| 成果信息 |
| 项目年度编号： |
2500100107 |
| 限制使用： |
国内 |
| 省市： |
北京 |
| 中图分类号： |
X55 |
| 成果类别： |
应用技术 |
| 成果公布年份： |
2025 |
| 关键词： |
近岸海域氮磷污染防治
海水养殖
环境承载力优化调控理论
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| 成果简介： |
中国近岸海域水质总体稳中趋好，但氮磷污染和富营养化问题仍十分突出，无机氮和活性磷酸盐劣四类海水面积占管辖海域面积的近13％，富营养化海域面积占近16％，集中分布在长江口-杭州湾海域，严重制约海洋生态文明建设。调查表明，陆源输入、大气沉降和海水养殖是海水氮磷的主要来源，总贡献率达95％左右。因此，将流域、近海和大气作为统一系统，研发近海氮磷污染协同防治技术体系，构建海洋生态安全格局，是国家海洋环境安全和管理的重大需求，具有重要战略意义。针对中国近岸海域氮磷污染防治管理需求，以富营养化非常突出的长江口-杭州湾及毗邻海域为研究区，揭示氮磷与海洋生态系统耦合机制，构建“物理-化学-生物”生态动力耦合模型；研发氮磷精准溯源技术，建立中国第二代富营养化评价方法，研发陆海气协同防治费效优化技术；集成氮磷“精准溯源-迁移转化-健康评估-协同防治”成套技术，形成河口、海湾、开敞岸线三类典型海域氮磷排放管控模式并应用示范；发展海洋环境承载力优化调控理论，支撑深入打好污染防治攻坚战，服务海洋生态安全。
研究内容：(1)近海氮磷污染的陆海气精准源解析技术。针对陆域点面源、海水养殖源、大气流动源等，研发高时空分辨率源清单构建技术；结合源强及排放、沉降和断面通量识别氮磷关键源区，突破特异性污染物非靶向快速筛查技术，融合多元同位素、特征化学组成和微生物指纹技术，构建多指标联合示踪因子库；结合图像识别和人工智能算法，研发氮磷污染源类别解析技术；研发多尺度分布式“水文-水质-泥沙”流域模型和陆海一体化嵌套网格空气质量模式，实现氮磷源-流-汇路径追踪、逆向溯源、贡献率分析和负荷精准计算；集成“关键源区识别-污染源类别解析-污染物路径追踪”技术，形成氮磷污染精准溯源与负荷评估技术。(2)氮磷迁移转化关键过程及生态系统响应。基于近海水体营养盐含量、结构及生态系统长期时空变化特征与规律，运用原位观测、界面模拟、端元分析等技术手段，研究陆-海、海-气、海水-沉积物等关键界面和水体内部氮磷迁移转化的生物地球化学过程；基于1980年至2024年海洋生态环境历史数据与项目强化观测，采用实验生态学、经典生物学及分子生态学等方法，研究氮磷时空动态变化与海洋生物生理和群落结构功能之间的关系，揭示氮磷与近海生态系统之间的“胁迫-响应-反馈”机制；自主构建陆海气氮磷强迫下近海三维“物理-化学-生物”生态动力学耦合模型，优化模型参数，改进多过程耦合模拟技术，量化近海生态系统演变和氮磷迁移转化过程。(3)近海分区营养物基准与富营养化评价方法。基于中国近海气候、地理和环境条件的高时空分异特征，采用遥感反演、地理信息系统(GIS)空间分析等方法，提出营养物生态分区方法和分区方案；选取无机氮、活性磷酸盐、溶解氧、透明度和叶绿素a等指标，采用压力-响应模型和参照状态相结合的方法，制定典型海域营养物基准；依据“压力状态-影响-响应”模型，采用多元统计和关键胁迫因子分析等方法，构建物理、化学、生物多要素融合的富营养化评价指标体系；结合生态分区内压力-状态-影响-响应指标之间的梯度反馈关系，确定营养状态等级划分方法和各评价指标阈值，形成陆海统筹的分区富营养化评价方法；确定无机氮、活性磷酸盐、叶绿素a等的富营养化控制目标限值范围，提出海水水质标准修订建议，支撑海洋环境质量管理。(4)氮磷污染负荷优化分配与费效分析技术。围绕近海富营养化控制目标，基于氮磷迁移路径，划定陆海统筹、分区分级的控制单元体系；构建“经济-环境-社会”综合利益博弈模型，研发分区分类环境容量计算和多层次、多目标污染负荷优化分配模型，提出经济技术可行的区域、流域氮磷排放限值。构建多区域、多污染源、多控制措施的近海氮磷污染“陆-海-气”协同防治措施体系，综合运用财务模型、影子价格、投入产出等经济学模型方法，研究陆海气各类污染源的末端治理、生态修复、结构调整等措施的成本评估方法体系，提出成本有效的重点行业污染防治建议；结合情景分析方法，构建经济社会成本低、污染减排效益大的多目标优化模型，研发成本效益佳的区域氮磷污染防治措施优化配置技术。(5)陆海气协同防治技术体系集成与综合示范。基于上述研究成果，集成近岸海域氮磷“精准溯源-迁移转化健康评估-协同防治”技术体系；以长江口-杭州湾及毗邻海域、浙江近海及相关陆域为研究示范区，编制各类典型海域氮磷污染陆海气协同防治技术方案，制定系列污染物排放管控要求、导则规范、政策建议等，提出研究区跨境污染格局及控制策略，支撑国家和地方海洋环境管理工作；凝练河口、海湾、开敞岸线三类典型海域“溯-评-治-管-调”全链条协同防治管理模式，研发智慧决策支持平台并进行业务化运行；研究提出中国海域-流域-区域联防联控机制建议，探索陆海气一体、多源共治的海洋生态环境保护的新路径与新模式。
研究成果：该项目围绕中国近岸海域氮磷污染管控技术的管理需求，聚焦富营养化突出的长江口-杭州湾及毗邻海域，开展了陆海气氮磷污染协同防治关键技术研发与技术体系集成，项目研发了流域、大气、海洋3套污染物输运模型，制定了4项标准规范，构建了1套近岸海域氮磷污染物“精准溯源-迁移转化-健康评估-协同防治”技术体系，并开展应用示范，形成河口、海湾、开敞岸线三类典型海域陆海协同防治管理模式。
科学价值：该项目针对中国近岸海域氮磷污染物来源不清、负荷核算不精准、富营养化评价方法和减排措施不精准等问题，揭示氮磷与海洋生态系统耦合机制，构建“物理-化学-生物”生态动力耦合模型；研发氮磷精准溯源解析技术，建立、完善中国第二代富营养化评价方法，研发陆海气协同防治费效优化技术；集成氮磷“精准溯源-迁移转化-健康评估-协同防治”成套技术，形成河口、海湾、开敞岸线三类典型海域氮磷排放管控模式并开展应用示范。项目成果可显著提升中国近岸海域污染防治科技水平，缩小中国与发达国家之间的技术差距，形成具有中国特色的近岸海域氮磷污染物陆海气协同防治的技术体系和管理模式，并在此基础上发展陆海统筹的海洋生态环境承载力优化调控理论，具有重大科学价值。
社会效益：该项目研究提出的近岸海域氮磷污染陆海气协同防治关键技术研究与示范，将在陆海统筹的氮磷污染物排放管控、海洋环境风险防控等方面为地方政府提供技术支持，提高国家和地方政府管理决策的科学性和可行性，从而逐步改善近岸海域环境质量状况，提升近海生态系统健康状况；同时，通过陆海气协同防治治理措施的优化配置，显著提升污染治理的效能，促进区域经济绿色高质量发展，服务于国家现代环境社会治理体系建设与长三角一体化发展国家战略需求，具有巨大的社会效益。
经济效益：该项目基于经济、社会、环境综合效益最优原则构建“海域-流域-控制单元”污染负荷分区分类、逐级优化分配模型，研发的成本效益最优区域的氮磷污染防治措施优化配置技术，降低了相关企业的减排成本，显著提升了污染减排的科学性、合理性，从而带动沿海地区环保产业的发展，促进沿海地区经济和生态环境协调发展。
生态效益：项目在近岸海域拟开展氮磷污染陆海气协同防治关键技术研究与示范，项目成果有利于促进近岸海域水体富营养化控制，降低赤潮发生频次，改善近岸海域环境质量，促进海洋生态系统健康状况逐步向好，进而提升沿海地区人民生活环境质量，促进人与自然和谐共生。 |
| 申报信息 |
| 计划名称： |
国家重点研发计划 |
| 相关人信息 |
| 完成单位： |
中国环境科学研究院 自然资源部第二海洋研究所 北京大学 北京师范大学 上海海洋大学 中国科学院大气物理研究所 国家海洋局东海环境监测中心 浙江省生态环境科学设计研究院 上海市环境科学研究院 浙江沃乐环境科技有限公司 |
| 完成人： |
雷坤 |
| 行业及专利信息 |
| 应用行业名称： |
海洋服务 |
| 应用行业码： |
763 |
| 转让信息 |
| 投资信息 |
| 推广信息 |
| 联系信息 |
| 联系单位名称： |
中国环境科学研究院 |
| 联系单位地址： |
北京市朝阳区安外北苑大羊坊8号 |
| 邮政编码： |
100012 |
