良好的水生态环境是实现中华民族永续发展的内在要求，是生态文明和“美丽中国”建设的重要基础。当前，我国水生态环境形势依然严峻，富营养化、饮用水源地污染、地下水与近海海域污染、新污染物、生态用水短缺等水生态环境问题未得到根本解决。本文系统解析了我国水生态环境总体形势和面临的主要问题，提出了以流域水生态环境质量改善为核心，综合考虑水质改善、水生态保护和水环境风险防控的战略思路、基本原则和战略目标，提出了包括开展重点流域“山水林田湖草沙”协同治理和整体修复科技攻关与示范、开展京津冀协同发展区水环境水生态质量整体提升科技攻关与示范、开展新时期饮用水安全保障科技攻关与示范在内的3项重大科技工程建议。为推动我国水生态环境安全保障的顺利实施，研究建议：全面系统修订《地表水环境质量标准》，强化其在水生态文明建设中的引领作用；科学评估我国湖泊氮磷营养物的时空差异，实施差异化营养物标准；科学评估我国水生态现状，深化推进水生态监测和评估；构建基于大数据融合的饮用水安全保障智慧化监管平台，保障饮用水安全。
京津冀地区是我国水资源承载压力最大、水生态系统受损最严重的区域之一，面向地区未来发展需求，系统研判水安全风险并提出针对性的应对策略，是实现京津冀协同发展和世界级城市群建设目标的科技保障。本文较为系统地梳理了有关京津冀地区的国家重大政策、经济社会发展态势、生态保护要求，分析了京津冀地区水安全现状、面临的形势以及有关重大科学问题。研究表明，①水资源供需矛盾是京津冀地区水安全保障的首要问题，未来区域水资源大概率将持续衰减1×109~2×109 m3，南水北调后续工程需调水量为3.9×109~6×109 m3以保障区域水系统安全；②针对区域河湖萎缩干涸、地下水超采严重的水生态现状，提出了河湖生态保护修复布局建议，明确了分区“健康地下水位”，即在恢复地下水埋深方面，山前平原区为8~20 m、中部平原区为3~5 m、城市区为6~10 m、东部沿海区为2~3 m；③针对防洪达标率低、蓄滞洪区启用难度大等地区防洪体系的薄弱环节，可加强常态与应急统筹管理，提前布局超标洪水等应对措施。相关研究立足京津冀地区新发展方位，着力形成前瞻且可操作的对策建议，以期为京津冀地区一系列重大国家战略任务的推进实施提供基础性参考。
饮用水安全关系国计民生，我国政府一直高度重视饮用水安全保障工作。改革开放以来，在经济发展活跃、人口高度密集的长三角地区，水体环境污染给饮用水安全保障带来了巨大挑战；经过十余年的发展，长三角饮用水安全保障水平整体显著提升，有力促进了区域协调可持续发展，然而人民群众对水质安全和健康的要求也在逐渐提高，长三角超大城市群饮用水安全保障工作依然面临诸多挑战。由此，本文以长三角典型水源水质特征为切入点，总结了城市饮用水安全保障工作实施成效，从管理和技术两个维度，以及水源、水厂、管网（二次供水）三个方面剖析了饮用水水质进一步提升的现状问题，提出了健全生态补偿机制、协同修订水质标准、发展绿色高效净化技术、创新供水管理模式等措施建议，以期为长三角超大城市群和其他重点区域的饮用水安全保障和区域一体化发展提供参考与借鉴。
实现海河流域水安全是“美丽中国”生态文明建设的重要组成部分、国家高质量发展的重大战略需求。本文着眼海河流域水安全保障的发展需求，分析了现阶段海河流域在水资源、水环境、水生态、水灾害方面存在的问题，基于数据模拟预测了2035年海河流域水安全发展趋势；据此提出了海河流域水安全保障的总体构思：对照“十四五”时期的治水目标，落实“有河有水、有鱼有草、人水和谐”治水方针，突出水资源承载力在水安全保障方面的重要作用，通过强化水生态保护措施来提高海河流域的水安全保障能力。从科技角度出发，提出水资源节约和高效利用新策略，保障饮用水安全并提升水治理能力，构建“人水和谐”的水生态格局并保障水生态健康，建立水灾害预测与应对机制；着重发展水资源系统调配与高效利用、水环境质量改善与综合治理、流域生态治理与修复、水灾害防控与应急等能力，高质量建成海河流域水安全保障体系。
全球气候变化背景下湖库型水源面临不同程度的富营养化与蓝藻水华问题，对饮用水安全供给产生重要影响。本文通过分析我国现阶段湖库富营养化与湖库型水源地水质现状，从水源保护、净化工艺、管网配送与保障机制等方面，研判了全球气候变化背景下我国湖库型饮用水水源富营养化应对与饮用水安全保障面临的问题与挑战，提出四条针对性的饮用水安全保障策略建议：加强湖库型饮用水水源地环境保护与生态修复力度、推动全过程饮用水安全保障的科技支撑体系建设、构建基于大数据融合的饮用水安全保障智慧化监管平台、加快推动湖库型饮用水源水质安全保障体制机制创新，以期为气候变化影响下我国未来饮用水安全保障提供借鉴。
“十四五”时期，我国生态环境保护进入了减污降碳协同治理的新阶段。流域承载了经济社会发展的巨大负荷，排放和消纳了大量温室气体和污染物，在流域尺度上推进减污降碳协同成为当前备受关注的问题。本文阐述了流域尺度上温室气体和污染物的协同减排机制，将流域划分为人工生态系统和自然生态系统，列举了不同生态系统间减污降碳协同的主要路径和重点技术，并以黄河流域、长江流域为例，分析了在流域尺度上减污降碳协同技术的具体应用情况。在负排放技术、农业面源污染控制技术和水体富营养化修复技术的支撑下，本文提出了细化流域水生态环境保护标准、建立监控预警和风险防控系统，构建污染源和温室气体排放源综合整治体系、健全流域管控机制，加大科技支撑力度、积极开展气候变化国际合作等对策建议，助推我国流域减污降碳协同。
污染物在流域水土环境中存在复杂的源汇关系，在水土环境中的转化作用主要受控于各种水-土界面过程，为此，水土环境污染治理需将水土环境作为一个整体，通过跨介质归因识别找到真正的污染源，然后进行跨介质治理。本文首先分析了污染物在流域水土环境中的跨水-土介质迁移过程以及主要影响因素，在此基础上提出了流域水土环境跨介质调控原理及关键过程，主要包括流域水土环境污染跨介质归因识别和流域水土环境污染跨介质治理。同时，重点阐述了污染物在河道外的土壤-水界面、坡面-河道界面，河道内的水-沉积物界面（包括河床潜流带和侧向岸边潜流带的水-固界面）和水-悬浮颗粒物界面过程在跨介质去除中的重要作用，并采用实际案例阐述了流域非点源污染物的跨介质控制、河流含氮化合物的跨介质去除以及湖泊氮磷的跨介质去除方法等。研究结果可为流域水土环境污染防治提供科学依据。
生态环境大数据可以通过提升生态环境治理体系和治理能力现代化来进一步支撑生态文明和美丽中国建设，然而我国生态环境大数据应用还存在思路与技术瓶颈，导致实施、落地困难。面向“十四五”生态环境保护对生态环境大数据的迫切需求，本文总结了我国生态环境大数据的发展现状，分别从机制建设、技术研发及业务支撑三方面分析我国生态环境大数据发展存在的问题，从生态环境状况智能感知与问题识别、演变规律及驱动机制挖掘、环境污染与生态系统受损溯源分析、情景模拟与预测评估、风险预警与应急决策、工作监督与绩效评价等六个方面指出生态环境大数据发展的重点方向，围绕管理机制体制、数据资源意识、技术研发与示范、资金投入与人才培养分别提出我国生态环境大数据发展对策建议，为“十四五”生态环境大数据高质量发展提供支撑。
构建健康水平衡是提升水土资源匹配性、促进国土空间高质量发展的基础，而科学系统保护与集约高效利用国土空间是实现健康水平衡、保障国家水安全的根本途径。鉴于我国水资源与生产力要素分布极不匹配、国土空间发展中未有效落实量水发展的情况，本文面向生态文明建设和国土空间规划需求，以“实现健康水平衡、促进国土空间高质量发展”为目标，根据“山水林田湖草”系统治理、水陆统筹的原则，构建了以“理清约束条件、制定控制目标，完善基础设施、优化时空配置，科学严格保护、系统综合整治，集聚协调开发、高效集约利用”为主要内容的水平衡与国土空间协调发展战略。最后，提出了系统监测评价水平衡状态、提升国家尺度水土资源匹配性、优化“三生”空间划分和科学务实绿化国土等重点建议。
水资源是城市发展的基础性自然资源和战略性经济资源，是城市生态环境的控制性要素，是城市空间的基本底色。我国水资源分布不平衡、区域结构性缺水、水污染等问题严峻，制约了城市的发展，亟需以城市为独立研究单元进行全域诊断与推演，对全国的城市水环境和用水特征进行分析并制定策略。本文通过对我国八大综合经济区的369个城市的水情总体特征以及关键要素时空分布格局进行分析，揭示了我国800 mm等雨量线、降水总量与水资源总量关系的演进规律；从未来推演视角，预测了我国369个城市2035年水平衡发展情势；在此基础上，聚焦城市用水需求与水资源供给之间的矛盾，将我国的城市划分为“城渴型”“产旱型”“房淹型”3类，分别阐述3类城市的水环境特征和空间分布。最后，本文提出了适应水条件的我国城市发展政策建议，包括“以水定城”的新型城镇化对策、“以水定产”的城市产业发展对策和“以水定人”的城市人口发展对策，以期对我国今后城市发展布局提供参考。
华北地区在我国经济社会发展全局中具有特定的区位优势，而水资源是影响该地区可持续发展的最突出因素。本文围绕华北地区“适应水土种植”国土空间布局这一核心问题，基于华北地区现状年（2018年）农业种植结构与水土资源布局分析结果，考虑不同人口-气候-社会经济情景以及水资源的约束条件，提出了适应水土资源条件的华北地区农业种植布局优化方案。建议适当减轻华北地区商品粮、其他商品化农产品的生产与供应负担；在提升区域水资源承载力方面，河北省通过调水等形式缓解水资源短缺现状，山西省以农业机械化和现代化来提高农业用水效率，山东省与河南省可适度休耕并提高林草覆盖率。此外，优化农业种植空间布局并适水调整种植结构，在深层地下水超采严重的河北平原东南部和天津市、浅层地下水超采区，发展“适应降水”的半旱地种植制度和结构，根据地下水回补上升的速率决定“休养生息”的具体时段。
近年来，华北地区实施了一系列生态保护与恢复工程，植被生态状况发生了显著变化；探究区域植被恢复对水循环过程及水资源供需平衡的影响，对于完善生态恢复策略、实现区域水资源可持续利用十分重要。本文采用皮尔逊相关系数和莫兰指数，结合多源水参量数据进行综合性分析，阐释了植被和不同水参量的时空变化情况，甄别了植被保育与恢复下的水资源变化响应，进而探讨了华北地区水资源与植被恢复的权衡关系。研究结果表明，华北地区的生态保护与恢复工程成效显著，植被净初级生产力的增速约为恢复工程区外的2.3倍；植被的扩张与蒸散量表现出空间与时间上的强相关性；植被恢复引起的蒸散量提高是引起水储量赤字或显著降低的主要原因。为此建议，华北地区可完善生态恢复策略，在植被保育与恢复过程中考虑水资源的限制作用；以自然恢复方式为主，促进生态恢复的可持续性、水资源的可利用性。
南水北调工程总体规划》批复近20年来，我国北方地区水资源供需情势、水生态环境问题均发生深刻变化；优化南水北调后续工程线路，对适应北方地区新发展形势、落实国家重大战略具有重要意义。京津冀地区是南水北调东线后续工程的主要受水区，分析本地区的中长期供求趋势、空间分布及结构特征，可以发现：从长远供求趋势看，京津冀地区水资源缺口为3.9×109~6×109 m3，用水需求的增长点主要是中西部城市区，也是雄安新区等国家战略布局实施的重点保障区域；充分利用现有河渠，新增经白洋淀进京路线，将供水中心西移，使工程线路更侧重覆盖地下水浅层超采区，也更利于补给河湖生态用水；东线后续工程经白洋淀进京方案具有串联水系多、自流覆盖广、调蓄能力强、综合效益高等比较优势，更适应京津冀地区高质量发展的需求。结合南水北调东线后续工程规划建设面临的新形势，梳理工程的功能定位、整体布局、线路走向等关键问题，提出东线后续工程线路优化构想，可为南水北调后续工程高质量发展提供参考。
在全球变暖背景下，我国极端事件频发，了解和掌握极端事件的时空变化，合理预估极端事件的未来趋势，可为制定区域气候变化适应策略提供理论依据。本文利用CN05.1全国网格气象数据和第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）的11种全球气候模式，分析了我国1975—2014年历史极端降水和高温事件的演变特征，研判了2015—2054年极端事件的变化情况，提出了应对极端事件的政策建议。结果表明：① 1975—2014年，全国强降水量呈现由西北向东南依次增加-减少-增加的空间格局，胡焕庸线以东地区极端降水风险和危险性较大；在选取的两种对比情景下，2015—2054年，我国极端降水将普遍增多趋强，其中华北和东北地区极端降水事件增幅较大，西北地区强降水量将进一步增加。②我国1975—2014年暖夜日数和暖昼日数均呈显著增加趋势，暖夜日数增幅高于暖昼日数增幅；在选取的两种对比情景下，2015—2054年，我国极端高温事件将显著增加，西北、西南和华南等地区的高温热浪风险增幅最大。为减缓气候变化影响和应对未来极端事件风险，应进一步提升洪涝灾害和高温热浪风险应对和应急管理能力，强化国际合作并因地制宜制定相关适应气候变化战略，以防范和应对全球变暖引起的极端灾害。
全面贯彻实施新修订的《中华人民共和国水污染防治法》对打好污染防治攻坚战和建设美丽中国具有重要意义。本文首先评估了水污染防治法2018年1月1日施行以来取得的八个方面成效，在此基础上剖析了水污染防治法实施中存在的问题，主要体现在水环境管理体制机制、水污染执法监管、饮用水水源保护和地下水污染防治、水污染防治主要工作四个方面。对此，提出了近期亟需加强的四方面对策措施，通过以流域统筹、完善河长制考核和水环境质量改善为总抓手，在管理体系、执法能力、水源保护和污染防治四个方面形成系统性合力，深入推进工业废水达标排放、城镇管网截污治理、市政污泥资源化处理处置、农村污水低碳经济处理和农村面源污染防治，强化依法治水和科学治水。
自2018年1月1日新修订的《中华人民共和国水污染防治法》正式施行以来，工业水污染防治措施条款总体执行良好，全国工业水污染防治相关政策措施与设施建设已取得显著进展与成效。国家及相关部门高度重视、各省市积极响应，发布相关政策法规等60余项；各级部门继续淘汰落后产能，积极推进企业清洁生产，完成了1400余项工业集聚区污水集中处理设施建设，支撑水污染防治工程举措落地。此外，通过调研评估发现，在部分法律条款执行和工业系统性水污染防治等方面仍然存在落实进展缓慢的情况，存在条款间地区、行业落实不平衡，污染超标排放时有发生，支撑新的国家/地方污水排放标准的监管能力不足等问题。建议以清洁生产为核心抓手，全过程综合控制工业水污染，同时优化调整排水指标，进一步推进环境信息公开，为水污染防治攻坚战和生态文明建设目标任务的完成提供支撑。
污泥作为污水处理的过程产物，具有“污染”“资源”双重属性，对其开展妥善处置是污水处理减污降碳的重要任务。虽然我国污泥处理经历了“重水轻泥”向“泥水并重”的转变，技术与标准体系发展迅速，但在生态文明建设，碳达峰、碳中和目标的背景下，污泥处理处置仍存在亟待突破的短板弱项。本文梳理了城镇污泥产量和泥质特征、处理处置技术、政策标准体系的发展现状，凝练了污泥处理处置在管理体系、技术标准、路线选择等方面存在的突出问题；结合我国所处的发展阶段和国际发展趋势，提出了“绿色低碳、资源循环、环境友好、因地制宜”的发展理念以及相应的重点举措。研究建议，加强顶层设计，统筹设施规划布局，因地制宜选择处理处置路线；健全污泥处理处置的标准体系，完善价格补贴机制，强化责任分工与监管机制；补短板、强弱项，提升全链条集成水平，形成可推广的技术模式；面向未来实施前沿技术攻关，推动污泥处理处置与资源化技术装备创新升级。
农村生活污水治理是农村人居环境整治的主要任务、实施乡村振兴战略的重要举措，也是新时期深入开展农业农村污染治理的关键所在。本文梳理了我国农村生活污水治理在法规条例与标准完善、治理规模、技术提升、环保教育等方面的成效，分析了农村生活污水治理在能力、技术、标准、运行维护方面存在的问题；针对性提出了因地制宜、资源利用、经济简便、科学规划等治理方针，治理模式、技术工艺、资源利用、运行机制等工作要点，污染治理全系统、作用主体全联动的实施路径。研究建议，落实农村生活污水中氮和磷灌溉回用理念，科学制定排放标准；按照经济可行原则，推进农村污水生态与简便处理；完善市场机制，推动农村污水处理专业化托管运行。在国家层面的政策引导下，扎实推进农村生活污水综合治理工作，支持实现“美丽乡村”建设目标。
地下水是我国重要的饮用水源和战略资源，但我国地下水水质总体不容乐观，污染防治工作总体起步较晚，地下水环境保护形势严峻，系统研判地下水污染防治工作面临的问题并提出针对性的对策，是遏制地下水污染趋势并实现稳中向好的重要保障。本文围绕地下水污染防治现有法规政策、管理现状及要求进行了系统梳理，并结合污染防治工作基础，对未来管理形势进行科学研判。结果表明，①地下水污染底数尚不清晰，分级分类管控基础不牢；②地下水污染形势日趋复杂，协同监管体系尚不完善；③地下水污染治理难度加大，污染防治成果应用不够；④地下水环境管理要求不断提升，污染防治创新动能不足。研究建议，通过持续推进重点区域地下水环境调查评估查明污染底数，支撑地下水污染的分级分类管控体系的建设；通过将多级地下水环境监测网建设和信息化监管手段相结合，实现地下水污染全过程防治的智能化、可视化协同监管；通过地下水污染防治项目试点实施及全国21个地下水污染防治试验区建设，形成可复制、可推广的绿色可持续地下水污染防治模式；通过地下水污染溯源、标准体系构建、自主知识产权软件等关键技术问题集中攻坚，提升地下水污染防治技术原始创新与管理支撑能力。希望相关研究能为新发展阶段国家地下水污染防治提供理论指导和决策支撑。
新修订的《中华人民共和国水污染防治法》增加了建立河长制的要求，从法律层面明确了各级首长对行政区域水环境治理的责任。本文在评估分析我国河长制实施成效、现有考核方法体系及其不足的基础上，提出了河湖断面综合水质评价和污水管网污染负荷截污率两种量化考核方法，以提高河长制成效考核的科学合理性。文章以上海市苏州河治理为例，介绍了综合水质考核方法的应用。分析了我国各省（区、市）的污染负荷截污率，发现全国平均仍有34%的污水未经处理排放入河道，造成河道水质反复恶化。将河湖断面综合水质评价和污染负荷截污率纳入河长考核，将会有效推动各地政府将人力、物力、财力集聚到城市排水管网改造和河道截污工作，推动水污染防治取得实实在在的成效。
大科学工程是国家科技创新的重要研发平台，研究工程运行和科技研发全过程创新要素及其创新体系建构，对充分发挥大科学工程的科学效益具有重要作用。本文在分析大科学工程创新体系建构需求的基础上，梳理提炼了国内外不同领域大科学工程创新活动中的创新要素，构建出大科学工程创新体系；选取我国神光-Ⅲ工程开展实证研究，为我国各领域大科学工程的创新体系建构提供了一般范式。研究认为，大科学工程创新体系是在创新环境的推动下，创新主体、创新环节和创新资源要素协同开展创新活动并实现创新目标的动态系统；大科学工程创新体系注重四大创新要素的横向协调及创新主体和资源的纵向协同。研究建议，大科学工程创新体系的管理实践需重视核心创新主体的主导作用、创新参与主体的跨界融合、创新资源的有效配置以及创新环境的动态变化，以此形成创新要素有效协同、创新活动高效开展的互动创新体系。
新时期中国工程实践面临更加尖锐复杂的时代性伦理问题，而当前工程管理伦理水平滞后于工程建设的发展要求，成为阻碍伦理问题有效解决的重要因素，不利于我国工程向好、向善、高质量发展。为此，在理论分析、案例调研和专家研讨的基础上，本文结合工程管理者在我国工程实践中的重要地位，分析了围绕工程师展开的工程伦理在我国实践中的不完全适用性，阐述了转变核心伦理主体、开展工程管理伦理研究的必要趋向，凝练了工程管理伦理微观、中观、宏观3个层次的内涵，探讨了工程对社会与环境的负面影响及相应伦理问题的成因，呈现了工程演化视角下工程管理伦理问题的动态性与发展性，提出了工程管理者在实践中应遵循的五项基本伦理原则。为推动我国工程管理伦理建设，研究建议，通过工程管理伦理教育培训，培育和激励工程管理者增强伦理意识，积极承担伦理责任，提升道德能力，涵育伦理领导力，发挥伦理智慧；推广与应用工程管理伦理指南，指导工程全生命周期中伦理问题的解决，从而推动社会整体伦理环境的改善。
农业微生物产业作为利用农业微生物资源和生物技术形成的生物科技产业和高增值农业，涉及种植业、养殖业、农业环境等，在保障粮食安全、提升耕地质量、促进农业减排方面具有重要意义。本文从微生物肥料、饲用微生物产品、微生物农药、酶制剂微生物产品、农业废弃物资源化利用等方向，梳理了我国农业微生物产业的发展现状，进而总结了农业微生物技术与产业发展趋势；在研判种质资源、技术研究、产品研发、行业标准等农业微生物产业发展面临问题的基础上，提出了布局科研平台专项、建设数据信息系统、加强微生物种业创新、构建法律法规体系等重点举措。建立完善的产业政策体系和相关配套措施，健全农业微生物产业创新体系，孵化参与国际竞争的高科技企业，以此保障我国农业微生物产业高质量发展。