中國的水環境與水資源保護研究摘要水是生命之源，對人類的生存和發展至關重要。然而，受污染的水不僅影響到水的正常運行，此外，也對工業和農業生產以及人民用水安全產生影響。在中國，水資源長期以來被認為是不需要付費的資源，隨著社會主義市場經濟的發展，工業化和城市化的發展，供水和需求之間的矛盾日益加劇。本文介紹了中國河流、湖泊和地下水的污染現狀，分析和總結了可能的污染源，并結合中國的現狀提出了相應的保護措施。關鍵詞：河流；湖泊；地下水；污染目錄TOC\o"1-3"\h\u67191中國河流水資源環境與保護 中國河流水資源環境與保護1.1河流水資源環境現狀由于我國人民對水資源保護的觀念薄弱，所以在過去，無論是居民用水還是工業用水，其廢水排放都是不規范、不科學的，導致我國河流被嚴重污染，由水污染帶來的事故常常出現，水污染造成的死亡數量也逐漸增加。例如，1994年淮河水污染事件，在未評估開閘標準的情況下，盲目開閘泄洪，導致淮河的途徑地區水資源都被污染，數百萬人民沒有安全的飲用水源。2004年，某化工企業偷偷排放化工廢水，導致沱江水域的重金屬成分嚴重超標，給當地居民和企業企業都造成生活困難。2005年，吉林省石油公司的一個車間發生爆炸，接近100噸的有機污染物流進了松花江，造成了人員死亡。如今，我國加大了河流污染的防治力度，水污染事故逐漸減少，整體水質得到了改善，情況逐漸好轉，顯示了治污的成果。[1]2018年，根據我國對國內河流水質的監測報告顯示，由于經濟發達程度不同，經濟發達區的河流會比經濟落后區的河流受污染更嚴重。我國經濟發展重鎮一般在東部地區和南部地區，通過監測數據可以看出，珠江、淮河等領域的水污染比較嚴重，一級到三級的水質只有50%。除此之外，在對我國1613個水質監測點進行檢驗后，水質正常的監測點數量達到近七成，水質差的達到6.9^%。與2017年相比分別增加了2.5%和下降1.5%，可以看出河流污染治理的成效。我國西北地區的河流水質較好，沒有劣類水質，一級到三級的監測點達到96.8%，而西北地區的劣類水質只占4.8%，整體水質情況可觀。值得注意的是，黃河、松花江等流域有輕度水污染，遼河等領域為中度水污染。黃河流域的劣類水質占12.4%，主要是分布在支流，干流的水質比較優秀。[2]松花江的污染主要來源于支流，由支流帶來的污染物直接影響干流的水質。烏蘇里江、黑龍江等流域為輕度污染，山東半島的海域也是輕度污染，這幾條河流中的劣類水質占比高達20%，所以急需治理。[3]我國各中心水體的污染狀況如上述所示。筆者認為這些重點水域的污染狀況是我國水污染的縮影。對這些水域的污染狀況進行概述，可以對我國河流的總體污染狀況有一個大致的了解。根據這些數據，不難得出結論，我國河流的污染現在支流比干流更嚴重，人口密集和工農業流域的水質也比人口稀疏工業少的水質要差。[4]1.2主要污染源1.2.1隨著我國人口的增加，生活污水排放量逐年增加如安徽省2010年生活污水排放量為11．373億t，2011年為17．238億t，增加了51．57％，生活污水COD排放量占總排放量的30．08％。而污水處理率并沒有同步增加，導致大量生活污水排入河流，嚴重影響了河流的水質，破壞了生態環境，威脅了居民的健康。[5]1.2.2工業廢水是河流最主要的污染源工業廢水來源于兩方面，第一，來自造紙、冶金、化工和采礦業的廢水，第二，來自其他排放物進入水體的污染，如空氣污染產生的酸雨。除了各種各樣的有機污染物外，這些污水往往還含有一些有毒有害的重金屬和污染物，如果不經處理直接排入天然河道，會對生態環境造成不可估量的破壞。雖然大型企業和工業園區采取了有效的廢水處理措施，國家也采取措施關閉和搬遷了嚴重污染環境的工業廠房，但一些中小企業和城市企業的廢水處理設施不完善，仍然會偶爾導致廢水超標排放，對河流造成嚴重污染。1.2.3畜禽糞便排放量變大由于我國畜牧業的發展壯大，家禽的糞便排放也在加大。然而，過去人們都不在意牲畜的糞便排放問題，讓牲畜隨便排放，但這些糞便隨著下雨、或是人為清理，最終流入到河流中，導致河流造成污染。目前，我國的糞便利用率只有30%-50%，很多不處理的糞便內含多種微生物，會造成水體的富營養化，導致水體含氧量不夠。此外，農藥的使用不當也會造成水資源污染，我國單位面積的農藥投放量是發達國家的10倍，大量的農藥經雨水沖刷后流入河流，造成水體嚴重污染。4.雨水污染雨水污染主要發生在剛開始下雨的階段，雨水經過大氣層，掉落地面，沖刷各種道路污染、泥巴、紙片等進入地下，因此常常會伴有重金屬、有機物等污染存在，如果不經處理直接流入河道，會直接影響河流水質。1.3主要保護措施1.3.1綜合利用物理、化學、生物-生態方法對河流污染進行治理物理法包括截污分流、底泥疏浚、調水稀釋、機械除藻等，治理效果好，但存在工程量大、費用較高的問題，同時，還要考慮當地的水文地理條件等。化學法投加混凝劑、吸附劑去除污染物，見效快，費用高，易形成二次污染，應用有限。還有就是生物-生態法，即利用植物或培養、接種微生物，對污染物進行轉移、轉化或降解，從而使水體得到凈化，具有效果好、工程造價低、能耗低、運行成本低廉等優點，另外，還具有綠化及河道景觀的功能，在改善河流水質的同時還可以改善河道及周邊的生態環境。生物-生態法是目前河流治理較為理想的方法。它包括生物膜技術、生物修復技術、生物操縱技術、植物凈化和曝氣充氧等。這些技術各具特色，在具體的實踐中，由于水體污染成因不同，污染物的種類也多種多樣，要有區別的選擇治理方法。例如，生態環境部公布的2017年《中國生態環境狀況公報》顯示，我國河流仍以有機污染為主，污染物主要是化學需氧量、氨氮、總磷、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量等。對于有機污染物，一般采用的是人工濕地技術，不但可提高河水的自凈能力，對COD、總氮和總磷也有一定的治理功效；而生態浮床技術可使水體中的營養物質轉移，對降低水中氨氮、總磷、有機物等的含量有明顯的作用。針對受到嚴重污染的河流，需先應用物理法、化學法對其進行治理，然后再以生物-生態法進行水質凈化，并修復生態系統。因此，在治理河流污染時，采用單一方法是難以達到理想治理效果的，需要根據河流的實地條件采用科學綜合性的技術，進行針對性的治理，達到經濟、高效、穩定、長期改善河流水質的效果。1.3.2促進產業結構調整、優化升級與合理布局產業發展推動著經濟的持續增長，同時也加大了對環境的污染，多數企業通過產業結構調整與升級來達到減少污染排放、改善環境質量的效果。相反，不合理的產業結構和產業布局使得很多地區的污染物排放量超出環境承載能力。針對河道治理工作，不僅要求達標排放以及降總排放，還應重視產業結構的調整、升級與合理布局，它是一個重要的控源性手段。只有河流周邊產業調整為有利于河流治理的結構模式，才能從源頭解決河流污染問題。對沿河周邊，禁止新建、擴建高污染、高耗水、高耗能及污治代價高的企業，對已建高污染企業要結合產業結構調整實施搬遷或改造，壓縮過剩產能，剔除落后產能。對河流污染嚴重的地區實施限批。農業污染源同樣會導致河流污染。優先發展節水農業，降低農藥和化肥的使用量，合理利用禽畜糞便，如沼氣發酵等。需要著重指出的是在河流上、中游更要從源頭控制污染物的排放，尤其是化工、造紙、冶金、畜牧養殖等。1.3.3加強監管，完善考核，促進河流水質全面好轉環境監測可為環保工作提供支持。客觀準確的監測數據，是評價地表水環境質量狀況、反映污染治理成效、實施環境管理與科學決策的重要依據。國家地表水環境質量檢測網已經建成，生態環境部改變屬地監測模式，以采測分離的水質監測數據作為考核各地政府的依據，地方政府統一指揮調度各部門，著力整治河流污染問題。此舉取得顯著成效，全國各地的主要河流水質狀況明顯改觀。采測分離的順利實施，標志著國家地表水監測事權上收工作跨出了堅實的一步。目前，采測分離的水樣采集時間主要集中在每月上旬，可以考慮將采樣時間轉變為不定期、無規律的模式，更好的降低“地方干預”，讓監測數據更全面、客觀、真實。此外，加快推進省級、市級監測事權的上收工作可以促進采測分離外的中小河流水質狀況的全面改善。穩步推進水質自動站建設，實現河流水質監測的自動化、智能化，強化對河流主要污染物連續、實時、全天候的監控，數據監控將更加及時、準確，從而不斷提升河流監測、監管能力和自動預警水平。此外，環保部門要采取積極措施，充分調動人民群眾的參與熱情，鼓勵受到污染影響的公民參與污染防治工作，獎勵舉報，懲治違法，發揮人民的監督作用。此法是對政府和職能部門監管的重要補充，可以使各種污染問題無處遁形。2中國湖泊水資源環境與保護2.1湖泊水資源環境現狀中國湖泊擁有豐富的優質水源和微生物資源，為全國約三分之一的城市人口提供飲用水，是約三分之一工農業生產和四分之一谷物生產的重要支撐，湖泊生態環境對人類健康、社會經濟可持續發展和國家生態安全具有重要意義。根據《2016年中國環境公報》，我國主要監測區域的112個主要湖泊（水庫）中，8個湖泊（水庫）水質為一級，占7.1%；8個二級，占25.0%；38個三級，占33.9%；23個四級，占20.5%；6個五級，占5.4%；9個水庫被評為5類以下。影響湖泊的主要污染是化學需氧量、高錳酸鹽等過多。除此之外，國家監測了108個湖泊（水庫）的營養狀況，其中低營養湖泊10個，中營養湖泊73個，輕度富營養化湖泊20個，中度富營養化湖泊5個。[6]2.2主要污染源2.2.1水產養殖形成的內源污染近年來，隨著大量圍網進入湖區，以尋求更大的經濟效益，湖泊養魚技術得到了發展。在高密度飼養條件下，魚只吸收了飼料中9.1%的氮和17.4%的磷，飼料殘留物和魚糞的污染物嚴重污染了水體。此外，高密度的圍網限制了水域的流動和空氣交換，阻礙了水體的自過濾，進一步降低了湖泊水質量。[7]2.2.2湖泊底泥污染支流引入的沉積物在湖口形成淤泥，經年累月的積累，沒有得到有效的管理，淤泥增加了湖床的厚度，降低了湖的實際深度。微生物對沉積物中有機物的氧化和分解產生作用，幫助其消耗水中的溶氧，造成水體長期缺氧，導致水中生物的死亡。此外，沉積物具有吸附和釋放污染物進入水體的功能，如果外部污染物逐漸得到控制，那并不意味著湖泊水質的好轉，反而是因為沉積物吸收了大量污染物，將自身變成最大的污染源，對湖泊水造成底層污染。2.2.3農業面源污染農業面源污染是指農業生產中的化肥、農藥殘留物或畜禽污水流入或進入水體所造成的污染，是一種廣泛、隱蔽、特殊的面源污染。據統計，僅在1990年至2008年期間，中國使用化肥產生的TN排放量從3132700噸增加到4088800噸，污染水面具從16.66萬平方米擴大到25.03萬平方米。在沒有完整的廢水處理程序的情況下，牲畜糞便未經適當處理就被排放到農田或附近的地表水中，污染物通過滲透或降水進入地表水，直接或間接污染湖泊。1985年，美國曾對水污染進行一項調查，結果表明，64%的受污染河流是由農業地表水源污染造成的，在地表水的污染中，有46%的沉積物，47%的總磷和52%的總氮是由農業支流污染造成。2.2.4城鎮面源污染城市地表水污染的特點是，由于城市土地利用方式不同，排水系統不完善，人口分布分散，導致城市地表水污染難以控制，水質多樣而復雜。下雨時，沉積在城市道路上的污染物直接流入河流和湖泊，這是污染地表水的主要途徑之一。卓木林等人研究發現，雨水徑流中的污染物在降雨開始時可以達到最高水平，在短時間內造成水質惡化。此外，中國的農村地區相對不發達，缺乏足夠的廢水處理設施，所以居民的生活廢水每天都直接排入河流或道路上。研究表明，中國農村地區每年產生約90億噸的日常廢水，其中大部分是無意中排放的。2.3主要保護措施2.3.1湖濱緩沖帶的生態恢復首先，可以利用自然恢復水資源生態。在湖泊和陸地之間，有一塊過渡領域被稱作湖濱路段。它可以阻礙大部分陸地污染物流入湖泊中，并且自身還具備獨特凈化功能。Magette等學者發現，高草茅具有過濾污染物的功能，越寬的高草茅，其過濾效果就越好。比如4.6米寬的高草茅能過濾掉66%的污染物，9.2米寬的高草茅沉積物去除率是82%。王慶成等人發現，在大壩或溝渠邊上有平坦植被的緩沖帶能顯著降低水的流速。2.3.2植物修復漂浮植被是一種非侵入性、低投資、快速見效的生態修復技術，利用水生植物清潔水體，還可以在水體修復中美化環境。近年來，植物漂浮物已被廣泛用于清理河流和湖泊的景觀道路。利用植物進行污染物的清理，這種治理方式的背后邏輯是：讓水中的營養物質被漂浮植物的根系吸收，根系中的微生物分解污染物，達到凈化水體的目的。2.3.3微生物修復第三，可以利用微生物吸收污染物，從而凈化水體。水體的自動過濾功能與微生物的修復功能息息相關，由于微生物可以幫助水中生物進行物質交換，所以它有著幫助水體循環的作用。孫連鵬與其他學者一起研究微生物修復技術，得出結論，在負載固定化反硝化菌的人工浮床上，可以充分發揮植物的協同反硝化作用。與傳統的自然浮床相比，人工浮床上微生物分解污染物的效率提高了17.2%。同時，微生物會附著在植物根部，形成天然生物膜，形成水生植物-微生物協同處理系統。徐國靜等學者也對此進行了研究，發現微生物與植物協同處理污染的系統在凈化總氮、亞硝酸鹽氮、總磷和化學需氧量方面的效率明顯高于單個系統。3中國地下水資源環境與保護3.1地下水資源環境現狀目前，中國的人均淡水供應量只有2,300立方米，遠遠低于世界平均水平。過去十年，由于加大了水污染防治的力度，中國的地表水質量有了明顯改善。然而，2018年我國對水資源的調查報告顯示，中國的地下水污染情況仍然嚴重，10168個國家地下水質量監測點中，被評定為4級的水質有70.7%，評定為五級的監測點有15.5%，只有13.8%的監測點符合水質標準。但根據我國目前用水狀況來看，我國大部分城市用水都是來源于地下水，所以改善地下水的環境質量勢在必行，這也是未來水質修復工作的重中之重。[8]3.2主要污染源3.2.1重金屬污染重金屬本身具有以下幾個特點：第一污染持久，由于生物累積時間長，以及金屬在不同生物體內會發生變異反應，所以當重金屬隨著食物鏈進入到人類口中，其影響被放大化。第二，具有生物毒性，重金屬的生物降解性差，不容易被生物吸收。目前，重金屬是環境監測的重點污染物，它所帶來的污染是中國目前面臨的最嚴重的環境問題之一。重金屬一般來源于兩個方面，第一比較常出現在農藥灌溉、工業廢水等領域，這一部分的地質背景本身就含金屬量高。第二化學工廠的違法排放，導致地下水中存在許多化學成分，比如錳、鋁等，這些會讓地下水的污染嚴重超標。[9]3.2.2有機物污染合成有機物給人類社會帶來了繁榮和便利，但也嚴重破壞了環境。新型有機污染物是在近幾年才出現，由于沒有特定的微生物對其進行降解和代謝，它們往往不能被生物降解或降解效果很差，作為持久性有機污染物留在環境中，其中大部分對生態環境有明顯的毒性作用。20世紀90年代，中國地質調查局對華北平原、長江三角洲、珠江三角洲等經濟發達地區的地下水有機污染進行了長期研究。得出結論，隨著中國地下水水質的普遍惡化，地下水污染范圍不斷擴大，部分地區已檢測到持久性有機污染物。[10]除了工業生產的廢水、農業澆灌的廢水以及居民生活產生的廢水會直接排放在河流中，造成河流污染以外，還有其他污染地下水的來源，比如，農藥的排放、化學污染物的排放等，通過降水滲入也會造成地下水的有機污染。3.2.3無機鹽污染現代工業、化學產業發達，每天在產出經濟價值的同時，也排放大量的無機污染物，包括有害的硫酸鹽、氯化物等，這些化學成分進入地下水的主要途徑是污水徑流、農業活動、采礦等，當水中的污染鹽分超標，人們在飲入污染水時，會出現頭腦呆滯、昏迷等癥狀，嚴重的可能患上高鐵血紅蛋白癥。[11]3.3主要保護措施3.3.1貫徹落實相關法規參與預防和控制地下水資源環境污染的管理部門應充分熟悉涉及預防和控制水資源環境污染各個方面的相關法律、法規和政策，并應進行研究和制定適當的預防和控制措施，以了解其重要性和促進其作用。同時，還需要監測一段時間內的發展情況，調整相關法律，使其能夠得到落實，并加大執行力度，使法律和政策能夠在地下水資源運行的各個階段發揮其促進環境保護的作用。同時，在區域層面，應確定保護地下水資源的關鍵環境，建立專屬地下水的保護區，并制定相應的地下水保護方法和規則。3.3.2加大對地下水資源的監管力度從監管方面改善水質。以往水污染的監管力度不夠，導致許多工廠私下排放廢水，也不會受到相應的懲罰。如今，水質問題日益嚴峻，相關部門要加強對地下水污染的管理和檢測。環境專家應該探索防治污染的新技術、新方法，環保局的監管人員要隨時抽查工廠，以防止企業私自排放污染物。美好環境需要各方共同努力，為減少地下水的污染，提升水資源質量，應該做到規范用水、排水。[12]3.3.3興建地下水庫建設地下灌溉水庫支持、鼓勵和促進農民節約灌溉用水，限制地下水的過度使用和開采，這仍然是防治地下水資源污染的兩個主要途徑。國家倡導盡可能利用有限的水資源，用表層地下水直接替代深層優質地下水，不過度開采深層次的水資源。對于國內農業和工業的用水需求，用其他地方開發的水資源來緩解。其他飲用水也應循環使用；質量較高的天然工業冷卻水、天然雨水等應過濾后循環使用，補充地下水儲量。政府應積極安排處理各種嚴重破壞地下水資源的農業污染物，嚴格避免將養殖場的廢水直接排入地下；對農業灌溉區和農田的廢水應及時處理，并確保其符合農業標準；農民在種植蔬菜瓜果時，科學合理地選擇和使用化肥和農藥；政府規劃部門要認真考慮建設項目的環境友好性，密切監測和評估對地下水資源的環境影響，確保該項目的地下水資源不被污染。水質管理部門積極開展水質管理的研究和創新，研究和開發防治地下水污染的適宜技術和管理方法。3.3.4電化學動力修復技術利用修復新技術，處理污染水源。近五年來，中國先后開展了銅、鋁等重金屬的電動修復試驗，與傳統的環境修復法有所不同，電動力學修復技術成本低、效果好、適用范圍廣。它不會破壞原有自然環境，只會處理陰陽兩極之間的污染物，所以被稱為電動力學生態修復技術。其修復原理是利用電化學技術對地下水中的污染物進行化學分解，從而達到改善水質的目的。具體來說，就是在被嚴重污染的地下水區域中插入電極，施加電流后形成電場，土壤中的污染物會在電流影響下定向遷移，使污染物分解出小的微顆粒、離子等，由于電流的作用，這些分解出的小微顆粒會集中到在設置好的處理反應區中，再通過其他方法進行去除。3.3.5生物法修復技術生物法是基于微生物的代謝機制