（环境工程专业论文）基于环境质量的水资源可持续利用管理研究.pdf

大连理工大学博士学位论文 摘要 随着经济快速发展，我国面临严重的水资源问题。水资源问题不仅体现在水资源的 短缺而且反映在水质的恶化并由此影响到人类的健康。因此，我们必须站在可持续发展 的战略高度来认识、评价和管理水资源。本文从水对人体健康的影响出发，充分考虑了 水质、水量及其与人类健康的关系，探讨了一种综合有效且可持续的水资源管理方法论， 为政府机构进行管理和决策者制定政策提供有力的理论基础。研究内容包括： 从人体健康的角度出发，研究了淮河中优先污染物的风险评价方法，认为定量结构 活性关系( q s a r ) 是最适用的人体健康风险评价方法。通过文献和现场取样分析得出 淮河盱眙段主要污染物分三类：多环芳烃、有机氯农药和苯基取代物。并利用q s a r 模 型分析了4 6 种有机污染物健康风险的优先次序，结果表明，风险最高的是艾氏剂和滴 滴涕( d d t ) 。 通过比较分析国内外常用污水处理技术的评价方法、适用范围和效果，证明 p r o m e t h e e 模型适用于污水处理技术的评价和决策。以盱眙县某食品厂污水处理技术 的选择为例，选择六种生化处理工艺用p r o m e t h e e 模型进行评价。结果表明，v t b r ( v e r t i c a lt u b u l a rb i o c h e m i c a lr e a c t o r ) 为最佳方案，并具有很好的稳定性。 对比分析了多种水资源可持续利用评价方法，结果表明，模糊综合评判法是一种全 面有效且简单可行的多标准决策法，适用于盱眙县水资源可持续利用的评价。 通过对水资源可持续利用影响因素、水资源与社会经济和生态环境的关系及国内外 对水资源可持续利用研究进展的系统分析，并结合频度统计法筛选指标，建立盱眙县水 资源可持续利用评价指标体系，包括：1 个目标层，4 个准则层，3 2 个指标。采用国家 或国际标准值，参考国家规划值、环保模范城市验收标准，并在标准值不全的情况下， 采用专家咨询法确定了分级评价标准。使用模糊综合评判法对盱眙县水资源可持续利用 进行评价。评价结果表明，盱眙县水资源系统处于不可持续发展状态，整个系统从很强 的水平向中等水平漂移，不符合可持续发展的要求。 深入分析盱眙县水资源生态系统的现状、存在问题和制约水资源复合系统可持续发 展的因素，提出了淮河流域盱眙县水资源管理措施及实现水资源可持续利用的对策和建 议。 关键词：水资源；可持续利用；评价指标体系；管理模式 基于环境质量的水资源可持续利用管理研究 s t u d yo ns u s t a i n a b l eu s ea n dm a n a g e m e n to fw a t e r r e s o u r c e sb a s e do n e n v i r o n m e n tq u a l i t y a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fe c o n o m y ，t h ep r o b l e m so fw a t e rr e s o u r c ea r eb e c o m i n g s e r i o u si nc h i n a , w h i c hr e f l e c ti nt w oa s p e c t s ：w a t e rs h o r t a g ea n dw a t e rq u a l i t yd e t e r i o r a t i o n a f f e c t i n gt h eh u m a nh e a l t h t h e r e f o r e ，i ti sn e c e s s a r yf o ru st oe v a l u a t ea n dm a n a g ew a t e r r e s o u r c e se f f e c t i v e l yo nt h eb a s i so ft h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ts t r a t e g y t m ss t u d yf o c u s e d o nap r a c t i c a la n de f f e c t i v eg e n e r a lm e t h o d o l o g yo fs u s t a i n a b l ew a t e rr e s o u r c e sm a n a g e m e n t p o l i c i e st a k i n ga c c o u n to ft h er e l a t i o n s h i p sa m o n g w a t e rq u a l i t y ，w a t e rq u a n t i t ya n dh u m a n h e a l t h ，w h i c hc o u l dp r o v i d eg o v e r n m e n to f f i c i a l sa n dd e c i s i o n - m a k e r sw i t ht h e o r e t i c a l f o u n d a t i o no fm a n a g e m e n t t h er e s e a r c hc o n t e n t sc o n l u d e ： t h ee v a l u a t i o nm e t h o d so fh u m a nh e a l t hr i s kf r o mp r i o r i t yp o l l u t a n t si nh u a i h er i v e r w e r ec o m p a r e da n dd i s c u s s e d t h er e s u l t sp r o v e dt h a tq u a n t i t a t i v es t r u c t u r e - a c t i v i t y r e l a t i o n s h i p ( q s a r ) m o d e lw a st h eo p t i m a lm e t h o df o rh u m a nh e a l t hr i s k a c c o r d i n gt o i n v e s t i g a t i o nf r o ml i t e r a t u r e sa n do n - s i t em e a s u r e m e n to fs a m p l e s ，t h em a i np o l l u t a n t si nt h e h u a i h er i v e r x u y is e c t i o nc o u l db e c l a s s i f i e da st h r e e t y p e s ：p o l y c y c l i c a r o m a t i c h y d r o c a r b o n s ，o r g a n o c h l o r i n ep e s t i c i d e sa n dp h e n y ls u b s t i t u t e dc o m p o u n d s b ye v a l u a t i n g h u m a nh e a l t hr i s kf r o m4 6o r g a n i cp o l l u t a n t sw i t hq s a rm e t h o d ，t h ep r i o r i t yo r d e ro ft h e s e p o l l u t a n t s i nh u a i h er i v e rw a sa c h i e v e d n l er e s u l t sr e v e a l e dt h a ta l d r i na n dd d t ( 2 ，2 b i s ( 4 - c h l o r o p h e n y l ) - 1 ，1 ，1 一t r i c h l o r o e t h a n e ) w e r et h ep o l l u t a n t sp o s i n gt h eh i 曲e s t t h r e a tt o h e a l t l l t 1 1 ep r o m e t h e em o d e lw a sc o n s i d e r e dt ob et h ea d a p t a b l em e t h o df o rc h o i c eo ft h e o p t i m a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tt e c h n o l o g y a f t e ra n a l y z i n gt h ea p p l i c a t i o na n de f f e c t so f d o m e s t i ca n da b r o a de v a l u a t i o nm e t h o d s t h e n ，s i xb i o c h e m i c a lt r e a t m e n tp r o c e s s e st r e a t i n g t h ew a s t e w a t e rf r o maf o o df a c t o r yw e r ee v a l u a t e db yp r o m e t h e e m o d e l t h er e s u l t sw e r e s t a b l ea n ds h o w e dt h a tv t b r ( v e r t i c a l 而6 u l a rb i o c h e m i c a lr e a c t o ow a st h eo p t i m a l t e c h n o l o g y m a n ye v a l u a t i o nm e t h o d so fs u s t a i n a b l ew a t e rr e s o u r c e s u s ew e r ec o m p a r e da n da n a l y z e d t h ef u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nw a sc o n s i d e r e dt ob et h em o s ta d a p t a b l em u t i - o b j e c t i v e d e c i s i o n m a k i n gm e t h o df o rt h ee v a l u a t i o no f s u s t a i n a b l ew a t e rr e s o u r c e su s ei nx u y ic o u n t y f o ri t sc o m p r e h e n s i v e n e s s s i m p l i c i t ya n de f f i c i e n c y b yt h es y s t e m i ca n a l y s i so nt h ei n f l u e n c i n gf a c t o r sa n dd e v e l o p m e n to fs u s t a i n a b l ew a t e r r e s o u r c e su s ea n dt h er e l a t i o n s h i p sa m o n gw a t e rr e s o u r c e s ，s o c i a le c o n o m ya n de e o l o g i c a l i i 大连理工大学博士学位论文 e n v i r o n m e n t ，c o m b i n e dw i t hf r e q u e n c ys t a t i s t i c a la n a l y s i sm e t h o dt os c r e e ni n d e x e s ，a n e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mo fs u s t a i n a b l ew a t e rr e s o u r c e su s ew e r ec o n s t r u c t e d ，w h i c hi n c l u d e d1 g o a ll e v e l ，4c r i t e r i o nl e v e l sa n d3 2i n d e x e s r e f e r r i n gt oi n t e r n a t i o n a la n dd o m e s t i cs t a n d a r d s ， c h i n a sp l a n n i n gv a l u ea n dt h ea c c e p t a b l ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ns t a n d a r d sf o rm o d e l c i t y ， t h ec l a s s i f y i n ge v a l u a t i o nc r i t e r i aw a sp r e s e n t i na d d i t i o n ，e x p e r tc o n s u l t a t i o nm e t h o dw a su s e d i nc a s eo fl a c k i n gs t a n d a r dd a t a t h ee v a l u a t i o nr e s u l t so fs u s t a i n a b l ew a t e rr e s o u r c e su s eb y f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o di n d i c a t e dt h a tt h ew a t e rr e s o u r c e si nx u y ic o u n t y w e r ei nu n s u s t a i n a b l es t a g ea n dt h ew h o l es y s t e mw a sd r i f t i n gf r o mv e r ys t r o n gg r a d et o m e d i u mg r a d e ，w h i c hw a sn og o o df o rt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fw a t e rr e s o u r c e s i nc o n c l u s i o n ，b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ec u r r e n ts i t u a t i o no fw a t e rr e s o u r c e se c o s y s t e m ， e x i s t i n gp r o b l e m sa n dt h er e s t r i c t i v ef a c t o r st ot h ed e v e l o p m e n to fw a t e rr e s o u r c e sc o m p l e x s y s t e mi nx u y ic o u n t y ，t h e s u g g e s t i o n sa n dm a n a g e m e n tm e a s u r e sf o rx u y ic o u n t yi nh u a i h e r i v e r b a s i nw e r ep r o p o s e dt oa c h i e v es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fw a t e rr e s o u r c e s k e yw o r d s ： w a t e r r e s o u r c e s ；s u s t a i n a b l eu s e ；e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m ； m a n a g e m e n tm o d e l i i i 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目： 作者签名： 大连理工大学博士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目： 作者签名： 导师签名： ；阳确( 翔和锄晰 日期：2 竺皇年旦月兰日 日期：4 年三月旦日 大连理工大学博士学位论文 1绪论 1 1 水资源的现状与问题 1 1 1世界水资源现状 水是人类赖以生存和发展的物质基础。联合国水资源大会多次警告：缺水将制约全 球经济和社会的持续发展，水资源短缺将引发一场深刻的社会危机。从世界范围看，水 资源短缺主要表现在水量和水质两个方面【l j 。 1 1 。2 我国水资源利用问题及成因分析 ( 1 ) 我国水资源特点 水资源总量丰富，居世界第六位，但人均占有量少。实际可利用的水量仅有8 0 0 0 亿立方米，人均占有水量仅2 3 0 0m 3 ，只相当于世界人均的1 4 ，居世界第1 0 9 位，被列 为世界人均水资源1 3 个贫水国家之一1 2 1 。 水资源在地区和时间上分布不均匀。总的来说，东南多，西北少；沿海多，内 陆少；山区多，平原少；一般夏多，冬少。 ( 2 ) 我国水资源利用问题及成因分析 有效利用程度低，水资源浪费严重【3 1 。工业生产工艺落后，节水意识差。工业平 均耗水量为2 0 0m 3 万元，而发达国家仅为2 0 3 0m 3 万元。 在城市生活用水方面，由于节水观念薄弱或经济原因，城市供水浪费现象十分严重。 根据对4 0 8 个城市的统计，2 0 0 2 年自来水的管网漏损率平均达2 1 5 ，每年损失近1 0 0 亿立方米。 农田灌溉仍采用落后的“漫灌”方式，有效率仅为4 0 左右，与发达国家滴灌、喷 灌7 0 的有效率相比，水资源浪费严重。我国每公斤粮食的耗水量是发达国家的2 3 倍 【4 】 0 水资源污染严重。由于全国7 0 左右的污水未经处理直接排入水域，造成约4 1 的河段、9 0 的城市水域受到污染，1 1 8 座大城市中的1 1 5 座城市浅层地下水受到污 染，水质达不到生产、生活用水标准，已造成水质性缺水【孓。7 1 。 污水处理能力有待进一步提高，水环境安全仍面临威胁。2 0 0 8 年我国城市污水 处理率为6 3 ，与欧美发达国家8 0 以上的处理率相比存在着明显差距，污水处理能力 有待进一步提高。虽然我国水污染治理取得显著成效，但重点流域水污染防治规划总体 进展缓慢，在全国七大水系中，劣v 类水质的断面超过1 5 ，突发水污染事件时有发生。 基于环境质量的水资源可持续利用管理研究 地下水超采引起生态环境恶化。随着水资源开发利用的数量上升，由此引起的 环境生态问题日益严重。我国北方和一些沿海城市，因地表水资源严重不足已把目标转 入地下，盲目开采地下水。北方有9 个省市出现严重超采地下水问题，一些地区地下水 位每年下降1 米以上，北京、上海、天津等大中城市由于地下水超采均不同程度地产生 地面沉降，裂缝和塌陷，带来地质灾害。沿海地区超采引起海水入侵，造成水源地水质 碱化，饮用水源出现问题。 供需矛盾尖锐。据统计，全国城市缺水6 0 亿立方米，工业损失产值达1 2 0 0 多 亿元；农业缺水3 0 0 亿立方米，平均每年农田受旱面积约2 0 0 0 万公顷，粮食减收3 5 0 亿公斤【8 ，9 1 。 严重危害人体健康。近年来脑血管疾病、恶性肿瘤和呼吸系统疾病的死亡率呈 明显上升的趋势。全国每年新发脑血管疾病病入约1 5 0 万，死亡约1 0 0 万；恶性肿瘤病 人约1 6 0 万，死亡约1 3 0 万【l 。 1 1 3 我国水资源管理问题及成因分析 2 0 世纪8 0 年代以来，以水法颁布为标志，各级政府加大了水资源管理的力度。 但是由于自然、气候的影响，思想观念和认识水平的限制，传统水资源管理体制的束缚， 科技能力和经济发展水平的制约，使得我国在可持续发展水资源管理体制、法律建设与 执法状况，都存在着许多亟待解决的问题【l 。 ( 1 ) 社会福利的传统水资源分配观念阻碍水资源可持续发展观的建立 传统观念认为水资源“取之不竭，用之不尽”，并且是一种必须满足的社会福利。 片面注重对水资源的开发和利用，忽视对水资源的节约和水环境的保护，导致对水资源 的过度开发和浪费，造成水环境的恶化和水资源的短缺。 ( 2 ) 分割管理的传统水资源管理体制影响制约着水资源可持续发展 我国传统的水资源管理体制将城市与农村、地表水与地下水、水量与水质等进行分 割管理。水资源由水利部门管理，而水环境由环保部门监督管理。两部门难以协调水量 与水质问题上的矛盾，重工程建设、轻生态保护，重开发利用、轻水源保护，重水量的 调剂、轻水质的变化，重水量的供给、轻水需求的控制，造成了水资源管理的片面性和 不完整性【1 2 , 1 3 】。许多经济发展部门也涉及一定的水资源管理职能，形成了“政出多门 的局面，使水资源的循环规律和完整性被人为地隔离，各类用水难以统筹规划。由于水 资源管理的责、权、利界定不清，水资源过度开发和企业超标排污，水资源短缺和水资 源浪费并存，水市场难以建立，水资源不能得到高效率使用1 1 4 j 。 ( 3 ) 水价偏低阻碍、削弱水资源管理 大连理工大学博十学位论文 水价偏低，背离水价值【l 引。水资源的所有权、经营权和行政权集于国家一身，由国 家统一开发，把水当作一种由政府部门供给的公共物品而不是经济物资。用水福利观念 普遍存在，水资源价格无法显化。水价低使人们无节制用水，节水工作缺乏动力，水污 染治理工作难以开展，投入不足更加大了供需失衡程度，难以实现水资源的可持续发展。 ( 4 ) 水资源管理的法律体系不健全，执法不严问题突出 近年来，我国颁布了水法、水污染防治法等相关法律文件，但还需要与之 配套的水行政法规。在水资源执法管理工作中有法不依、执法不严、违法不究、滥用职 权，以及为谋取部门和地区利益而违法的现象比较突出，加剧了水资源的破坏和浪费【l 6 1 。 ( 5 ) 对水资源管理面临的新问题重视不够研究滞后 由于严峻的水资源形势，需要解决的现实问题不断增加。例如，水环境承载状况定 量评价技术、水权管理及水市场理论的建立，亟待新理论新技术的研究与应用加以解决 1 1 7 o ( 6 ) 无法满足人们不断增长的对供水服务、水质健康的新要求 由于调蓄、处理、分配和处置水的工作过分依赖政府，服务集中在少数官办的公司， 缺乏竞争机制，不可能为用户提供高质量的服务。同时各水资源管理部门和机构缺乏沟 通，集中统一管理不足，水质保护工作滞后，与水污染有关疾病日渐增多，饮水安全受 到严重威胁。 1 2 水资源可持续利用管理 资源的开发利用与水环境的保护是水资源可持续利用的两个核心因素。尽管水资源 是可再生循环使用，但水资源所依存的环境是不可再生的，必须加以保护。 1 2 1水资源可持续利用管理的内涵 1 9 9 6 年联合国教科文组织( u n e s c o ) 国际水文计划工作组将水资源可持续利用管 理定义为：维持从现在到未来经济、环境和社会福利而不破坏水资源可持续性赖以存在 的水文循环或生态系统的水资源管理与使用。 1 2 2 水资源可持续利用管理的目标和原则 现代水资源可持续利用管理的目标是在可持续发展思想的指导下，共同建设节水防 污型社会，实现水资源的可持续利用，保障流域内经济、社会和水资源协调发展【1 8 珈】。 水资源管理的重点在于提供优质足量的水资源来满足社会的广泛需求。面向可持续发展 的水资源管理根本原则就是以流域为单元对水资源实行整体管理【2 1 1 。为此，水资源可持 续利用管理必须遵循以下的基本原则【2 2 j ： 基于环境质量的水资源可持续利用管理研究 ( 1 ) 可持续发展原则：要综合兼顾当代环境质量和后代发展是其中最重要的两点。 ( 2 ) 生态质量原则：在水资源开发管理的过程中，必须考虑水资源系统变化对自 然生态系统的影响，包括环境质量和生态变化。 ( 3 ) 整体性原则：包含两个方面。一方面，水质和水量以及水环境生态质量要统 一管理，即水资源利用与保护并重【2 3 】；另一方面，要求在考虑水环境流域性的基础上， 进一步重视水循环的全球性等宏观系统的影响。 ( 4 ) 动态性原则：要求在水资源管理中考虑自然的变迁、生态变化和社会经济发 展。水资源可持续管理要求考虑未来可能发生变化的影响，以适时调整管理策略。 1 2 3 水资源可持续利用管理的研究进展 2 0 世纪9 0 年代初国际上才开始研究可持续的水资源管理【2 4 25 。19 9 2 - l9 9 9 年，国 际上每年召开一系列专题研讨会。2 0 0 1 年，国际水文科学学会( i a h s ) 在荷兰召开了 “区域水资源管理研讨会”。主要包括三大部分内容：过去管理实践中的经验和教训、 面对挑战的区域可持续水资源管理、水资源管理的研究方法，焦点问题是关于不同尺度 建模方法的发展和水资源管理的各种模型的应用。2 0 0 2 年，在北京召开了“变化环境下 水资源脆弱性国际学术研讨会 ，主要围绕五大方面进行讨论和交流：变化环境下的水 文水循环、黄河流域水资源的时空演变态势、水资源的可再生性、水资源的脆弱性评价 的理论和方法、无资料地区水文模拟与预测1 2 酬。 几乎与国际上关于水资源可持续利用及其管理研究同步，我国在9 0 年代初即开展 了水资源生态、经济、社会复合系统研究和水资源可持续利用研究1 2 m9 。1 9 9 6 年有关学 者对水资源持续利用经济评价问题进行了探讨，内容涉及水资源系统的产权理论和价值 理论，水资源系统持续发展评价理论，水资源管理的制度安排等问题。1 9 9 8 年王丽萍等 【3 0 j 研究了与水资源持续利用有关的水资源承载能力分析、水资源宏观配置模型、微观优 化配置模型及水资源配置中的效率和公平性问题。1 9 9 9 年傅春等p l j 讨论了面向可持续 发展的水资源产权理论。2 0 0 3 年张仁田p 2 j 研究了水资源的价值、分配机制以及区域水 资源的管理体制，提出了水资源实现可持续利用的战略措旌。2 0 0 4 年冯保平掣3 3 】研究 了区域水资源的水质和水量的合理配置以及水资源可持续利用的预警系统管理，丰富了 水资源管理的内容。 目前，针对可持续水资源管理的评价准则及技术规范仍缺乏量化标准。 1 3 论文的选题依据和研究背景 本研究课题隶属于欧盟国际合作项目m a n p o r i v e r s ( c o n t r a c tn u m b e r ： i c a 4 一c t 一2 0 01 - l0 0 3 9 ，m a n a g e m e n tp o l i c i e sf o rp f i o f i t yw a t e rp o l l u t a n t sa n dt h e i re f f e c t s 大连理工大学博士学位论文 o nf o o d sa n dh u m a nh e a l t h ：g e n e r a lm e t h o d o l o g ya n da p p l i c a t i o nt oc h i n e s er i v e r b a s i n s ) 子课题的重点研究内容。 技术措施 w p i ：污染源调查 非事故状态污染源调查 事故状态污染源调查 污染物输入与经济发展及人口规模的定性定最关系 w p 2 ：环境自净作用规律研究 污染物在水中的迁移转化规律 地表水中污染物的迁移转化模型 地下水中污染物的迁移转化模型 w p 3 ：污染物处理技术综合评价 非事故状态污染物的处理技术 事故状态污染水体修复技术 w p 4 ：用水及供水现状分析 饮用水水质及水量供求分析 灌溉用水水质及水量供求分析 食品生产用水水质及水量供求分析 渔业用水水质及水量供求分析 其它工业用水水质及水量供求分析 工业、农业、人口和用水的定量关系 w p 5 ：污染物对人体健康的风险评价方法研究 管理措施 w p l 0 ：污染物排放相关管理政策研究 非事故状态污染物排放的管理政策 事故状态污染物排放的管理政策 w p 9 - 污染物迁移转化模型开发及应用相关政 策研究 地表水中污染物迁移转化模型的开发及应用 相关政策 地下水中污染物迁移转化模型的开发及应用 相关政策 w p 8 ：水污染控制政策研究 非事故状态污染物排放及治理的政策 事故状态污染物排放及修复政策 w p 7 ：用水管理政策研究 不同用水行业的污染物排放浓度确定方法 不同用水行业用水净化及排水处理政策 未来用水的预测和管理 w p 6 ：污染物管理方法研究 模糊数学法 多目标决策法 分区管理法 水资源管理的方法论和政策 图1 1m a n p o r i v e r s 的研究技术路线 f i g 1 1t e c h n i c a lr o u t eo fr e s e a r c ho nm a n p o r i v e r s 一5 一 基于环境质量的水资源可持续利用管理研究 m a n p o v e r s 项目的研究目标是在充分考虑水中污染物和人体健康及食品安全 的基础上，建立一套针对水中污染物的有效的可持续管理政策的总方法论，并以淮河流 域和珠江三角洲为研究区域进行实例研究。该方法具有广泛的适用性，可适用于很多流 域和区域，为政府和管理人员提供决策依据及方法。m a n p o r i v e r s 由五家合作单位 历时四年共同完成，合作单位分别是：比利时烈日大学，葡萄牙国家水利研究中心，中 国南京大学、大连理工大学和华南理工大学，并聘请葡萄牙新里斯本大学社会经济系主 任n e l s o nl o u r e n c o 教授为顾问，整个研究过程中不仅注重技术发展对决策的影响，更 充分考虑社会和经济因素对决策的影响。 大连理工大学主要负责其中w p 3 、w p 4 、w p 7 和w p 8 四个子课题的研究，工作的 重点是水污染控制技术和政策研究及用水现状和管理政策研究，同时协助完成其它子课 题的研究工作。本论文作者作为项目组主要研究人员参与了整个项目的研究工作，本论 文是上述部分内容的具体体现。m a n p o r i v e r s 的具体技术路线如图1 1 所示。 1 4 论文的研究内容及方法 本论文以m a n p o v e r s 项目为依托，通过查询大量文献和对国内外水资源可持 续利用管理研究的深入分析，从水质、水量两方面入手开展相应的研究工作。从水中污 染物对人体健康的影响入手，应用多目标决策方法对污水处理技术进行评价和选择，尝 试为政府和相关管理人员提供一种基于人体健康的简单易行的水质保护、管理及处理技 术选择的系统方法论；同时以水量管理为主线，从水资源与社会经济和生态环境的关系 着手，建立水资源可持续利用的评价指标体系、确定评价标准和评价方法，尝试为政府 和相关管理人员提供一种全面掌握水资源可持续利用状态的动态的评价和管理方法论。 盱眙县是一个农业大县，位于淮河流域的下游，境内水系较发达，水资源丰富。整 个淮河流域沿岸有很多与盱眙县类似的县城，这些小区域的水资源开发利用和水质污染 会影响到整个淮河流域的水环境质量，进一步影响到以淮河为主要水源的地区，影响范 围较广。本文以盱眙县为例，应用提出的决策和管理方法论对盱眙县的水资源现状进行 水质和水量上的全面分析和客观评价，利用污染物的风险评价模型( 定量结构活性相 关模型) 、多目标决策支持模型( p r o m e t h e e 模型) 及水资源可持续利用评价模型( 模 糊综合评判模型) 等技术手段，针对该区域的水资源污染现状、水资源可持续利用的状 态和社会经济发展状况，提出了盱眙县实现水资源可持续利用的管理措施和对策建议。 论文研究内容如图1 2 所示。 大连理工大学博士学位论文 2 水资源可持续利用评价及管理 方法研究进展 i 。一一。一一一。一。一- 一。一- - 1 i 3 健康风险评价在淮河流域的应用 i l 塞丛銮因il 塑扬罂壁 ll 一一- q s a r 模型0 ： l 预测有机污染物的环境行为 l 萎亟圃j i li d 4 盱眙县污水处理技术的选择与评价 堕堕星盈查丝堡 查型丝垄王苎ll ： - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - - _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ 。一 - - l 一一 一叫p r o m e t h e e 决策法 评价结果的稳定性分析i ： 5 盱眙县水资源可持续利用的综合评价 一一一一一一一一一一一一一一。一一一一一一一一一一一一一1 ；曜粤乎 ；l 水资源可持续利用评价指标体系 ： 确定评价标准及权重上 ；。叫垡塑垒丝篓盒迂型鲨i i： - r - - - - - - - - - - j l - - - - - - - - - - - - - _ - 盱眙县水资源各子系统及复合l i ： 系统可持续利用的评价结果 i； ： ：一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一j ： 6 盱眙县水资源现状分析和实现可持续利 ： 用的管理对策和建议 ： f 。- - - - 一：二：二：二：- 一一- 一： ： 一叫水资源复合系统现状及问题l； ： ：广1 一二 ；i 制约可持续发展的主要冈素l ： ；_ = = 二二 二二二= _ ： i 水资源管理的措施i i ：一二：夏二一：= i ：i 水资源复合系统可持续发展的保障对策l ： i 一- l - 图1 2 本论文研究内容框图 f i g 1 2s t r u c t u r eo f t h i sr e s e a r c h 一7 一 基于环境质量的水资源可持续利用管理研究 本研究根据模型分析和系统分析等相关理论，采用实地调查、访谈等调查方法，以 规范分析和实证研究为基础，运用理论与实践相结合的方法，建立了基于人体健康的污 水处理技术和水资源可持续利用的评价方法和管理方法论。该方法论可广泛适用于流域 或区域的水资源管理，以实现水资源的可持续利用。 大连理工大学博士学位论文 2水资源可持续利用评价及管理方法研究进展 2 1 水中污染物对人体健康影响的风险评价方法 水体污染物主要来自日常生活污水、工业废水和农业污水等未经无害化处理就向水 体排放，使得一些水体的污染负荷超过了水体的净化能力，达到了危害人体健康的水平。 除人为因素外，自然因素如特殊的地质化学成分的影响也可引起水质某些成分的改变， 危害人体健康。 2 1 1水体污染引起的主要疾病及健康问题 ( 1 ) 水体中化学性污染对人体健康的影响。化学污染物将对人体健康产生以下不 良影响：致命的剧毒，导致贫血，影响肝、肾、消化系统、大脑以及生殖和发育，刺激 皮肤和眼睛，对神经和免疫系统有毒害作用，导致细胞变异和内分泌失调，提高患肿瘤 风险等【3 4 】。 ( 2 ) 水体中生物性污染对人体健康的影响。水质标准中微生物指标是衡量水质是 否安全的首要指标【3 引。病原微生物的控制是供水水质安全保障的最基础和最敏感问题。 由于饮用水被病原微生物污染所引起的介水传染病，具有影响范围广、传播速度快、爆 发性强和危害性大等特剧3 6 j ，因此介水传染病的控制是城镇供水水质安全的重点。 ( 3 ) 水中优先污染物对人体健康的危害。环境优先污染物即经过优先选择的污染 物，对人体健康的危害特别大。一般水中这类有机物是微量的，甚至是痕量的，要从人 体健康上反映，需要有个长期的过程( 2 0 - - - 3 0 年) 。目前在水中检测出的有机化学污染 物在2 2 2 1 种以上，而我们能够研究其对人体健康影响的不过数百种，这些污染物大都 来源于工业污染p 7 。 下面以二恶英为例，详细介绍对人体健康产生的危害： 二恶英在水中的溶解度为o 2 “g l ，具有高脂溶性而非水溶性，可在脂肪组织中生 物积累，浓度比周围的空气、土壤和沉淀物的含量高出几百万倍【3 8 1 。 二恶英的产生源主要是：城市垃圾、工业废弃物不充分燃烧；除草剂、杀虫剂、脱 叶剂等含氯化学物质加工和使用；造纸制浆和漂白；森林大火和火山活动等【3 9 , 4 0 】。 1 9 9 4 年美国环保局发布的“二恶英再评估”报告指出：长期低剂量二恶英暴露能导 致雄性个体生殖器官萎缩，甚至出现雌性化行为；雌性个体卵巢功能下降甚至消失；婴 儿发育迟缓，出现智力和行为能力缺陷及性别发育异常等【4 1 1 。生物化学研究认为二恶英 具有类似人体激素的作用，称为“环境激素”“毒素传递素”，非常小的剂量可以影响 和危害正常人体系统，如内分泌、免疫、神经系统等【4 2 1 。 基于环境质量的水资源可持续利用管理研究 2 1 2 我国与世界重要饮用水水质标准的比较 ( 1 ) 世界重要饮用水水质标准。目前，国际上最具有权威性和代表性的饮用水水 质标准有三部，即世界卫生组织( w h o ) 的饮用水水质准则、欧盟( e c ) 的饮 用水水质指令以及美国环保局( u s e p a ) 的国家饮用水水质标准。其他国家或地 区的饮用水标准大都以这三种标准为基础。 ( 2 ) 我国水质标准。我国现行饮用水水质标准是2 0 0 6 年颁布实施的生活饮用水 卫生标准( g b 5 7 4 9 2 0 0 6 ) ，这是对我国2 1 年未变的国家标准进行的第一次全面修订 和完善。修订的新标准主要变化有：水质检测指标由原来的3 5 项增至1 0 6 项，修订8 项，增加7 l 项，其中水质常规指标为3 8 项，消毒剂常规指标为4 项，非常规指标为6 4 项。 表2 1 我国饮用水水质标准( g b 5 7 4 9 2 0 0 6 ) 与国际三大标准的差距 t a b 2 1d i f f e r e n c e sb e t w e e nn a t i o n a la n dt h r e em a i ni n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d sf o rt h eq u a l i t yo fd r i n k i n g w a t e r ( 3 ) 我国与世界饮用水水质标准的比较 目前，我国实施的新生活饮用水卫生标准与国外饮用水水质标准项目相比，从指标 数量看基本与世界接轨，表明我国的饮用水卫生标准向前迈出了一大步；从检测项目看， 增加了大量有机污染物的毒理学指标，某些指标值的修订更加严格，这与国际上水质标 准的总体发展趋势相一致。我国修订后的标准总体上克服了以前标准中有毒有害项目偏 少、指标值不严、对感官项目重视不够、微生物项目尤其是致病原生动物检测指标过于 简单的缺点，已与国际标准较为接近，缩小了我国饮用水水质标准与国际标准的差距。 但个别指标是否符合国情还有待验证，标准的贯彻实施尚需做大量工作【4 3 1 。 大连理工大学博士学位论文 2 1 。3 健康风险评价的目的和作用 健康风险评价是把水环境污染与人体健康联系起来的一种新的评价方法，是有效控 制优先污染物污染，保障人们健康的技术依据，其目的在于估计特定环境条件下的化学 或物理因子对人体、动物或生态系统造成损害的可能性及其程度大小m ，4 引。为了使化学 品的各项控制措施得以实施，需管理部门建立一系列法规和控制标准，有一个尺度加以 衡量。这些问题的解决都需以化学品的健康风险评价所提供的科学依据为基础。 在对有毒化学物质制定用于保护人群健康的法规标准和进行风险管理时，要考虑到 许多因素，健康风险评价只是法规决策中诸多因素中的一项【4 6 。 图2 1 健康风险评价在法规决策中的作用 f i g 2 1t h ef u n c t i o no ft h eh e a l t h b a s e dr i s ka s s e s s m e n ti nr e g u l a t i o nd e c i s i o n m a k i n g 我国人体健康风险评定工作目前仍处于引进、消化和普及阶段，实际应用还有待进 一发展。近年来，一些学者应用健康风险评定方法对严重危害人体健康的环境化学物质 的危害进行了定量评估，得出了污染物危害的优先次序，为政府有关部门的决策提供了 可靠的科学依据1 4 。 2 1 4 健康风险评价方法 风险是指“遭受损害、损失的可能性”，或者定义为“不良结