1.痛點問題

我國水體重金屬污染給區域環境造成了一定危害，也給人體健康和生態安全帶來了潛在威脅。目前，我國制定區域污廢水重金屬排放總量控制目標的方法采用目標總量管理模式，忽略了水體水質和底泥質量的約束性；如果考慮上述約束，又缺乏相應的技術手段支撐。特別地，能夠預測含重金屬污水進入河流后對水質和底質質量的影響，以及根據生態系統保護和修復目標確定污染減排控制要求等定量分析工具的缺失，制約了水污染控制與管理的精細化和精準化發展。為解決重金屬容量總量管理和污染控制缺乏決策工具的問題，開發了河流重金屬遷移轉化的一維分相模型，以支持河流重金屬污染過程模擬與相應容量總量定量計算。

2.解決方案

由于河流中重金屬的演化規律非常復雜，影響因素眾多，因此目前國內外對于河流中重金屬數值模擬的研究尚不完善。考慮到基于化學反應動力學機理的模型構建復雜且不易與管理工作結合，而基于化學熱力學平衡機理的模型存在過度簡化從而不滿足控制需求等問題，本項目采用遷移轉化動力學機理予以建模。特別地，針對重金屬在受納河流中存在溶解態、懸浮顆粒態和底泥沉淀態的賦存特征，本項目突破已有經驗模型、整體模型的局限，采用了分相模型的形式。

所開發的模型軟件可用于定量刻畫河流中重金屬動態遷移轉化規律。該模型系統具有分相特征，將河流體系劃分為水相和底泥相，同時考慮推流遷移、縱向彌散、沉降作用、再懸浮作用，以及重金屬在水相和底泥相之間的吸附解析作用等核心機理。采用一階隱式歐拉算法實現模型的正向數值求解和預測，用于量化一維河流水相和底泥相中重金屬在時間和空間上的遷移轉化過程。

針對在流域/區域尺度上開展河流重金屬污染管控的需求，本項目在構建重金屬模擬模型的基礎上，進一步開發了基于蒙特卡洛模擬的逆向算法，可用于估算同時滿足水質和泥質要求的污染源最大排放量。當針對河流保護對象給定水質和泥質雙重保護目標時，本項目開發的軟件可作為在水相和底泥相濃度限值約束下控制排污口重金屬總量的計算工具。

合作需求

（1）尋求在水污染監測與環境管理系統研發、生產、銷售及運營服務的企業開展技術研發合作；

（2）尋求在生態環境、水利、市政等政府部門或事業單位及受環保部門重點監管的污染源企業的環境監測與管理相關應用場景對接資源。