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立生态环境前沿书绿水青山文章

为落实“京津冀协同发展”重大国家战略、支撑雄安新区千年大计和推进“双一流”学科建设,河北大学于2018年5月成立了雄安生态环境研究院。

3年多来,科研团队与国家、省和新区相关职能部门无缝对接,与国家级科研团队紧密协作,整建制植根雄安新区生态环境建设一线,技术主持国家水体污染控制与治理科技重大专项白洋淀项目,统筹山水林田淀海系统治理,突破了多项技术瓶颈,结合雄安新区规划建设进度和城淀建设目标,成功研发6项整装成套技术和17项关键技术,支撑府河河口湿地水质净化工程等8项示范工程,通过贯通一条廊道、修复一片淀泊,推动淀区水质逐年向好,有效支撑白洋淀水质稳定保持在Ⅲ-Ⅳ类的规划目标,科研成果参加国家“十三五”科技创新成就展,初步形成了河北大学服务雄安新区生态环境建设的“双一流”学科建设特色。

科研团队围绕雄安新区及京津冀生态环境建设战略目标和发展需求,着眼国际前沿,与雄安新区生态环境局、中国雄安集团有限公司等单位合作,在白洋淀腹地建立综合性野外科学研究观测站。

团队成员系统研究了白洋淀内源污染物赋存状态、传输过程和运移机制等环境行为,明晰沉积物污染的“源”“汇”特征,阐明污染物与沉积物、水生植物和功能微生物等的微界面作用过程;研究白洋淀沉积物污染削减与底栖生态系统修复方法、近自然湿地生态系统重构方法和水环境安全保障技术模式,为白洋淀水生态环境质量的改善提供理论和技术支撑。

目前,观测站位于雄安新区安新县圈头乡桥东村,实验室面积约1000平方米,建有人工湿地中试实验装置10套、淀中村生态公厕1座、淀中村污水处理装置3套、尾水人工湿地公园约30亩、近自然湿地修复试验区约300亩,现已成为河北大学开展科学研究、学术交流、人才培养和服务新区的特色基地。

针对淀中村的实际需求,科研团队将淀中村生活污染治理、淀泊风光提升与乡愁文化有机结合,并与中国科学院生态环境研究中心等单位合作,开发了耦合臭氧微纳米气泡的气水冲节水便器,构建了源分离公厕,粪污较常规水冲厕所浓缩5~6倍;突破粪污颗粒界面调理强化脱水技术瓶颈,研发了浓缩粪污高效絮凝、快速机械脱水、低温热力干化技术,使粪污含水率由95%以上降低到50%以下。

此外,研究团队还研发了微生物菌剂强化常规脱氮除磷和基于硫磺/菱铁矿复合填料的近自然湿地生态修复技术,建设了淀中村污染治理超净排放样板工程,构建入淀生态屏障,使排放水质由一级A提升至地表水准Ⅲ类。

为有效控制芦苇等水生植物代谢产物及凋亡腐烂对白洋淀水质的不利影响,科研团队研发了基于芦苇高值化利用的“收割存储初级产品高值产品”全产业链关键技术,制定了芦苇收割储运技术规范,改进了芦苇粉碎装置,提高了芦苇粉生产效率,对芦苇初级产品(主要指芦苇基生物质复配颗粒,每吨芦苇可产出0.8吨成品,成本1000元)进行了改进,开发了具有阻燃功能的温控电热苇编品(阻燃等级达到2级)、芦苇基木塑制品、芦苇基可降解薄膜(优于木塑制品国家标准)等高值产品,并开展了工程示范,进行产业化推广,已经取得了良好的经济效益。目前,芦苇基木塑制品等相关产品已经在白洋淀廊道修复和圈头湿地公园建设中应用。

此外,研究团队还依托安新县芦苇试验性平衡收割项目(2019年)和雄县芦苇平衡收割项目(2020年),完成淀区芦苇收割4.2万亩;收割区域水体透明度提升,总氮和化学需氧量浓度均低于未收割区(下降约20%),芦苇收割对淀区水体水质的改善起到了重要促进作用。

受生态环境部等相关部门委托,研究团队还全面参与了《白洋淀生态环境治理和保护条例》《国家生态文明试验区(雄安新区)实施方案》《河北雄安新区淀水林田草生态保护与修复工程实施方案》《白洋淀流域治理实施方案(20182020年)》《河北雄安新区建设期生态环保工作方案》《雄安新区白洋淀综合整治攻坚行动实施方案》《白洋淀生态清淤全面治理实施方案》《白洋淀水质限期达标方案》《白洋淀典型村落水环境综合整治工作方案》等一系列雄安新区生态环境管理政策的技术咨询工作。

此外,受新区生态环境管理部门委托,研究团队还组织开展了多期生态环境管理专项工作营或工作会战,参与编制《河北雄安新区淀水林田草生态保护与修复工程实施方案(2018~2021 年)》《雄安新区及白洋淀流域2018年生态环境治理工作方案》《河北雄安新区农村生活污水治理行动计划》《白洋淀清淤试点方案》《安新县芦苇平衡收割实施方案》《雄县芦苇平衡收割实施方案》《雄安新区纳污坑塘整治情况调研报告》《雄安新区唐河污水库周边水土污染问题和修复治理报告》《淀中村污水处理成效调研报告》《“十四五”雄安新区水生态环境保护要点》《白洋淀增设省控监测点位技术报告》《雄安新区白洋淀全域监测项目方案》等18项管理支撑成果,并参加了20多个新区生态环境治理工程项目的技术评审。

在工作中,研究团队紧紧围绕白洋淀流域污染治理和淀区水质改善这一目标,统筹入淀污染削减和淀区内源污染治理,支撑开展流域控源、截污、治河和淀区生态治理。

相关工作聚焦《白洋淀生态环境治理和保护规划(20182035年)》中重点领域、重点区域、重点问题,全面支撑城市水污染治理、农村与农业面源污染控制、生态空间治理等雄安新区生态治理重点任务中的8项重点工程,支撑淀区水质持续向好,保障淀区考核断面水质达标,对华北乃至全国的水生态环境建设项目具有重要的示范和借鉴作用。

经过研究团队的共同努力,白洋淀大清河生态廊道被国家水体污染控制与治理科技重大专项认定为二级标志性成果,并被纳入了《京津冀区域水污染控制与治理成套技术综合调控示范标志性成果》研究报告。

此外,北方大型近自然湿地系统构建和水质提升成套技术、基于精准识别与监测预警的京津冀地下水污染风险防治等技术成果被纳入京津冀标志性成果成套技术;生态廊道构建指标体系和指标阈值等成果对“河流生态廊道理念与构建技术框架”和“白洋淀大清河生态廊道贯通综合示范”等两项成果的理论构建、技术实践起到了重要支撑作用。

2021年10月21~27日,国家“十三五”科技创新成就展在北京开幕,该展览以“创新驱动发展 迈向科技强国”为主题,集中展示“十三五”以来,全党全国贯彻落实以习同志为核心的党中央关于科技创新的一系列重大决策部署取得的重大科技成果。白洋淀大清河生态廊道和府河河口湿地水质净化工程等成果参加了此次创新成就展。

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