《水体突发污染在线生物监测预警和应急处置技术及应用》

该项目属于民生安全行业-环境安全领域,项目研发和技术体系建设得到国家科技重大“水专项”、自然科学基金及企业等立项支持。

地表水水质保障是重大基础性民生工程,事关居民身体健康、生态可持续发展和社会稳定,对水体突发污染的管控能力建设十分重要。项目组针对中国水体突发污染事件频发、在线监测预警技术水平低、应急监测技术不完善、应急处理材料不能满足水体污染应急处理需求,历经10余年整体规划和合作研究,系统开展了包括安全动态综合评价方法的水质分析系统、地表水突发污染事件在线生物监测预警、应急监测和应急处理技术研究和示范推广应用,为水体突发污染事件的监测预警和应急处置提供技术支撑体系,有力保障水生态环境的可持续发展,保障水源地水质安全。主要创新内容包括:

(1)研究水质在线生物监测预警技术:包括基于水生生物行为响应、新陈代谢和鱼类心电变化的在线生物安全预警技术。结合生物行为逐级行为模型构建、生物氨熵和呼吸熵在线分析、鱼类心电特征对重金属和有机物的特一性反应(QRS间隙表征重金属污染,QT间期表征有机物污染),开发了三类水质在线生物监测预警系统,并在全国多个地区示范应用,为环境应急参考标准制定指南文本,有效支撑环境监测部门和供排水管理部门的技术需求。

(2)创新性构建应急监测分析技术:针对水体突发污染事件的应急监测和分析关键技术需求,构建基于水质安全动态综合评价方法的流动水域内水质分析评价系统,实现水质应急监测。研究起草了中国首部基于生物毒性测试技术的10种污染物《环境应急监测参考标准》,并应用于水源地水体突发污染的应急评价;通过测定鱼类p38MAPK蛋白表达检测水体污染;构建基于“材料设计-选择性萃取-质谱鉴定”一体化痕量有机污染物定性定量应急监测技术体系,实现多种有机污染物的快速、精准分析,完成了天津市海河流域污染物应急监测分析,共对40余个样品进行分析,污染物种类多达33种;结合污染源调研,实现水体突发污染的污染物筛查和识别。

(3)研究水体处理新材料并构建水体应急处理技术:提出不同表面组成结构、不同结晶度和粒径关系的铁基复合氧化物纳米颗粒对重金属吸附行为规律,研究二元金属复合氧化物吸附性能与机制。结合水质在线生物监测预警技术应用,在区分水体突发污染物种类的前提下(QRS间隙表征重金属污染,QT间期表征有机物污染),提出不同类型水体突发污染的应急处理技术,采用活性炭实现有机物突发污染的应急处理,采用复合氧化物纳米颗粒实现重金属突发水体污染的应急处理,提高对水体突发污染的风险防范水平和能力。

项目成果促进了全国地表水水质应急监测和处理体系建立的提升,经济社会效益巨大,推广应用前景广阔。项目获授权专利26项(其中发明专利18项),发表论文118篇,授权软件著作权7项,为环境应急参考标准制定指南文本1项。

成果说明

(1)自2008年以来,针对水体突发污染在线生物监测预警技术在北京市水源九厂、济南市供排水监测中心、唐山市陡河水库、宁波市环境监测中心、沈阳市大伙房水库等单位应用,显著提高了水质监测预警及应急处置能力,保障民众饮水安全和社会稳定。山东省内潍坊市峡山水库、济南市自来水公司及东营市自来水公司等,开展了在线生物监测预警技术及系统的验证评估、推广应用和技术培训,建成了覆盖水厂、水库和流域环境监测站点的水体突发污染生物监测预警,推进了山东省水质监测预警系统平台的示范建设,显著提升了全省供水水质安全检测的科技保障能力

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