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城市饮用水水质督察技术体系构建与应用

2016年1月15日 2,771 0

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项目名称

城市饮用水水质督察技术体系构建与应用

项目简介

项目属于环境科学技术领域，为社会公益类项目。

经十多年的研究实践和协同创新，在饮用水水质督察理论、技术、方法及相关材料研制等方面取得重大突破，构建了城市饮用水水质督察技术体系，为实现“从水源地到水龙头全过程监管”提供了强有力的科技支撑，为保障饮水安全“让人民群众喝上放心水”做出了重大贡献。

1、项目研究背景

快速工业化、城镇化和市场化，使我国城市饮用水安全面临多重挑战：一是水环境污染严重，饮用水源水质总体呈下降趋势，突发性污染事故频发；二是按照全面建设小康社会要求，饮用水水质标准大幅提高，现有供水设施不相适应甚至存在隐患；三是供水行业市场化、经营主体多元化改革，使既有管理模式和措施“失灵”。亟待建立适合我国国情的饮用水安全监管制度，尤其是支撑制度实施的督察技术体系。

2、主要创新成果

（1）创设了我国城市饮用水水质督察理论。参照国外先进理念，借鉴管制经济学原理，结合我国城市供水水质管理现状，在水质督察理论方法、监测标准、评估流程、实施模式、运行保障等方面取得重要研究突破，引导和推动了水质督察从研究、试点到推广、形成制度、完善技术体系的创新发展，建立了我国水质督察理论并实现了制度化、业务化运行。

（2）突破了饮用水水质督察关键技术方法。针对供水系统水源、设施和管理存在的水质风险及协同作用，研发现场快速监测、在线监测预警和实验室高通量检测关键技术和标准化方法，规范了水质督察要素筛查、水质风险定级和问题归因评价方法，开发了供水系统全流程水质安全评价、监测预警和应急保障成套技术，为管控系统风险和保障水质安全提供了技术支撑。

（3）研制了饮用水水质监测专用标准物质。突破了强制监测必需但国内缺失的土臭素等11种国家标准物质的合成、纯化及批量制备技术，实现了水质检测关键设备国产化，填补了多项国内技术空白，打破了国际技术封锁和价格垄断，建立了国产化的配套供给基地和集成化的水质监测技术验证推广平台，为城市供水“三位一体”水质监测预警体系建设提供了技术保障和基础性支撑。

3、成果应用情况

（1）项目成果直接促进了我国城市供水水质督察制度的建立和能力建设，成为全国及各地组织年度水质督察的技术依据，连续实施11年的全国城市供水水质督察有力促进了供水安全，水质达标率从2009年58%提高到2015年90%以上。

（2）首次查清了全国2290个市（县城）约4500个水厂的工艺设施状况和水质问题，并提出了一揽子对策措施，包括供水设施改造及应急能力建设行动计划、对近500个水厂的整改通报和复查等。

（3）相关成果已纳入国家专项规划、标准规范、行业技术政策和国家应急供水救援能力建设项目，并为抗震救灾、突发事故等应急供水、水质信息公开等提供了技术保障。

项目获得发明专利授权20项、软件著作权24项、标准规范6部、技术指南2部、专著2部、论文216篇，相关技术成果分获省部级科技奖5项（一等奖3项、二等奖2项）。

客观评价

1.创设了我国城市饮用水水质督察理论、制度

建设部总规划师陈晓丽指出：“城市供水管理面对新形势的挑战，仅用传统的思维观念和管理方式已经不能适应新的形势要求。要……发展和逐步完善城市供水水质管理新体制、新模式和新制度，逐步建立起城市供水水质安全保障体系。这正是我们要研究和建立中国城市供水水质督察体系的初衷和目的”（建设部总规划师陈晓丽指出——建立中国城市供水水质督察体系要解决七大问题，《城市规划通讯》，2002年第21期）；建设部城建司副司长张悦：“按照强化政府市场监管职能的要求，在北京、深圳、乌鲁木齐等城市开展了实施城镇供水水质督察的试点工作，这些工作都取得了很好的成就和阶段性的成果”（在城市供水水质管理工作会议暨2005年国家城市供水水质监测网年会上的讲话，《城镇供水》，2005年第3期）。

2.水质监测技术整体达到国际先进水平

《城市供水水质标准检验方法》对62项水质指标的实验室检测方法进行了标准化，《城镇供水水质在线监测技术规程》重点规定了13种水质指标在线监测仪的性能参数、设备安装、运行维护、数据管理和质量控制的技术要求，建立了40种有机污染物的紫外、近红外、三维荧光光谱的标准普库并开发了基于特征向量聚类分析的光谱识别技术；多层次高灵敏饮用水水质检测关键技术，“研发并优化了高效低耗样品预处理、全自动高通量检测、生物/毒理学分析、在线预警监测、现场快速识别等关键技术。在多通道大体积水样富集预处理，基于毒理学方法的饮用水水质毒性综合评估技术体系，泌毒蓝藻、嗜肺军团菌及两虫的PCR快速检测。项目整体达到国际先进水平，在线技术设备综合比选平台达到国际领先水平”（鲁科成鉴委托字[2011]第1386号）；城市供水水质监测评价业务化管理系统，“开发了包括水源、水厂和管网整个供水环节的数据管理、水质预警评价为一体的供水水质监测评价业务化管理系统，实现了多源异构水质数据的统一管理。实现了实验室检测、在线预警监测、应急流动监测数据三位一体的统一管理，具有城市供水水质的综合评价、水质风险识别、污染物的迁移转化规律可视化和水质污染应急模拟与预警等功能。该系统实现了对供水全过程的水质评价与预警，整体上达到国际先进水平”（济科鉴字[2011]第239号）。

3．水质监测预警技术优于国内外同类技术

首次提出了基于事件驱动和风险评估的水质安全预警控制技术体系，突破了水质安全评价、水质组合预测、水质事件检测、动态风险预警等系列关键技术；首次提出了包括126项水质指标的饮用水水质安全指标体系和基于水厂工艺处理能力的原水水质安全评价关键技术，研发了可综合考虑水质状况、水厂工艺和调度能力等因素的全流程水质安全评价系统；首次提出了突发水质事件动态风险预警方法，自主研发了基于不确定性原理的多种预测算法，集成了支持多任务运行的突发水质污染事故模拟仿真服务系统由吴澄院士、王浩院士、庄松林院士等专家组成的鉴定委员会认为：“水质安全评价及预警关键技术研究与应用，项目成果具有普适性和可扩展性，整体上达到国际先进水平，在预警系统集成、全流程水质评价、动态风险预警方面达到国际领先水平”（浙技协鉴字[2015]第54号）。

4．水质监测关键材料设备研制实现技术突破及国产化

成功研制了饮用水检测用有机类11种国家标准物质（62个特性量），包含饮用水检测最为广泛使用的苯系物、有机氯农药、挥发性卤代烃、酚系物等混合溶液标准物质，覆盖了GB5749-2006中新增有机污染物指标的82%，其中3种为国际首次研制，7种为国内首次研制，3项校准和测量能力（CMC）作为国际互认的计量标准，发布在国际计量局（BIPM）关键比对数据库中；成功研制了发光菌法在线水质综合毒性监测仪、免试剂多参数在线水质分析系统等多种新型水质在线监测预警仪器及装备，实现了产业化（浙技协鉴字[2015]第54号）。

5．城市饮用水水质督察技术体系作用显著

完成了城市供水水质督察技术、水质督察检测资源化配置、供水水质现场检测方法等研究，开发了22种挥发性有机物的现场快速检测方法，编制了《城市供水水质督察技术指南》、《城市供水水质监测机构质控考核办法》、《城镇供水水质现场快速检测技术规程》、《城镇供水水质应急监测技术规范》、《城镇供水水质在线监测系统技术规范》等，在支撑各级政府水质督察工作中的作用显著（课题验收意见）。

推广应用情况

项目整体技术在北京、天津、山东、四川、辽宁、江苏、河北及济南、深圳、东莞等10个省（直辖市、市）得到全面应用。

有关水质监测能力建设的规划建议，已纳入住房城乡建设部、国家发展改革委组织编制的《全国城镇供水设施改造与建设“十二五”规划及2020年远景目标》。

项目组主要成员参与修订了《城市供水水质管理规定》，项目成果“水质督察条例”建议稿有关水质督察制度的内容为该规范性文件所采纳。

城镇供水水质标准检验方法共新增加氰化物等62项指标的32个检验方法，自2011年以来，被建设部城市供水水质监测中心、国家城市供水水质监测网佛山监测站、大连监测站等40个监测机构应用，并通过国家认监委的资质认定。

项目实施过程中，通过水质督察的推动，以及项目相关技术合作研发、参与验证、研讨、培训等多种形式，促进和推广应用了水质监测先进技术方法，带动了水质监测能力快速提升。在建设（城市供水）系统，具备《生活饮用水卫生标准》（GB5747-2006）全部106项水质指标监测能力的监测机构，由2009年的不足10家增加到2015年底的近100家。

首次查清了我国2290个市（县城）约4500个公共水厂的工艺设施状况和水质问题，并对近500个水厂进行整改通报和复查，有力促进了水质安全保障工作。

在2008年“5.12”汶川地震救援重建中，为主动预防介水流行病，应用快速检测技术对45个重灾市（区县）开展了为期两个多月的水质监测；在2013年4月芦山地震救援中，应用应急快速检测和依靠应急保障系统，为确保芦山县城10多万人的应急供水和安全饮水发挥了重要作用。在此过程中，项目组主要成员参与了现场监测和指导工作。

主要知识产权证明目录

序号	知识产权类别	知识产权具体名称	国家（地区）	授权号	授权日期	证书编号	权利人	发明人	发明专利有效状态
1	发明	一种突发性水质污染事故模拟仿真及可视化服务系统	中国	ZL201210141601.5	2015/4/15	第1632136号	浙江大学	侯迪波；郭诚；张光新；黄平捷等	有效
2	发明	一种采用发光菌毒性试验准确检测水质毒性的方法	中国	ZL 201010580823.8	2012/9/5	第1038767号	济南市供排水监测中心	贾瑞宝；宋艳；马中雨；孙韶华	有效
3	发明	一种土臭素的合成方法	中国	ZL 201210517282.3	2014/8/6	第1456890号	中国计量科学研究院	马康；苏福海；何亚娟；袁家龙等	有效
4	发明	应用于水质应急监测的遥控立体采样系统及采样方法	中国	ZL 201210444479.9	2012/9/5	第1533499号	浙江大学	张光新；鲁天龙；侯迪波；黄平捷等	有效
5	发明	一种双水源供水循环管网水质综合模拟试验系统	中国	201110131238.4	2013/4/10	CN102289979 B (授权公告号)	浙江大学	王靖华；王大伟；柳景青；李聪；张土乔	有效
6	发明	一种定量检测水质毒性的方法	中国	ZL 201010580821.9	2012/8/22	第1027872号	济南市供排水监测中心	贾瑞宝；宋艳；孙韶华	有效
7	发明	一种以铬离子为标准毒性物质评价水质健康风险的方法	中国	201110022429.7	2014/6/11	CN102175828 B(授权公告号)	济南市供排水监测中心	贾瑞宝；孙韶华；宋艳；李力	有效
8	发明	一种水质预测系统的数据预处理方法	中国	ZL 201110460181.2	2011/12/31	第1433954号	浙江大学	姚亚；王保良；黄志尧等	有效
9	发明	一种有机污染物的富集纯化方法	中国	ZL 200810015353.3	2009/11/11	第569081号	济南市供排水监测中心	贾瑞宝；孙韶华；陈家全等	有效
10	发明	基于重组大肠杆菌SOS效应的水质遗传毒性检测方法	中国	ZL 201110022476.1	2012/10/31	第1068594号	济南市供排水监测中心	李力；贾瑞宝；孙韶华；宋艳	有效
11	软件著作权	基于支持向量机和神经网络的水质预测监控软件V1.0	中国	2011SR001395	2010/10/2	软著登字第0265069号	浙江大学	王保良、夏宇庆、冀海峰等	有效
12	软件著作权	水质安全评价系统软件V1.0	中国	2011SR001632	2010/10/20	软著登字第0265306号	浙江大学	张龙；杨江；冀海峰；侯迪波；张光新；张宏建	有效
13	软件著作权	城市饮用水水质预警系统V1.0	中国	2011SR063834	2010/7/1	软著登字第0327508号	浙江大学	---	有效
14	软件著作权	藻类水华智能预警模型软件V1.0	中国	2011SR001521	2010/10/12	软著登字第0265195号	浙江大学	张宏建；黄浙丰；周洪亮等	有效
15	软件著作权	水质预警分析计算服务系统V1.0	中国	2011SR063818	2011/7/1	软著登字第0327492号	浙江大学	---	有效
16	软件著作权	基于云服务的突发水质事件仿真系统V1.0	中国	2011SR063725	2011/7/1	软著登字第0327399号	浙江大学	---	有效
17	软件著作权	支持实时数据库及关系数据库的通用水质数据采集系统V1.0	中国	2011SR063815	2011/7/1	软著登字第0327489号	浙江大学	---	有效
18	软件著作权	基于Web的突发水质事件模拟仿真服务软件V1.0	中国	2011SR063728	2011/7/1	软著登字第0327402号	浙江大学	---	有效
19	软件著作权	城市供水水质数据上报系统V1.0	中国	2011SR010681	2009/5/8	软著登字第0274355号	中国城市规划设计研究院	---	有效

主要完成人情况

姓名	排名	技术职称	工作单位	对项目主要贡献	曾获省级以上奖励情况
邵益生	1	研究员	中国城市规划设计研究院	总体方案设计，并主持“中国城市供水水质督察体系”和“饮用水水质监控预警及应急技术研究与示范”项目研究	获省部级以上奖励8项
宋兰合	2	高工	中国城市规划设计研究院	实施方案设计，并主持“饮用水水质监控预警及应急技术研究与示范项目”的实施	获省部级以上奖励6项
贾瑞宝	3	研究员	济南市供排水监测中心	主持“黄河下游地区饮用水安全保障技术研究与综合示范”课题研究	获省部级以上奖励6项
张宏建	4	教授	浙江大学	主持“水质安全评价及预警关键技术研究与示范”课题研究	获省部级以上奖励2项
李琳	5	教高	中国城市规划设计研究院	主持“城市饮用水水质督察技术体系构建与应用示范”课题研究	获省部级以上奖励2项
何琴	6	高工	中国城市规划设计研究院	主持“水质监测关键技术及标准化研究与示范”课题研究	获省部级以上奖励1项
周长青	7	高工	中国城市规划设计研究院	主持“水质监测材料设备研发与国产化”课题研究	获省部级以上奖励3项
马康	8	副研究员	中国计量科学研究院	项目骨干	获省部级以上奖励6项
林爱武	9	高工	北京市自来水集团有限责任公司	项目骨干	获省部级以上奖励1项
顾薇娜	10	高工	中国城市规划设计研究院	项目骨干	获省部级以上奖励2项
桂萍	11	研究员	中国城市规划设计研究院	项目骨干	获省部级以上奖励7项
张光新	12	教授	浙江大学	项目骨干	获省部级以上奖励2项
孙韶华	13	研究员	济南市供排水监测中心	项目骨干	获省部级以上奖励6项
侯迪波	14	副教授	浙江大学	项目骨干	获省部级以上奖励1项
王明泉	15	工程师	济南市供排水监测中心	项目骨干	获省部级以上奖励1项
梁涛	16	副研究员	中国城市规划设计研究院	项目骨干	获省部级以上奖励1项
黄平捷	17	副教授	浙江大学	项目骨干	获省部级以上奖励1项
李宗来	18	副研究员	中国城市规划设计研究院	项目骨干	---
吴学峰	19	高工	中国城市规划设计研究院	项目骨干	获省部级以上奖励2项
蒋艳灵	20	高工	中国城市规划设计研究院	项目骨干	---

主要完成单位及创新推广贡献

主要完成单位情况
单位名称	排名	对项目创新和推广应用的主要贡献
中国城市规划设计研究院	1	水质督察理论、制度、机制创新，数据质量保证、风险定量分级、风险归因评价、水质监测技术、监测数据整合等关键技术突破，应急保障能力建设项目设计、实施，技术体系总体集成，整体技术扩散推广。
济南市供排水监测中心	2	饮用水水质污染物综合毒性定量检测技术突破，实验室常规监测、水质在线监测、移动式快速监测“三位一体”水质监测系统集成，项目整体技术的综合示范。
浙江大学	3	水质预警技术突破，水质预警系统集成。
中国计量科学研究院	4	水质监测国家标准物质研发、生产。
北京市自来水集团有限责任公司	5	水质督察管网监测点布局规范化，部分水监测方法开发。

完成人合作关系说明

本项目整体技术及主要成果是《中国城市供水水质督察体系》专项研究、水专项《饮用水水质监控预警及应急技术研究与示范》项目所属“城市饮用水水质督察技术体系构建与应用示范”、“水质监测关键技术及标准化研究与示范”、“水质安全评价及预警关键技术研究与示范”和“水质监测材料设备研发与国产化”等四个课题及《黄河下游地区饮用水安全保障技术研究与综合示范》项目的技术集成。其中，对“水质监测材料设备研发与国产化”课题技术及成果的集成仅限于其子课题“饮用水水质检测标准样品研制”。

《中国城市供水水质督察体系》（CPR/01/335）于2001年12月启动， 2005年9月通过成果评估。该专项研究自2002年开始启动北京、新疆、深圳三地试点，2004年开始实施全国城市供水水质督察。本项目主要完成人宋兰合、李琳、顾薇娜、何琴为该专项研究的技术骨干，与本项目第一完成人属共同立项关系。

《饮用水水质监控预警及应急技术研究与示范》（2008ZX07420）、《黄河下游地区饮用水安全保障技术研究与综合示范》（2008ZX07422）项目于2008年9月启动，2012年8月通过验收，其关键技术、集成技术及研究成果于2010年开始应用。本项目主要完成人宋兰合、张宏建、李琳、何琴、周长青分别为《饮用水水质监控预警及应急技术研究与示范》项目主要研究人员及所属课题负责人，其他主要完成人均参与了该项目的有关研究，与本项目第一完成人属共同立项关系。

本项目主要完成人贾瑞宝，同期还主持了《黄河下游地区饮用水安全保障技术研究与综合示范》项目，在综合毒性定量检测技术、水质监测系统集成方面对本项目贡献突出，与本项目第一完成人兼具共同立项和共同获奖关系。

本文来源：建设部网站

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