葉兆木，彭瑤，趙芳，顧葦葦

(重慶市生態(tài)環(huán)境科學研究院，重慶 401147)

我國很多城市貫穿河流、湖泊、大江大河等，水環(huán)境質量的好壞是反映城市發(fā)展質量和市民生活質量的“晴雨表”。目前水環(huán)境污染現(xiàn)象越來越被政府和社會公眾關注，尤其是城市內(nèi)部的水環(huán)境污染，嚴重影響居民的生活安全，也影響市容市貌。有些水環(huán)境污染因歷史原因長期得不到根本解決，破壞了城市生態(tài)環(huán)境，也帶來了一些負面影響?，F(xiàn)代社會倡導“以人為本”的城市居住理念，需要科學開展水環(huán)境現(xiàn)狀調查及評估，及時掌握水環(huán)境污染狀況，發(fā)現(xiàn)污染的水域及時進行水體修復，提升城市治理水平，改善城市人居環(huán)境。

1 水環(huán)境現(xiàn)狀調查的重要性

改革開放以來，全國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展突飛猛進，新城開發(fā)與舊城改造步伐加快，但由于城市環(huán)?；A設施建設相對滯后等原因，導致大量的污染排放與吃緊的治污能力之間的矛盾日漸突出，城市湖庫水環(huán)境質量急劇惡化，部分湖庫甚至成為城市納污溝，“城市之肺”逐步演化成了“城市之淚”。統(tǒng)計顯示，近3年全國有360個城市遭發(fā)生了不同程度的內(nèi)澇，發(fā)生范圍廣、積水深度大、積水時間長、損失嚴重。全國有360個遭遇內(nèi)澇的同時，有1 100座城市缺水。城市的缺水量每年大于70億m3，河道自凈功能減弱甚至喪失，城市水體污染嚴重，甚至威脅飲水安全。環(huán)境事件往往起源于安全生產(chǎn)疏漏和安全意識淡薄，加強企業(yè)安全管理是預防和降低環(huán)境事件的關鍵[1]。

黨的十八大以來，以習近平總書記為核心的黨中央高度重視環(huán)境保護和生態(tài)建設，提出了“綠水青山就是金山銀山”的綠色發(fā)展理念，在推進工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的同時也要加強生態(tài)環(huán)境保護。2013年12月，習近平總書記提出建設自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”。2014年11月，住建部出臺《海綿城市建設技術指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建》 。2016年3月10日，習近平總書記在參加青海代表團審議時強調“堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策，像保護眼睛一樣保護生態(tài)環(huán)境，像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境，推動形成綠色發(fā)展方式和生活方式”。積極推行低影響開發(fā)建設模式，各地區(qū)舊城改造與新區(qū)建設要按照對城市生態(tài)環(huán)境影響最低的開發(fā)建設理念，控制開發(fā)強度，合理安排布局，有效控制地表徑流，最大限度地減少對城市原有水生態(tài)環(huán)境的破壞，同時根據(jù)需求適當開挖河湖溝渠、增加水域面積，促進雨水的積存、滲透和凈化，打造和諧生態(tài)環(huán)境?！霸搭^治理”是實現(xiàn)水體水環(huán)境質量大幅提高的根本途徑[2]。

因此，加強水環(huán)境現(xiàn)狀調查顯得非常重要。只有開展充分的水環(huán)境現(xiàn)狀調查，才能準確了解水環(huán)境污染狀況，有針對性進行水體修復和環(huán)境綜合整治，更好地進行低影響開發(fā)和海綿城市建設。水文調查和歷史數(shù)據(jù)分析只能發(fā)現(xiàn)可能存在的污染原因，但通過現(xiàn)狀水質加密監(jiān)測，可以證實污染原因，再現(xiàn)污染發(fā)生的過程[3]。當前，要深入貫徹黨的十九大精神，統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理，實行最嚴格的生態(tài)環(huán)境保護制度，形成綠色發(fā)展方式和生活方式，堅持走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，建設美麗中國，為人們創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境，為全球生態(tài)安全作出貢獻。推進生態(tài)文明建設，以改善城市湖庫水體水質、恢復湖庫良好生態(tài)功能、保障庫區(qū)水環(huán)境安全為目標，以切實解決人民群眾關注的環(huán)境問題為重點，以實施工程項目為依托，以建立長效管理機制為保障，綜合運用工程措施和經(jīng)濟、法律、行政綜合管理手段，大力推進水體修復、流域水環(huán)境綜合整治，實現(xiàn)湖庫水環(huán)境質量和周邊景觀同步提升，形成和諧共生的生態(tài)體系。

2 水環(huán)境現(xiàn)狀問題及原因分析

近年來，隨著房地產(chǎn)開發(fā)的興起以及工業(yè)園區(qū)的發(fā)展，人口和工業(yè)規(guī)模迅速增長，污染急劇增多，但由于市政環(huán)?；A設施建設嚴重缺失，加之管理機制不順，造成大量生活污水和工業(yè)廢水直排入湖、湖面、江面漂浮物腐爛發(fā)臭、底泥淤積嚴重等一系列問題，導致湖體、江體水質超標嚴重，水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化。水庫主要污染源是入河生活污水和生活廢棄物及畜禽養(yǎng)殖所產(chǎn)生的部分入河污染物[4]。很多大城市將迎來新一輪的開發(fā)建設潮，如不及時對流域內(nèi)的各類環(huán)境問題開展專項整頓和治理，不僅流域自身的水環(huán)境質量將面臨進一步惡化的風險，而且還可能直接影響水環(huán)境質量和水體生態(tài)安全。水環(huán)境污染一般包括外源污染和內(nèi)源污染。而在具體原因方面，除了外源污染原因、內(nèi)源污染原因，還有管理機制原因。

2.1 外源污染現(xiàn)狀問題及原因分析

1)市政基礎設施建設滯后，污水直排現(xiàn)象嚴重。近年來，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展提速和城市化建設進程加快，人口和產(chǎn)業(yè)大量聚集，但與之對應的市政基礎設施建設步伐卻嚴重滯后，污水截污干管缺失，導致水體流域內(nèi)生活污水和工業(yè)廢水直排現(xiàn)象較為普遍。部分生活污水未得到有效地處理，部分工業(yè)企業(yè)因沒有截污干管而將廢水就近排入附近水體。

2)水體周邊人口密度大，緩沖距離不足。城市建成區(qū)大型生活住宅小區(qū)眾多，人口密度特別大。由于前期規(guī)劃建設不合理等歷史遺留問題，水體周邊建筑距離水面幾乎無緩沖距離，部分建筑緊貼水面而建，小區(qū)住戶的裸露地面、菜地種植和零星畜禽養(yǎng)殖等產(chǎn)生的污染直接入水，高密度的人口聚集，導致水體水質受到了較大的人為影響。

3)面源污染日益加重，防控手段相對不足。根據(jù)對水體流域污染現(xiàn)狀調查，大部分水體受流域內(nèi)面源污染影響較重。面源污染中，城市地表徑流污染貢獻又較為突出，一般由城市地表徑流所帶來的污染物占流域城市面源的90%，其中COD占面源污染總量的98%。但目前，水體流域內(nèi)對于面源污染的有效防控手段明顯不足，流域面源污染有進一步加重的趨勢。

2.2 內(nèi)源污染現(xiàn)狀問題及原因分析

1)污泥淤積量大，水體自凈能力較差。有些水體流經(jīng)地帶水流較緩、水體交換能力差，加之支流污染較重，水底泥淤積量較大，同時由于多年未開展清淤，淤積的底泥持續(xù)釋放污染物，對自凈能力本就不高的水體造成了進一步的影響。

2)污染治理不及時，水環(huán)境進一步惡化。由于水體流域范圍內(nèi)現(xiàn)有環(huán)境污染的累加效應和滯后效應，若不及早治理，水環(huán)境將存在惡化的趨勢，對整體水環(huán)境質量的達標將帶來更大的壓力，同時也對水體流域沿線生態(tài)環(huán)境保護造成巨大的威脅。在傳統(tǒng)粗放式城市建設模式下，已受到破壞的水體和其他自然環(huán)境，進一步擴大污染的可能性更大。

2.3 管理機制現(xiàn)狀問題及原因分析

1)責任主體不明確，湖庫缺乏有效管理。目前，很多水體并未設置統(tǒng)一的監(jiān)管責任部門，主體管理部門由其周邊圍建的小區(qū)物管進行分段負責，且只負責岸邊管理，不負責水體管理，同時缺乏相應的監(jiān)督部門。個別物管更是放棄了岸邊管理，造成了岸邊周邊存在較為嚴重的污水直排、水面植物腐爛丟棄、生活垃圾隨意丟棄等問題和現(xiàn)象。更有甚者，部分建筑土石方直接推入水體內(nèi)，不僅擠占了水體容量，也嚴重污染了水體水質。建立智能化的環(huán)境執(zhí)法監(jiān)督管理平臺，充分鍛煉現(xiàn)場勘查、移動執(zhí)法、應急處置等能力[5]。

2)環(huán)保宣傳教育力度不足，管理手段單一。水體周邊相關小區(qū)物業(yè)公司對社區(qū)內(nèi)公眾環(huán)保宣教力度不足，對影響和危害湖庫水質的行為大都以口頭教育等方式進行管理。有些物業(yè)公司也曾對社區(qū)內(nèi)的畜禽養(yǎng)殖情況進行整頓，但由于缺少相關依據(jù)及行政力量支持，整頓成果收效甚微。水體周邊居民環(huán)保認識差異較大，部分不自覺的居民可能會為了圖方便而不愛護水源。政府加強環(huán)境法制建設力度，大力宣傳環(huán)保知識，形成環(huán)保意識，共筑美好生活家園[6]。

3 水環(huán)境現(xiàn)狀調查及評估方法

根據(jù)水環(huán)境現(xiàn)狀問題及原因分析，總體思路為水體外截斷污染源、水體內(nèi)恢復水生態(tài)、水體管理長效化。水體外截斷污染源以大力開展水體流域工業(yè)污染和生活污染整治為主，并加強水面漂浮垃圾清理；水體內(nèi)恢復水生態(tài)以因地制宜實施水體生態(tài)功能修復措施為主；水體管理長效化以明確水體管理主體，落實管理機構、人員、制度、經(jīng)費為重，建立水體管理長效機制。為準確摸清水環(huán)境現(xiàn)狀及健康狀況，對水質以及水生和底棲生物進行了調查和監(jiān)測，并對其監(jiān)測結果進行評價。

3.1 水質現(xiàn)狀調查及評估

3.1.1水質監(jiān)測斷面設置及水質監(jiān)測指標確定

對水質指標進行監(jiān)測，合理確定水體監(jiān)測點，合理進行分布。水質監(jiān)測指標包括pH、DO、高錳酸鹽指數(shù)、COD、BOD5、NH3-N、TP、TN、硫化物、葉綠素a及透明度11項。

3.1.2采樣及分析方法

調查采樣與分析方法見表1。

表1 采樣與分析方法

3.1.3水質現(xiàn)狀評價

地表水現(xiàn)狀評價采用標準指數(shù)法進行評價，評價模式如下：

(1)

pH評價模式：

(2)

(3)

式中：Pi,j為i污染物在j監(jiān)測點處的單項污染指數(shù)；Ci,j為i污染物在j監(jiān)測點處的實測濃度，mg/L；Csi為i污染物的評價標準，mg/L；PpH為 pH的單項污染指數(shù)；pHsd為地表水水質標準中規(guī)定的pH值下限；pHsu為地表水水質標準中規(guī)定的pH值上限；pHj為j監(jiān)測點處實測pH值。DO評價模式為：

(4)

(5)

(6)

式中：PDO為DO的單項污染指數(shù)；DOf為某水溫、氣壓條件下的飽和溶解氧質量濃度，mg/L；DOj為溶解氧實測值，mg/L；DOs為溶解氧的水質評價標準限值，mg/L；T為水溫，℃。按上述評價模式和評價標準，測算水環(huán)境水質指標。

3.1.4水體富營養(yǎng)化評價

1)湖泊(水庫)富營養(yǎng)化狀況評價方法

綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法。

2)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式

TLI(∑)=∑Wj·TLI(j)

(7)

式中：TLI(∑)為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關權重；TLI(j)為代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

以chla作為基準參數(shù)，則第j種參數(shù)的歸一化的相關權重計算公式為：

(8)

式中：rij為第j種參數(shù)與基準參數(shù)chla的相關系數(shù)；m為評價參數(shù)的個數(shù)。

中國湖泊(水庫)的chla與其他參數(shù)之間的相關關系rij及rij2見表2。

表2 中國湖泊(水庫)部分參數(shù)與chla的相關關系rij及值

營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式為：

①TLI(chl)=10(2.5+1.086lnchl)

(9)

②TLI(TP)=10(9.436+1.624lnTP)

(10)

③TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN)

(11)

④TLI(SD)=10(5.118-1.94lnSD)

(12)

⑤TLI(CODMn)=10(0.109+2.661lnCOD)

(13)

式中：葉綠素a chl單位為mg/m3；透明度SD單位為m；其他指標單位均為mg/L。

3)湖泊(水庫)富營養(yǎng)化狀況評價指標

葉綠素a(chla)、總磷(TP)、總氮(TN)、透明度(SD)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)。

4)湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)分級

采用0～100的一系列連續(xù)數(shù)字對湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)進行分級，TLI(∑)與營養(yǎng)類別的對應關系見表3。

表3 TLI(∑)與營養(yǎng)類別的對應關系

根據(jù)上述公式對水體水質進行富營養(yǎng)化評價，由各采樣點的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)及對應的營養(yǎng)類別得出水體富營養(yǎng)化狀況。

3.2 水生生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調查及評估

為系統(tǒng)了解水體水環(huán)境健康狀態(tài)，綜合反映湖體健康，開展浮游植物、浮游動物、底棲動物等水生生物調查監(jiān)測。通過浮游植物指示水體富營養(yǎng)化程度，利用浮游動物中特征物種評價水體富營養(yǎng)化程度，原生動物的出現(xiàn)及數(shù)量構成評價水質清潔和污染狀態(tài)，底棲生物反映水生生態(tài)系統(tǒng)中水質污染狀態(tài)和沉積物健康程度。

3.3 換水周期評估

水體換水周期(也稱作水體交換周期)是自然界水文循環(huán)的效應反映，由于地球上水體的循環(huán)作用，導致地球上各種形式水體不斷地進行交換及更新，從時間角度上來分析，不同形式的水體存在不同的更新交替期，可用水體交換周期來表征各種水體交替時間的長短。

因此，水體交換周期的計算公式通常為：

d=s/Δs

(14)

式中：d為水體交換時間，天；s為水體的容量(河湖多年平均蓄水量)，m3或萬m3；Δs為該項水資源參與水平衡的活動量，(河湖生態(tài)需水量)，m3/s。

若水體的常年蓄水位基本不變，水體的入庫水量與出庫水量基本一致，上式可變化為：

T=V/Q

(15)

式中：T為水體換水周期，a；V為水體的常年庫容，m3；Q為水體年入庫水量，m3/a。

通常情況下，補給水主要來自于地表徑流、湖面降水和支流污水等，因此，水體入庫水量按照下式計算：

d=s/Δs

(16)

式中：Q為入庫水量，m3；S地為地表徑流，m3；H湖面為水面凈入水量，m3；Q支流為支流來水量，m3；Q污水為水體外源污水量，m3。

隨著城市市政基礎設施將進一步完善，水體流域內(nèi)大量的生活污水和工業(yè)廢水將被市政管網(wǎng)截走，未來的水體外源污水量將會大幅下降，支流流量亦將大幅下降。

4 結語

我國是一個嚴重缺水的國家，而且南北、東西分布極其不均勻，水資源對國家的長久治安非常重要。改革開放以來，隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，水環(huán)境污染的情況越來越多。黨的十八大以來，習近平總書記高度重視環(huán)境保護，提出“綠水青山就是金山銀山”，為水環(huán)境治理指明了方向。加強水環(huán)境現(xiàn)狀調查及評估，對開展水體修復和環(huán)境綜合整治具體非常重要的作用，也是打造優(yōu)良生態(tài)環(huán)境和促進經(jīng)濟社會協(xié)同發(fā)展的助推器。對此，本文提出了水環(huán)境現(xiàn)狀調查及評估的有關方法。隨著我國經(jīng)濟實力的不斷提升和對環(huán)境保護的更加重視，相信會有更加完善的水環(huán)境現(xiàn)狀調查及評估方法，相信會有更加美好的和諧生活家園。