊营养物基准值都存在较大差异,为什么会出现这些差异?这说明了什么?国际上已经制定了营养物基准的国家和地区,是怎么应用基准的?

北京大学刘永研究员:不同区域基准值的差异主要是由湖泊地理、气候等因素导致的营养物效应差异引起的。湖泊所处的经度、纬度和海拔等地理特征,可以反映地带尺度的地形对湖泊营养物效应的宏观影响。在相同的营养物浓度水平下,气温升高会促进藻类生长,将显著增加藻类对营养物的利用效率。不同地理、气候特征条件下,营养物藻类利用效率存在显著差异,需要分区制定营养物基准。国际上的常用做法是根据不同区域和不同湖泊生态类型的特点,制定区域湖泊营养物基准,以更好地反映湖泊环境的差异,满足湖泊的管理需求,并提高制定相应水质标准的科学性。

营养物基准的区域差异说明全国湖泊采用统一的总磷、总氮标准值进行富营养化控制和管理,易导致湖泊的“过保护”或“欠保护”。因此,需要根据不同湖泊特征制定营养物基准,分区控制、分类管理,构建符合我国国情和区域特征的湖泊营养物标准体系,为全国湖泊水生态环境保护工作提供重要的科学依据。

美国和欧洲分别制定发布了一级湖泊生态区的营养物基准,建议有条件的地区制定各自的湖泊营养物基准,支撑标准的制修订。我国发布了一级生态区营养物基准后,可以引导有条件、有数据的地区制定区域或者单个湖泊的营养物基准。

问:我们了解到,您在美国期间就开始从事湖泊营养物基准研究工作,想请您谈谈,营养物基准推导对于入选指标和数据质量有什么样的要求?为什么国际上营养物基准制定主要选用压力变量总磷、总氮和响应变量叶绿素a、透明度?营养物基准指标中是否需要考虑大型水生植物和生物群落结构指标?

中国科学院城市环境研究所徐耀阳研究员:湖泊营养物基准指标之间应该有直接明确的响应关系,获得的数据应该是采用标准分析方法监测并满足实验室质量控制要求的多年连续监测数据。湖泊的形成和演变经历了漫长的历史时期,对湖泊每个阶段进行标准化的数据积累往往很难实现。基于现阶段积累的大量监测数据推导的湖泊营养物基准值,能够更好地指导当前湖泊生态系统的管理。

总磷、总氮、叶绿素a和透明度是国际上普遍采用的营养物基准指标,数据可依据标准方法进行连续监测获取,压力—响应关系的拟合也有成熟的统计学方法,这在科学上已经得到认可并在实际中普遍应用。对于水体色度或无机悬浮物浓度较高的湖泊,透明度不适合作为营养物基准指标。由于中东部湖区湖泊的无机悬浮物浓度较高,基准推导因而就采用了总磷、总氮和叶绿素a这3个指标。后续湖区营养物基准推导是否纳入透明度这个指标,将根据湖泊水体色度或无机悬浮物浓度确定。大型水生植物及其生物群落结构,数据获取方法标准不一致、缺少可比性,而且受水深、光照和底质等因素的影响,对水体营养物的响应复杂多变,科学上尚未提出据此制定营养物基准的理论和方法。

问:作为《地表水环境质量标准》(GB 3838—88、GHZB 1—1999和GB 3838—2002)的主要编写人,想请您谈谈在我国《地表水环境质量标准》制修订过程中,对生态环境基准有什么样的需求?国家层面仅制定湖泊一级生态区营养物基准,对《地表水环境质量标准》的制修订有什么参考作用?未来是否需要在小一些的空间尺度研制湖泊营养物基准?

中国环境科学研究院陈艳卿研究员:我国《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)在水生态环境管理和保护方面发挥了极为重要的作用,随着水生态环境的精准、精细化管理要求的提高,水质标准也需要适时修订,而生态环境基准是环境质量标准修订的重要科学依据。我国发布的生态环境基准,体现了我国多年科学研究成果得以转化应用,更是向生态环境风险管控迈出的重要一步。

湖泊营养物基准是基于客观规律得出的科学结论,不考虑社会、经济及技术等方面因素,不具有法律强制力,可为我国地表水环境质量标准中总磷、总氮等标准值的制修订提供科学依据。国家层面的湖泊营养物基准不宜过于细化,发布了一级生态区营养物基准之后,可以引导有条件、有数据的地区制定区域或者单个湖泊的营养物基准。

问:今年,我国已经连续发布了《淡水水生生物水质基准—镉》(2020年版)、《淡水水生生物水质基准—氨氮》(2020年版)、《淡水水生生物水质基准—苯酚》(2020年版)和《湖泊营养物基准—中东部湖区(总磷、总氮、叶绿素a)》(2020年版)4项生态环境基准,您是国家生态环境基准专家委员会主任委员,请您谈一谈在“十四五”时期如何更好地发挥基准专家委员会的作用,组织更多力量参与这项工作?

中国环境科学研究院吴丰昌院士:国家生态环境基准专家委员会是连接环境科研与管理应用之间的桥梁,是我国生态环境基准研究、评价、成果应用转化和国内外学术交流的智库。“十四五”时期,专家委员会将继续发挥技术支撑作用,起草《“十四五”生态环境基准发展规划(建议稿)》,提出工作目标和水(淡水、海水)、土壤、大气等领域的重点任务,为有计划、有重点、有步骤推动国家生态环境基准工作向前发展提供依据。与此同时,要继续团结全社会优秀科研力量,共同推动生态环境基准纵深发展,发布一批水生态环境基准,组织开展大气、土壤基准理论和方法学案例研究,在探索实践中进一步深化科学认识,丰富技术储备。此外,专家委员会将结合国家重大科技需求持续跟踪国际科研新动向和前沿研究进展,明确制约我国生态环境基准发展的基础科研“瓶颈”和薄弱环节,向科技部和自然基金委提出重大科研立项需求和建议,推动我国生态环境基准科研和管理向国际一流水平迈进,发挥基准在国家生态环境保护工作中的基础性、支撑性和引领性作用。

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