解锁“高颜值”密码？！同济这支队伍掀起一场“碧水保卫战”
同济青年做好莱西“水文章”
守护生态“高颜值”
生态治理，道阻且长，行则将至
为助力“美丽乡村”建设
同济大学环境科学与工程学院
携手测绘与地理信息学院
组建同济大学绿水青山实践团队
走出课堂，走进乡村
在周雪飞教授、林怡教授
和高峰老师的指导下
前往山东青岛莱西市
开展农村水环境问题实践调研
“空天地”一体化监测绿水青山
守护生态高颜值
探索可参考、可复制的生态样本
实践目的
山东省莱西市是以传统农业为主导的县级市，也是实施乡村振兴战略的典型缩影。近年来，莱西市坚持农业绿色导向推进乡村生态振兴，以“四新模式”为手段，深挖农业农村领域固碳减排潜力，切实推动各项措施落细落小落实，促进全域绿色发展和乡村生态振兴。
然而，莱西市可利用水资源匮乏，主要靠降水来发展农业，降雨量减少易造成季节性减产，为解决这一难题，同济大学绿水青山实践团队成员前往莱西市开展生态乡村建设实践调研。
△绿水青山实践团前往莱西市开展暑期实践
实践内容
实践前明确双方意愿
实践前期，莱西市各村镇和团市委共6位代表赴环境科学与工程学院开展座谈会。会上与实践团队充分交流莱西市目前生态乡村建设发展过程中亟待解决的问题。
△青岛莱西市代表赴同济大学环境学院座谈会
开展座谈会了解莱西水系
为了解莱西水系的基本情况，团队成员与莱西市水利局、水文局开展座谈交流会。会上，实践团队了解到：莱西市境内主要河流共五条，均属大沽河水系，汇入黄海。此外，大沽河是莱西市的重要水源地，莱西湖是胶东半岛第一大水库，二者水质可以基本反映莱西市水源地整体的给水水质情况。因此，团队成员选取大沽河和莱西湖进行水质采样，以研究莱西市境内水环境质量及其污染情况。
△与莱西市水利局、水文局开展座谈
△莱西市主要水系情况及实践团队监测区域
根据莱西市水利局、水文局提供的莱西市境内水系图及河道流向、河长、河宽等水文信息，团队成员对水位、流量、流速和流动方向变化等参数进行实地考察，在此基础上绘制了水质监测点位图。
△采样点位图
开展“天空地”一体化监测
团队成员依据点位图前往大沽河和莱西湖，采用“天空地一体化”水质监测体系，“天”“空”“地”三线并行，充分发挥该体系快速、直观、全面、低成本、集成性强等优势，对研究流域开展全面调研，为水质评估插上智慧翅膀。同时，团队成员利用该体系进行污染溯源，从水体外观、水质指标数据、历史水环境演变等多个角度分析莱西市水环境现状。
"天"：卫星遥感监测
“天”即卫星遥感监测。团队成员通过“哨兵2号”10m空间分辨率卫星遥感，获取莱西市水系分布情况，大致掌握了该水系水体和植被及其周边建筑物的分布情况。之后基于对遥感影像的多波段光谱特征分析，得到了调研水系的水体指数、氨氮浓度、叶绿素浓度和浊度等基本水质信息。
△大沽河和莱西湖流域五年来的影像图
团队成员收集了研究区域2016年至2021年的多幅Landsat 8/OLI 和 Sentinel-2光学卫星遥感影像，并对数据进行了几何校正和裁剪处理。处理后的遥感数据以影像的形式更加直观地展示了大沽河和莱西湖流域五年来水体、植被等地物的变迁情况，从而反演得出莱西境内水资源储量减少的结论。
"空"：低空无人机监测
“空”即低空无人机监测。实地考察前，团队成员拍摄采样点照片，并将采样点照片与点位地理信息相关联。实地考察期间，团队成员借助光谱仪测量水系周边地物的光谱反射率，确定不同地物的光谱反射特征，绘制光谱反射曲线，进而确定采样地点周边地物情况。
△“空”监测过程示意图
大沽河和莱西湖的水样光谱反射曲线均在波长700nm和800nm处出现了较明显的反射峰，从而初步判断，这两个地区的水体中均含有一定量的固体悬浊物和藻类。
△大沽河（左）、莱西湖（右）水样光谱反射曲线
"地"：无人船采样+化学分析
“地”即使用“无人船采集水样+化学分光光度法检测水质指标”的体系来监测水体。由于大沽河和莱西湖水面宽广、桥梁较少，人工采样存在一定困难，故团队成员使用无人船对大沽河和莱西湖水面下0.5m处进行远程采样。本次水质监测共设置11个采样点，其中大沽河5个采样点，莱西湖6个采样点。采样完成后，团队成员利用便携式水质快速检测仪在现场测定了pH、化学需氧量、重金属(包括铁、钴、镍、铜、锌、镉）、总硬度4个指标。之后经过严格的质控措施将水样运输到实验室，完成了总氮、氨氮、总磷等其他指标的测定。实践团队每个采样点共测定7个水质指标，共得到77个数据，对大沽河和莱西湖水环境状况有了初步了解。
△水质监测部分结果
分析莱西市痛点环境问题
为进一步分析莱西市痛点问题，实践团队与莱西市住建局、生态环境局开展座谈会。座谈会上，实践团队了解到：莱西市人均水资源占有量316m³（2018年），仅为全国平均水平的14.4%，属于资源型缺水地区，这是莱西市发展的痛点问题，而如何保护水资源、实现污水再生循环回用，是实践团队制定解决方案的思路导向。
从源头分析，实践团队根据《2019年莱西市统计年鉴》相关数据，使用排污系数法对流域内对流域内农村生活、农田化肥、畜禽养殖和水产养殖污染源污染物进行定量核算，分析得出农村面源污染中畜禽养殖污染是主要原因，而农村生活污染和农田化肥施用也是水质污染重要成因。
△定量核算依据及结果
为分析莱西市用水末端生活污水的处理和回用情况，实践团队前往莱西市污水深度处理厂参观，并了解到其采用“臭氧+曝气生物滤池+高效沉淀池+均质滤料滤池”的混合工艺。但莱西市只依靠这一个污水处理厂处理污水，且出水水质还达不到循环回用标准，因此寻找合适的污水处理技术和路径尤为关键。
△实践团队参观莱西市污水深度处理厂
方案与建议
实践团队双管齐下制定方案，源头进行农村面源污染控制，保护水源地水质、保障老百姓用水安全；末端进行集中和分散污水再生、实现大小循环回用，缓解农业用水压力。
△方案设计思路图
源头：控制面源污染
实践团队为保护水资源、提升水质，在源头进行农村面源污染控制，提出以下建议：
一、针对畜禽养殖污染问题，建议养殖业污染集中养殖、治理，形成有效管控，控制污染总量；
二、针对农村生活污染问题，推进乡村污水治理工程升级，促进管网铺设和污染处理设施升级，开展乡村清洁工程，推进农村沼气建设，促进生活废弃物的资源转化；
三、针对农业化肥施用问题，推进有机肥代替化肥进程、化肥、农药减量增效，以从源头降低污染。
△源头方案思路图
末端：污水再生循环回用
实践团队为提高当地水资源利用率，在末端推进污水再生回用，提出以下建议：
一、在城镇集中污水处理厂推广再生回用技术，提升水资源利用率；
二、加快农村污水资源化利用，通过厕所革命和污水处理协同发展，进行粪污回收利用，实现废弃物资源化。
△末端方案思路图
未来展望
由于新冠疫情的影响，实践团队后续将开展线上调研，通过莱西市团市委开展云端实践、云端走访，调查农药、肥料使用情况和户厕改造现状。在线上实践的基础上，对莱西市农业面源污染进行更为详细的评估，进而对莱西市水资源保护贡献更多力量。
同时，环境科学与工程学院与山东省莱西市团市委签约共建。未来，实践团队将进一步分析并完善成果，助力莱西市解决地域性缺水难题，为中国乡村生态振兴提供可复制、可推广的实践样本。
实践记忆
绿水青山就是金山银山
聚焦农村人居环境
守护生态高颜值
把论文写在祖国大地上
同济青年永远在路上！
团队指导老师：周雪飞教授 林怡教授 高峰老师
团队成员：王艺蒙 徐艺林 邓皓元 田怀宇 盛萌 逯嘉睿 孙伟华 张婷慧 张文豪 洪永远 赵昌盛（上海海洋大学海洋生态与环境学院 ）
技术支持：马永升
编辑 ：同济大学绿水青山实践团
来源：青春同济