流域营养盐削减最优方案及实施对策研究

More than half of rivers, lakes and coastal water body are confronting the challenge of nutrients enrichment in China. Water environmental disasters such as red tides and algal bloom resulted from nutrients pollution are jeopardizing the drinking water safety and sustainable development of watershed while leading to a great economic loss. The costs of different nutrients abatement measures located in different sub-watersheds vary significantly and so on their impacts on the nutrients load to the target water body. This provides the opportunity for modelling the optimal nutrient reduction scheme, the cost-minimization solutions which implied the combination of different measures located in different drainage basins to pre-specified environmental targets. This project established the cost-minimization model for reducing nutrients loads, based on the study of the nutrient abatement cost functions of different abatement measures in different sub-watersheds, and the nutrients load response model of the target water body. The minimum cost solutions of nutrient reduction in research area, the Jiulong River Watershed (JRW) were figured out employing the established model. Based on the analysis of socioeconomic, law and policy situation, the benefits and costs of nutrient reduction, the environmental responsibility, and the fiscal capacity of different administrative units in the JRW, the study proposes the policy alternatives to implement the optimal nutrient reduction scheme.

我国超过50%的流域、湖库和近岸海洋都面临着富营养化问题。由此引发的水华、赤潮等水环境事件，在损害水生生态系统、造成巨大经济损失的同时还威胁到流域饮用水安全。流域营养盐削减是我国面水环境管理临的重大科学与管理课题。鉴于我国目前营养盐削减实践的低效率，以及营养盐削减财政承受能力的制约，急需开展成本最低的流域养盐削减方案以及相应的实施对策研究。本项目以福建省九龙江流域为案例，在研究各种营养盐削减措施的成本函数、目标水体营养盐负荷响应模型的基础上，建立了成本最低的营养盐削减方案的模拟模型,并提出了公平的营养盐削减成本分摊方案。研究成果对政府制定具有成本效益的流域营养盐削减策略具有重要的理论和应用价值。

营养盐过量排放引起的水体富营养化是世界很多国家面临的主要水环境问题之一。我国超过50%的流域、湖库和近岸海洋都面临着富营养化问题。由此引发的水华、赤潮等水环境事件，在损害水生生态系统、造成巨大经济损失的同时还威胁到流域饮用水安全。营养盐削减需要大量投资，并且受到地方财政能力的约束。如何以最低的成本达到预定的营养盐削减目标是学术界和管理界关注的热点问题。在这种背景下，课题组开展了本项目研究。.本项目主要研究内容包括：1）目标水体营养盐负荷响应模型；2）各种营养盐削减措施的成本函数；3）成本最低的营养盐削减方案的模拟模型；4）基于公平和效率的营养盐削减成本分担方案。. 本项目以福建省九龙江流域为案例，取得的如下主要研究成果。. 1）项目在研究流域营养盐迁移转化规律的基础上，建立了目标水体对营养盐排放和削减的污染负荷响应模型，得到了不同排放源营养盐的漏出率(leakage)，以及河道对营养盐的滞留率（retention）;. 2）建立了研究区域不同营养盐削减措施（包括减少畜禽养殖、减少化肥使用、建设湿地、种植闲田作物、建设污水处理厂）的成本函数；. 3）项目基于经济学等边际原理，建立了成本最低的营养盐削减方案模拟模型。并利用建立的模型得到了研究区域成本最低的营养盐削减方案，即达到预定的营养盐削减目标，各子流域不同营养盐削减措施及其规模的最优组合；. 4）项目建立了基于公平和效率的营养盐削减责任界定模型，并研究得到了九龙江流域基于环境责任的流域生态补偿标准。. 本项目解决的关键科学问题包括流域各种营养盐削减措施的边际成本函数、非畅通河流流域营养盐迁移转化规律及营养盐负荷响应模型、基于公平和效率的营养盐削减责任分摊模型。这些问题的解决对进一步研究流域养盐削减最优方案以及相应的实施对策具有重要的科学意义，可以为成本最低的流域污染总量控制策略的制定提供科学支撑。