——记国家重大水专项清潩河课题负责人于鲁冀教授及其团队
　　
本刊记者  王 辉  刘 贺

　　
　　
　　“50年代淘米洗菜，60年代洗衣灌溉，70年代水质变坏，80年代鱼虾绝代，90年代身心受害”，一首歌谣唱出了淮河水质的变迁。作为河南省的母亲河之一，淮河的健康状况堪忧。
　　痼疾加身，淮河要如何治理？治水者们剑指沙颍河，提出“欲治淮河，必先治沙颍河”。尤其到“十二五”期间，国家重大水专项淮河项目的4个综合示范区课题中，3个都在沙颍河流域。
　　郑州大学水利与环境学院教授于鲁冀也认同这一点，从2014年起，他领衔的国家重大水专项清?河课题团队，针对沙颍河水系中最主要、最典型的支流之一——清?河，着手开展起立项研究工作。
　　
三位一体，打造特色治水路线
　　
　　于鲁冀与“国家重大水专项”渊源颇深。自“十一五”国家实施水体污染控制与治理专项以来，在河南省环境保护厅的组织领导下，他始终参与淮河项目立项调研、科技需求、课题设置等全过程的研究及协调工作。在课题实施期间，于鲁冀担任了河南省水专项管理办公室技术组组长，尽力尽责保障了“十一五”涉豫课题任务和财务的顺利验收，水专项课题在河南省的实施，培养了一批优秀的水污染控制治理人才，为河南省水环境管理及水污染控制提供了有力的科学技术支撑。同时他参与了生态补偿、水生态功能分区、贾鲁河生态净化等“十一五”水专项课题研究工作。“十二五”期间又承担了“淮河流域（河南段）水生态修复技术研究与示范子课题”等研究内容。这些积累，为他后来主持清?河课题奠定了良好的基础。
　　“清?河天然径流匮乏，人工干扰严重，工业化、城镇化带来的污染排放和集约化农业面源污染叠加，具有典型混合型污染河流的特点，且流域内社会经济发展带来的环境问题与人民日益增长的美好生活需求之间的矛盾日益突出。”在他看来，这些问题也是淮河流域，甚至我国整个北方基流匮乏地区水系的通病，一旦被破解，不仅是清?河的福音，也将为淮河、乃至整个北方地区河流治理做出重要的示范作用。
　　清?河课题，全称“清?河流域水环境质量整体提升与功能恢复关键技术集成研究与综合示范课题”，由郑州大学牵头承担，于鲁冀作为课题负责人，南京大学、北京林业大学、环境保护部华南研究所等单位共同参与研究。清?河课题组将清?河治理目标聚焦在水环境质量整体提升和水环境功能恢复上，并针对“水质”—“水量”—“水生态”—“水管理”四大方面关键问题，提出了独具特色的“点—线—面—管”小流域综合治理创新模式。
　　清?河课题中所谓“点”指的是产业集聚区，“线”为河道/河岸带，“面”则指向农田面源，从这3个角度出发，于鲁冀希望能够在实现水质目标管理“管”的同时，形成治理空间上的三位一体。
　　
　　“点”——产业集聚区污染系统治理
　　清?河流域分布着诸如造纸、档发等高耗水及排污量大的企业，并呈现出产业聚集状态，所产生的混合废水具有“一多（污染物种类多）二高（高COD、高氨氮）三低（碳氮比低、可生化性低、水质水量稳定性低）”的特点，要治理，关键在控源减排，难在生物处理脱氮。
　　2015年起，于鲁冀率领课题团队致力于废水的控源减排与深度处理技术研究，提出从企业厂内节水、再生水回用到产业集聚区/工业园区废水梯级循环利用源头控污方案；经过两年多的现场研究，终于研发了强化硝化深度除氨技术，克服了传统生化工艺脱氮难等缺点，突破了生物法在低C/N混合废水高效脱氮应用中的瓶颈。
　　“十二五”末以来，随着环保形势日趋严格，流域水环境质量改善面临更大压力，针对清?河流域的实际问题，许昌市相继实施了《清?河流域水污染物排放标准》等文件，对直排入清?河的废污水水质提出了更高要求，《河南省水环境功能区划》更是明确要求清?河重点河段水质达到地表水IV类。为此，清?河课题组专注于研发高氨氮外排尾水人工湿地生态深度净化技术，实现了生态湿地同步脱氮除磷，满足了入河水质要求。
　　目前，团队研发的关键和集成技术应用于日处理量3万吨的屯南污水处理厂、日处理量6万吨的杜村寺湿地等多项示范工程，并在长葛清源污水厂建设和关庄湿地、清泥河湿地工艺改造中发挥了引领作用，处理效果和运行成本大大优于常规处理工艺。
　　
　　“线”——河流环境流量调控与生态水系构建
　　多年来，清?河流域人均水资源量仅为140m3，远低于全国平均水平，水资源严重匮乏。而由于流经城市高度的闸坝调控和景观需求，干流及主要支流完全丧失自然属性，蓄而不流，纵向连通性基本丧失，再加上外调水、污水处理厂排水的强度干预，流域“自然—社会”二元水循环模式突出。
　　为此，课题组提出了一套以保障环境流量为目标、水源优化配置为基础的河湖水系环境流量调控模式：基于河流主导功能定位及水质需求，分区界定了环境流量组成并提出了环境流量目标，提出一系列水资源优化调配方案集，实现了“水源—河段—节点”的配置结果；创新性地提出河网综合连通性指数法（CCI），优化了强干扰流域复杂闸坝系统，提出了定期换水与常年循环模式相结合的强人工干扰流域环境流量调控方案。
　　该研究成果为建设动态水循环和健康发展的清?河流域水系奠定了基础，在专家咨询中得到了中国水利水电研究院等国内相关领域知名专家一致认可。河南省政府参事室应用该成果提出的《关于我省水环境质量情况及改善河流水质》的建议，获得河南省谢伏瞻书记的亲自批示，并应用到河南省水十条及水污染防治攻坚方案等政府文件中，极大推进了河南省水环境质量改善工作，对水资源匮乏区域具有重要的应用示范意义。
　　缓解河道污染、保障河道流量，只是环境流量调控模式的一重好处。要知道，清?河河道水源极其复杂，外调水源（黄河水、北汝河水等）、生活污水、工业废水以及面源污染的共同汇入，使其河流水生态系统脆弱，自净等功能得不到稳定发挥。该模式提升了河湖水系的水动力，为水体自净功能的提升奠定了基础。
　　于鲁冀认为要实现水生态系统的完整性，就要扎扎实实地走好“水质改善、功能恢复、回归自然”3个阶段。针对水体功能的提升，他带领清?河课题组研发了新型高效脱氮生态净水基质，并集成了用于城市河道水体原位生物生态修复技术体系，通过多类型近自然河岸缓冲带构建等一系列技术，有效去除水体中有机污染物质、氮、磷等，为河流水生生物的恢复提供了必备的生存条件；在水质得到稳定保障后，进一步研发了微生境改善技术及不同模式的水生生物功能群（水生植物—底栖生物）的生物配置与组合技术，创造了多样化的生物栖息生境。
　　利用城市河道水体原位生物生态修复集成技术体系，团队实现了清?河流域水体污染物的大幅削减（COD20%～30%，氨氮30%～40%，总磷20%～30%），使之成为IV～V类具备水环境功能的水体，实现了河流生态系统物种多样性的提升以及自净功能的发挥，可提高河流开发利用率30%～40%。于鲁冀对水环境保护“三阶段”高瞻远瞩的定位，为清?河流域河道生态强化净化及功能恢复提出了努力的目标，使清?河流域所在的许昌市成为河南省河流生态净化及功能恢复的引领者，也为北方城市河流的生态净化与修复提供了可示范、推广的典范。
　　
　　“面”——高度集约化农田氮污染源控制
　　清?河流域位于我国粮食的主产和核心增产区，集约化农业生产中大量使用氮肥极易造成流域水体氮污染，针对这种面源污染问题，于鲁冀带领课题组利用全过程控制理论，试图走出一条“源头减负—过程生态拦截—末端消纳净化”的路子。
　　通过研究基流和降雨径流中氮输出的规律及发生机理，团队建立了小流域尺度氮的收支模型，将地表径流氮素输出通量定量化，从而实现了农田氮流失对水质影响的评价和预测。在氮素流失机理研究基础上，团队研发了一种可增加土壤中有机质含量、促进土壤以碳固氮、减少氮素挥发、提高氮肥利用效率的土壤氮素固持载体，并筛选得到了一种酶活性较高且降解速率较高的纤维素降解真菌，提高了还田秸秆降解速率，减少了氮肥施用量，有效实现了氮素源头减负的目的。通过建设高强度预制联锁自嵌块组成柔性护坡系统，利用岸坡、沟渠、河道净化等生态资源，形成沟渠—多阶湿地农田径流氮磷拦截技术，强化了流失氮素的生态阻控和净化，最终形成了一套“节氮—增效—控污”高度集约化农田氮污染控制技术体系。
　　以此为基础，为确保氮素全过程控制过程的有效实施，课题组结合农田管理的实际需求构建了一套农田清洁种植管理模式，在应用“节氮—增效—控污”农田氮污染控制新技术的同时，进一步从管理上加强农田氮污染的入河控制，使得农田地表径流最终进入河道的污染负荷有效降低。整套技术模式应用示范于许昌清?河流域的石梁河小流域，覆盖面积达5000亩。
　　
　　“管”——以水质目标管理为核心的流域综合管理
　　点、线、面源治理措施的推进，离不开一个“管”字，即以水环境质量改善为核心的水质目标管理。要做好水质目标管理，就要打破“一亩三分地”的思维定式，从多目标、多部门协同管理入手。
　　在对清?河流域进行了深入、详尽的调研后，在清?河流域水文资料缺失的条件下，团队利用耦合水动力水质模型构建了适用于北方小流域缺资料地区动态水环境容量核定技术，为流域实现动态水质目标管理提供了技术支撑，有利于促进流域水环境容量资源的优化高效利用；基于协同理论和研究范式开展多目标多部门协同管理机制研究，丰富并完善了水环境协同管理机制内涵，构建了多部门协同管理框架；以水质目标管理为核心，集成动态环境容量核定、多部门协同管理框架等，构建形成以水环境质量改善为核心的多目标多部门协同管理技术体系，以期打破部门壁垒，促进部门间资源整合，通过发挥部门协同效力，推动清?河流域的“联动—响应—决策”动态管理，促进清?河流域水环境质量提升与功能恢复。
　　目前，于鲁冀带领课题组正在凝练适用于小流域的水质目标管理技术指南，期望通过技术指南，为清?河流域乃至同类型小流域水环境质量整体提升与功能恢复提供技术支持。
　　“山水林田湖是一个生命共同体”，“点—线—面—管”流域水环境综合治理模式就是脱胎于此。它立足于北方地区的流域污染特征，要考虑流域水生态系统的整体性，统筹流域水资源、水环境和水生态，协同岸上和水中，既丰富完善了淮河项目水专项成果，推动清?河焕然一新，也成为一个极具推广性的成功示范模式。
　　
矢志不渝，倾其全力致于环保
　　
　　见到于鲁冀时，正值他率队进京汇报清?河课题研究成果之一环境流量调控技术进展。“每出一个成果，都要组织相关权威专家来论证，从前期的过程中就来控制成果的质量以及是否具有示范性和推广性等。”课题组成员梁亦欣这样介绍于鲁冀的要求。
　　严谨认真、精益求精，这是于鲁冀的风格，也是清?河课题研究团队的作风。《清?河课题管理办法》出台后，于鲁冀郑重告诉课题组每一位成员一定要严格执行课题阶段计划与总结制度，各子课题每月向课题组提交当月总结和下月计划，每季度向课题组汇报季度研究成果。“月总结、季汇报”，看起来麻烦，却实打实地保障了课题的顺利进行。路要走扎实，心要望长远，如此，他们才能从清?河课题一开始就放眼到“十三五”淮河项目和河南省及许昌市经济社会发展战略需求；也是如此，他们才能在多年的环保工作中坐住冷板凳，稳步前行。
　　
　　水环境管理及规划，为河流变清护驾
　　于鲁冀早年偏重于水体污染控制及环境影响评价研究，完成了多个国家级、省级重点项目水污染治理工程及环境影响评价等，逐渐形成了“致于环保、精于专业、勇于创新、诚于服务”的环保理念，为河南省环境保护工作做出了贡献。期间，他逐渐认识到环境问题本身就是由发展而来的，是自然、社会、经济多种系统相互作用形成的复合性问题，水环境污染也是如此，要治理必须坚持管、治结合多手段协同，而做好环境管理、环境经济政策及环境规划等的顶层设计是进行环境管理的最为有力的武器。
　　以此为核心，于鲁冀带领他的研究团队主持完成了国家“十一五”“十二五”重大水专项政策主题生态补偿、排污权有偿使用子课题等一系列省部级环境经济政策课题，在生态补偿机制、总量预算管理、排污权有偿使用等环境经济政策方面取得了相关研究成果，受到地方政府的充分肯定，并在相关政府部门管理决策中得到应用。
　　同时，他的研究团队紧跟河南省环保需求，作为主要的技术支撑团队相继完成了河南省“水十条”—河南省碧水工程行动计划（水污染防治工作方案）、河南省“1+2+9”水污染防治攻坚方案中省辖淮河、海河、黄河和长江四大流域水污染防治攻坚方案的制定，完成了河南省辖海河、惠济河、洪河等7项流域水污染物排放标准或技术规范，完成了河南省以及郑州、许昌等“十三五”生态环境规划、水污染防治规划等50余项，开展了河南省流域水污染自动监控管理系统决策分析等研究，为河南省水污染防治和水环境质量管理决策提供了技术支撑。
　　近年来，于鲁冀带领他的研究团队所取得的研究成果，有力支撑了河南省水环境保护工作，多次受到河南省、市政府及环保部门的赞誉。先后获得河南省科技进步奖二等奖1项、三等奖4项，获河南省环境保护科技进步奖5项（一等奖3项）；出版专著4部，发表专业学术论文80余篇，获得发明专利20余项。
　　
　　流域水环境治理与修复，为河流变清治本
　　水生态修复与污染控制，也是于鲁冀团队的重要研究内容。多年来，他们所研究的生态基质、强化脱氮、环境流量调控等产品/技术在新密双洎河湿地、长葛小洪河湿地、许昌清?河整治等工程中得到了应用，产生了良好的生态效益。
　　“十五”期间，于鲁冀带领团队在双洎河调研，看到两岸遍布着136家规模不一的造纸厂。这些造纸厂所产生的废水并非未经过污水设施处理，但尴尬的是，国家规定经过污水处理厂处理后排水的COD不能超过50毫克每升，可对河道最低要求却是Ⅴ类水要达到40。这种落差要如何去消弭？于鲁冀想了一个法子，就地利用河床做一个高效脱氮的生态湿地，作为工业排水汇入河道之前的“过滤器”。
　　人工湿地不是于鲁冀团队的原创，他们的最大贡献在于将异位净化变成了高效原位净化。通俗地说，就是让河水顺着河道走的过程中“顺便”进行强化净化。但长时间截断河水进行污水处理太不现实，河道中分段设置的净化装置截住水流时间太短，处理效果又不明显。他们希望能够通过强化生物作用来实现高效原位净化，如构建复合悬浮生态岛等原位净化设施、开发新型高效脱氮生态基质、寻找具有高效净化作用的微生物等，同时通过生态丁坝、深槽—浅滩等微生境改善技术实现河道局部环境的调整，以满足生物生长所需，实现水生态环境发展的良性循环。
　　采访中，于鲁冀一再强调团队，目前，他的团队中拥有专职技术研究人员60余人，硕士以上学历人员占70%，专业背景涉及环境经济、环境工程、环境科学、生态学、水力学、地理信息等多种学科，形成了全方位、多层次、多渠道人才队伍建设的格局，实现了优秀人才与创新团队的协调发展。
　　“科研人员孤军奋战的时代已经一去不复返了。”于鲁冀深知这一点，在加强创新团队建设的同时，他还积极与国内外交流合作，竭尽全力为团队的成长创造更广阔的空间，更好地去实践他们共同的环保理想。