浅谈国内外水污染防治研究动态

宋 珉，樊贵盛，陈启斌

（太原理工大学，山西 太原 030024）

1 引言

水是生命之源，世界各国历来重视水的问题，但是普遍还是存在水污染问题。当前，我国江河湖泊和水库普遍受到污染，并仍在迅速发展。水环境污染进一步加剧了水资源短缺，直接威胁饮用水安全和人民健康，影响工农业生产和农作物安全。近几年，各地的水污染事件接连发生：太湖、巢湖、滇池先后爆发蓝藻污染；江苏沭阳因上游水污染导致数10万人断水；安徽、甘肃、陕西、河南、内蒙古、河北等许多省区的若干市的江河湖泊受到重度污染，严重影响居民的饮水等等。在某种程度上，可以说水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾难[1]。水污染防治、水环境质量的改善和恢复已成为国民经济可持续发展的关键保障，成为建设小康社会、和谐社会的重要内容。在此通过研究国内外水污染防治动态，可以通过借鉴优秀的方法来制定出合理的方法。

2 国内外研究进展

2.1 流域水污染治理研究进展分析

（1）自20世纪50年代以来，世界各国在湖泊水污染与富营养化方面开展了大量工作。美国1972年启动了清洁湖泊计划（clean lakes program）（US EPA，1996）。在 1976—1995 年，累计投资1.45亿美元开展湖泊修复等方面的研究。日本的琵琶湖（Biwa）、匈牙利的巴拉顿湖（Balaton）、奥地利的月亮湖（Mondsee）以及奥地利、德国、瑞士边界的康斯坦茨湖（Constance）等，都在湖泊富营养化的研究与防治中做出各具特色的贡献。例如，德国根据其湖泊特点敷设网状下水管道取得一定效果；瑞士主要采用湖水深层曝气和强制循环法改善水质；芬兰利用湖水稀释法治理了一些湖泊；日本的琵琶湖主要采用工业污染源治理、下水管道敷设和芦苇群保护等措施来治理水质；美国和加拿大的五大湖主要利用各种规范来抑制湖区工业、农业和生活污染源的扩大和增加（蒋火华等，2000）。整体上，湖泊富营养化的防治虽然取得了显著的成绩，但远没有达到预期的效果，湖泊水污染与富营养化防控的长期性和艰巨性使世界各国面临沉重压力。

（2）我国从20世纪80年代以来，开始重视湖泊污染与富营养化问题。有关水污染防治的技术开发、集成和示范取得了显著进展，在水环境局部治理中取得了成效。例如，在“十五”期间，结合资源环境领域“十五”国家重大科技专项“863”项目“太湖流域安全饮用水保障技术”，针对太湖流域饮用水水源的水质特点，以解决氨氮和有机污染等问题为重点，从原水水质改善、水厂高效处理和安全输配等环节进行了系统的研究和技术开发，在输水渠道沿程生物预处理技术、新型复合混凝剂、管网水质监控等方面取得了创新性成果。与此同时，国家还启动了“973”计划项目“湖泊富营养化过程与蓝藻水华爆发机理研究”[2]，深入研究长江流域独特的浅水湖群入湖生源要素在地球表层特征、气象因子、生物过程及人类活动等驱动力作用下，蓝藻水华的动力学、水生植被的生态系统功能和稳态转换作用和湖泊—流域复合生态系统特征与管理。这些机理的研究以及技术的研发、示范，对于太湖流域局部水环境质量改善和生态修复起到了积极的推动作用。

当前，我国关于湖泊流域社会经济发展、资源利用和水污染防治的管理与政策方面的研究则十分零散和薄弱，成为流域水环境治理的主要瓶颈。针对太湖流域，在研究方面，金相灿等（1999）提出了太湖污染治理的重点污染控制区及相应的治理方案措施；郑一等（2001）对环太湖河道水质分析与入湖污染物负荷量进行了估算；虞锡君（2007）分析了太湖流域水生态补偿机制的两种形式（即水生态保护补偿机制和跨界水污染补偿机制）及政策框架；毛新伟（2007）分析了太湖流域片省际水事纠纷的现状特点与发展趋势。总体上，我国对于湖泊水污染与富营养化的研究相当分散，过分注重局部的水体、污染源以及管理措施的研究，难以满足湖泊流域水环境治理的实践要求。

2.2 湖库水质综合控制技术研究动态

长期污染对湖库造成直接损害，大量湖库生态系统处于不良状态，形成生物多样性降低、功能下降为特征的退化生态系统，严重威胁人类社会的可持续发展。因此，如何保护现有的湖库生态系统，综合整治和恢复污染退化的湖库，使之恢复到可持续发展的自然状态，已成为人类亟待解决的重要课题。湖库水质控制目标是多方面、多层次的，需要遵循的共同原则是：生态、社会、经济和文化的需求以及生态恢复技术的可靠性和有效性。

湖库生态系统作为一个由诸多物理化学要素和生物要素组成的复杂统一体，其功能强调生态系统结构和格局及其影响因素的整体性。湖库生态恢复具有整体概念，事实上对湖库生态系统的修复不可能先修复某一个物种再恢复另一部分，而是全面考虑生态系统结构和功能，即便是对某一特定污染的控制也要考虑系统的综合影响。现代湖库生态修复是充分考虑物理因素和有机体之间相互作用的系统工程，强调配套技术的整合。例如，对富营养化湖库的恢复包括污染外源控制、内源清除、环境条件整治直到生态系统恢复的一系列相互作用的恢复工程。

2.3 突发性水质污染以及应急管理技术研究动态

原水水源突然性污染事件是指在原水水源保护区内由于突然性的污染物泄漏、排放，造成水质瞬间严重恶化、严重威胁水厂取水安全的污染事件[3]。这些突发性污染事件多是由于事故、常规污染源违法排放（包括工厂事故和偷排）、城市或农村的非点源污染受暴雨冲刷等进入水体、船舶等的污染物泄漏、环境因素导致的水质突变、气候突变等自然灾害带来的突发性污染和人为投毒等。

根据污染物性质及常发生的方式，突发性环境污染事故可分为：核污染事故；溢油事故；有毒化学品的泄漏、爆炸和扩散事故；非正常大量废水排放造成的污染；自然环境带来的污染；人为破坏造成的污染。突发性水污染事故的特点表现在水污染事故发生、发展和危害的不确定性，影响的长期性和应急主体的不明确。

预警应急处理系统在一些经济发达国家发展较早，北美洲（美国、加拿大）、欧洲和亚洲的日本、韩国都有所发展，这些国家建立的水质预警系统大部分是建立在大的水污染事件发生之后，对污染物进行监测，但是未提出各类污染物的应急处理技术。近几年，特别是911事件以后水源和供水管网成为恐怖分子袭击的对象，这给供水安全带来了新的问题，供水安全日益受到各国重视，建立原水水质预警应急系统是公认的应对突发性污染的最有效方式，建立原水水质预警系统需要较大的资金投入和较高的技术支持，在资金、技术等无法满足要求的情况下，应尽可能利用水厂已有历史监测数据，运用预测学原理指导水厂运行。

以下是世界各国已建成的预警应急处理系统:美国俄亥俄河水质预警系统主要负责对俄亥俄河干流和主要支流的下游地区的水质监测。起初系统是由15个气谱监测仪组成，用以监控有机物的变化，并向美国海岸管理中心提供相关报告。随后，为了满足1976年四氯化碳污染事件和1988年的石油泄漏事件的需要，在原有基础上对系统作了改进，使其具备了更完善的污染物扩散模型、数据收集传输系统和网络共享系统，为更好的应对突发事件、为水厂服务奠定了基础。莱茵河上已经有30多个水质监测站，并且建成了目前世界上最大的生物指示系统（包括鱼、藻类、水蚤、贝类动物和细菌）。

塞文河是英格兰和威尔士北部地区的主要水源地。1984年的苯酚污染事件使英国有关部门认识到了水质预警系统的重要，他们在塞文河上建立了一个包括3个水质监测站的水质预警系统。系统由海德自然科学实验室管理，并得到了沿河各水厂在经济和其他方面的大力支持。塞文河的预警系统实现了完全自动化，除了每周的检修时间，都不需要专人进行维护，它可以自己通过电话线将信息传输给相关管理部门。系统可以对甲醛、氨氮、苯酚、VOCs、农药和多种水质指标进行实时在线监测，但并不是所有的监测站都装备所有仪器，各监测站根据其实际情况，选择的监测指标略有不同。

法国水务集团为巴黎市2/3地区的400万居民提供生活用水，其中95%的源水来自从塞纳河及其支流。在过去的20年中，已经出现过400多件突发性污染事件，其中40%事件的处理要求改变处理工艺，7%的事件引起了供水量的减少，3%的事件导致关闭处理系统。因此建起了完整的水质预警系统，系统包括多个具有自动分析仪的监测站和自动检测仪。每个监测站包括总有机碳、氨氮、硝基氮、氰化物、重金属、有毒物质、溶解氧、温度、pH值和电导率自动监测仪[4]。系统可以对历史数据信息进行储存，当突发性事件发生时，它可以对事件的性质、特征进行及时准确的判定，而后与历史相关信息进行比较，从而找出最佳处理方案。该监测预警系统又包含有监控、自动分析和预测模型系统，并结合了多种水处理工艺，因此可以很好地保障巴黎市内的供水安全。

在亚洲，日本建设了淀川河水质监测预警系统，以淀川河为水源的3个水厂可以从系统中获取有关事件及时可靠的信息，根据污染物调查分析和以往经验，淀川主要污染物有农药、苯酚和多种化学物质。因此预警系统配备了相应的有机物监测设备、先进的总碳和紫外分析仪、气谱分析仪、标准水质监测器和色味监测仪。有消息表明，韩国利用柳条鱼和水蚤开发成功水质污染预警系统。

在国内，预警系统的发展还处在起步阶段，建成的很少，主要集中于大城市，北京计划在现有水源基础上建立由5个水质在线监测站构成源水水质预警系统，除简单水质在线监测仪（溶解氧、pH、浊度等）、氨氮等，可能包括重金属及生物毒性的高级监测仪；南水北调中线上建立多个包括简单监测仪的在线监测站；天津市在取水口建立针对藻类高发源水水质监测预警系统；西安市计划在黑河引水管渠上建立10个左右的水质在线监测站；潍坊市在峡山水库建立了水质在线监测站，并于2005年3月正式投于运行。监测指标:水温、浑浊度、pH、电导率、溶解氧、CODCr。实时数据可传输至水厂进行趋势分析，进一步研究检测指标与其他水质指标的相关性，建立起水质实时预警系统，其对作出水处理的反应和调整方面发挥了重要的作用。该项目的建成，对提高制水工艺的抗冲击能力、稳定出厂水水质有重要的现实意义。

3 结束语

社会在进步，人们的环保意识也在提高。国内外虽然对水污染防治各有不同，但都是为了更好地改善水资源状况、更好地为人类服务。文章综合分析了国内外研究动态，能够对人们的研究起到一定的借鉴作用，但是还有不足之处，有待进一步完善。

[1]陈思源.非点源污染下湖泊水体污染状况的动态演化[J].湖北农业科学，2010，49（10）：2410-2413.

[2]常文英.浅谈汾河水污染及其防治[J].山西广播电视大学学报，2010，3：106-107.

[3]Zhang jianyun.Study on the non-point source pollution model[J].Shuikexue Jinzhan/Advances in Water Science，2002，13（5）：547-551.

[4]Edwin D.Ongley，Zhang Xiaolan，Yu Tao.Current status of agricultural and rural non-point source Pollution assessment in China[J].Environmental Pollution，2010，158（5）：1159-1168.

[5]韩彦霞.沧州市地表水污染现状评价、危害及防治措施[J].水资源研究，2008，29（1）：6-7（36）.