淺談國內外水污染防治研究動態

宋 珉，樊貴盛，陳啟斌

（太原理工大學，山西 太原 030024）

1 引言

水是生命之源，世界各國歷來重視水的問題，但是普遍還是存在水污染問題。當前，我國江河湖泊和水庫普遍受到污染，并仍在迅速發展。水環境污染進一步加劇了水資源短缺，直接威脅飲用水安全和人民健康，影響工農業生產和農作物安全。近幾年，各地的水污染事件接連發生：太湖、巢湖、滇池先后爆發藍藻污染；江蘇沭陽因上游水污染導致數10萬人斷水；安徽、甘肅、陜西、河南、內蒙古、河北等許多省區的若干市的江河湖泊受到重度污染，嚴重影響居民的飲水等等。在某種程度上，可以說水污染已成為不亞于洪災、旱災甚至更為嚴重的災難[1]。水污染防治、水環境質量的改善和恢復已成為國民經濟可持續發展的關鍵保障，成為建設小康社會、和諧社會的重要內容。在此通過研究國內外水污染防治動態，可以通過借鑒優秀的方法來制定出合理的方法。

2 國內外研究進展

2.1 流域水污染治理研究進展分析

（1）自20世紀50年代以來，世界各國在湖泊水污染與富營養化方面開展了大量工作。美國1972年啟動了清潔湖泊計劃（clean lakes program）（US EPA，1996）。在 1976—1995 年，累計投資1.45億美元開展湖泊修復等方面的研究。日本的琵琶湖（Biwa）、匈牙利的巴拉頓湖（Balaton）、奧地利的月亮湖（Mondsee）以及奧地利、德國、瑞士邊界的康斯坦茨湖（Constance）等，都在湖泊富營養化的研究與防治中做出各具特色的貢獻。例如，德國根據其湖泊特點敷設網狀下水管道取得一定效果；瑞士主要采用湖水深層曝氣和強制循環法改善水質；芬蘭利用湖水稀釋法治理了一些湖泊；日本的琵琶湖主要采用工業污染源治理、下水管道敷設和蘆葦群保護等措施來治理水質；美國和加拿大的五大湖主要利用各種規范來抑制湖區工業、農業和生活污染源的擴大和增加（蔣火華等，2000）。整體上，湖泊富營養化的防治雖然取得了顯著的成績，但遠沒有達到預期的效果，湖泊水污染與富營養化防控的長期性和艱巨性使世界各國面臨沉重壓力。

（2）我國從20世紀80年代以來，開始重視湖泊污染與富營養化問題。有關水污染防治的技術開發、集成和示范取得了顯著進展，在水環境局部治理中取得了成效。例如，在“十五”期間，結合資源環境領域“十五”國家重大科技專項“863”項目“太湖流域安全飲用水保障技術”，針對太湖流域飲用水水源的水質特點，以解決氨氮和有機污染等問題為重點，從原水水質改善、水廠高效處理和安全輸配等環節進行了系統的研究和技術開發，在輸水渠道沿程生物預處理技術、新型復合混凝劑、管網水質監控等方面取得了創新性成果。與此同時，國家還啟動了“973”計劃項目“湖泊富營養化過程與藍藻水華爆發機理研究”[2]，深入研究長江流域獨特的淺水湖群入湖生源要素在地球表層特征、氣象因子、生物過程及人類活動等驅動力作用下，藍藻水華的動力學、水生植被的生態系統功能和穩態轉換作用和湖泊—流域復合生態系統特征與管理。這些機理的研究以及技術的研發、示范，對于太湖流域局部水環境質量改善和生態修復起到了積極的推動作用。

當前，我國關于湖泊流域社會經濟發展、資源利用和水污染防治的管理與政策方面的研究則十分零散和薄弱，成為流域水環境治理的主要瓶頸。針對太湖流域，在研究方面，金相燦等（1999）提出了太湖污染治理的重點污染控制區及相應的治理方案措施；鄭一等（2001）對環太湖河道水質分析與入湖污染物負荷量進行了估算；虞錫君（2007）分析了太湖流域水生態補償機制的兩種形式（即水生態保護補償機制和跨界水污染補償機制）及政策框架；毛新偉（2007）分析了太湖流域片省際水事糾紛的現狀特點與發展趨勢。總體上，我國對于湖泊水污染與富營養化的研究相當分散，過分注重局部的水體、污染源以及管理措施的研究，難以滿足湖泊流域水環境治理的實踐要求。

2.2 湖庫水質綜合控制技術研究動態

長期污染對湖庫造成直接損害，大量湖庫生態系統處于不良狀態，形成生物多樣性降低、功能下降為特征的退化生態系統，嚴重威脅人類社會的可持續發展。因此，如何保護現有的湖庫生態系統，綜合整治和恢復污染退化的湖庫，使之恢復到可持續發展的自然狀態，已成為人類亟待解決的重要課題。湖庫水質控制目標是多方面、多層次的，需要遵循的共同原則是：生態、社會、經濟和文化的需求以及生態恢復技術的可靠性和有效性。

湖庫生態系統作為一個由諸多物理化學要素和生物要素組成的復雜統一體，其功能強調生態系統結構和格局及其影響因素的整體性。湖庫生態恢復具有整體概念，事實上對湖庫生態系統的修復不可能先修復某一個物種再恢復另一部分，而是全面考慮生態系統結構和功能，即便是對某一特定污染的控制也要考慮系統的綜合影響。現代湖庫生態修復是充分考慮物理因素和有機體之間相互作用的系統工程，強調配套技術的整合。例如，對富營養化湖庫的恢復包括污染外源控制、內源清除、環境條件整治直到生態系統恢復的一系列相互作用的恢復工程。

2.3 突發性水質污染以及應急管理技術研究動態

原水水源突然性污染事件是指在原水水源保護區內由于突然性的污染物泄漏、排放，造成水質瞬間嚴重惡化、嚴重威脅水廠取水安全的污染事件[3]。這些突發性污染事件多是由于事故、常規污染源違法排放（包括工廠事故和偷排）、城市或農村的非點源污染受暴雨沖刷等進入水體、船舶等的污染物泄漏、環境因素導致的水質突變、氣候突變等自然災害帶來的突發性污染和人為投毒等。

根據污染物性質及常發生的方式，突發性環境污染事故可分為：核污染事故；溢油事故；有毒化學品的泄漏、爆炸和擴散事故；非正常大量廢水排放造成的污染；自然環境帶來的污染；人為破壞造成的污染。突發性水污染事故的特點表現在水污染事故發生、發展和危害的不確定性，影響的長期性和應急主體的不明確。

預警應急處理系統在一些經濟發達國家發展較早，北美洲（美國、加拿大）、歐洲和亞洲的日本、韓國都有所發展，這些國家建立的水質預警系統大部分是建立在大的水污染事件發生之后，對污染物進行監測，但是未提出各類污染物的應急處理技術。近幾年，特別是911事件以后水源和供水管網成為恐怖分子襲擊的對象，這給供水安全帶來了新的問題，供水安全日益受到各國重視，建立原水水質預警應急系統是公認的應對突發性污染的最有效方式，建立原水水質預警系統需要較大的資金投入和較高的技術支持，在資金、技術等無法滿足要求的情況下，應盡可能利用水廠已有歷史監測數據，運用預測學原理指導水廠運行。

以下是世界各國已建成的預警應急處理系統:美國俄亥俄河水質預警系統主要負責對俄亥俄河干流和主要支流的下游地區的水質監測。起初系統是由15個氣譜監測儀組成，用以監控有機物的變化，并向美國海岸管理中心提供相關報告。隨后，為了滿足1976年四氯化碳污染事件和1988年的石油泄漏事件的需要，在原有基礎上對系統作了改進，使其具備了更完善的污染物擴散模型、數據收集傳輸系統和網絡共享系統，為更好的應對突發事件、為水廠服務奠定了基礎。萊茵河上已經有30多個水質監測站，并且建成了目前世界上最大的生物指示系統（包括魚、藻類、水蚤、貝類動物和細菌）。

塞文河是英格蘭和威爾士北部地區的主要水源地。1984年的苯酚污染事件使英國有關部門認識到了水質預警系統的重要，他們在塞文河上建立了一個包括3個水質監測站的水質預警系統。系統由海德自然科學實驗室管理，并得到了沿河各水廠在經濟和其他方面的大力支持。塞文河的預警系統實現了完全自動化，除了每周的檢修時間，都不需要專人進行維護，它可以自己通過電話線將信息傳輸給相關管理部門。系統可以對甲醛、氨氮、苯酚、VOCs、農藥和多種水質指標進行實時在線監測，但并不是所有的監測站都裝備所有儀器，各監測站根據其實際情況，選擇的監測指標略有不同。

法國水務集團為巴黎市2/3地區的400萬居民提供生活用水，其中95%的源水來自從塞納河及其支流。在過去的20年中，已經出現過400多件突發性污染事件，其中40%事件的處理要求改變處理工藝，7%的事件引起了供水量的減少，3%的事件導致關閉處理系統。因此建起了完整的水質預警系統，系統包括多個具有自動分析儀的監測站和自動檢測儀。每個監測站包括總有機碳、氨氮、硝基氮、氰化物、重金屬、有毒物質、溶解氧、溫度、pH值和電導率自動監測儀[4]。系統可以對歷史數據信息進行儲存，當突發性事件發生時，它可以對事件的性質、特征進行及時準確的判定，而后與歷史相關信息進行比較，從而找出最佳處理方案。該監測預警系統又包含有監控、自動分析和預測模型系統，并結合了多種水處理工藝，因此可以很好地保障巴黎市內的供水安全。

在亞洲，日本建設了淀川河水質監測預警系統，以淀川河為水源的3個水廠可以從系統中獲取有關事件及時可靠的信息，根據污染物調查分析和以往經驗，淀川主要污染物有農藥、苯酚和多種化學物質。因此預警系統配備了相應的有機物監測設備、先進的總碳和紫外分析儀、氣譜分析儀、標準水質監測器和色味監測儀。有消息表明，韓國利用柳條魚和水蚤開發成功水質污染預警系統。

在國內，預警系統的發展還處在起步階段，建成的很少，主要集中于大城市，北京計劃在現有水源基礎上建立由5個水質在線監測站構成源水水質預警系統，除簡單水質在線監測儀（溶解氧、pH、濁度等）、氨氮等，可能包括重金屬及生物毒性的高級監測儀；南水北調中線上建立多個包括簡單監測儀的在線監測站；天津市在取水口建立針對藻類高發源水水質監測預警系統；西安市計劃在黑河引水管渠上建立10個左右的水質在線監測站；濰坊市在峽山水庫建立了水質在線監測站，并于2005年3月正式投于運行。監測指標:水溫、渾濁度、pH、電導率、溶解氧、CODCr。實時數據可傳輸至水廠進行趨勢分析，進一步研究檢測指標與其他水質指標的相關性，建立起水質實時預警系統，其對作出水處理的反應和調整方面發揮了重要的作用。該項目的建成，對提高制水工藝的抗沖擊能力、穩定出廠水水質有重要的現實意義。

3 結束語

社會在進步，人們的環保意識也在提高。國內外雖然對水污染防治各有不同，但都是為了更好地改善水資源狀況、更好地為人類服務。文章綜合分析了國內外研究動態，能夠對人們的研究起到一定的借鑒作用，但是還有不足之處，有待進一步完善。

[1]陳思源.非點源污染下湖泊水體污染狀況的動態演化[J].湖北農業科學，2010，49（10）：2410-2413.

[2]常文英.淺談汾河水污染及其防治[J].山西廣播電視大學學報，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]韓彥霞.滄州市地表水污染現狀評價、危害及防治措施[J].水資源研究，2008，29（1）：6-7（36）.