長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域典型城市水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題解析及控制對(duì)策

王崢，朱洪濤，孫德智*

1.北京林業(yè)大學(xué), 水體污染源控制技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.北京林業(yè)大學(xué), 污染水體源控與生態(tài)修復(fù)技術(shù)北京高校工程研究中心

長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域位于長(zhǎng)江下游平原，屬長(zhǎng)江三角洲的重要部分。2019年，區(qū)域以占全國(guó)0.64%的土地面積容納了4.12%的常住人口、4.82%的城鎮(zhèn)人口，創(chuàng)造了8.67%的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值，區(qū)域人口城鎮(zhèn)化率已經(jīng)達(dá)到73.28%。區(qū)域城鎮(zhèn)化率高、城市人口密集且經(jīng)濟(jì)及產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)，導(dǎo)致城市生活源及工業(yè)源的污染物負(fù)荷量大；區(qū)域降水相對(duì)充沛，加上城市發(fā)展帶來(lái)的不透水面積的增加，導(dǎo)致由城市地表徑流引起的城市面源污染日趨嚴(yán)重，影響區(qū)域內(nèi)城市水生態(tài)環(huán)境狀況。長(zhǎng)江及太湖一方面是區(qū)域城市的供水水源，另一方面又接納各城市排放的污染物。因此在長(zhǎng)江大保護(hù)的背景下，對(duì)區(qū)域內(nèi)城市水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的問(wèn)題解析及控制對(duì)策研究具有重要意義。

筆者以長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域城市建成區(qū)為研究對(duì)象，不考慮農(nóng)業(yè)源污染，通過(guò)資料獲取和相關(guān)計(jì)算得到城市生活源、城市工業(yè)源和城市面源污染負(fù)荷數(shù)據(jù)，分析不同污染源對(duì)區(qū)域內(nèi)城市水生態(tài)環(huán)境的污染貢獻(xiàn)，從水環(huán)境質(zhì)量、水資源、水生態(tài)等方面進(jìn)行城市水環(huán)境特征及問(wèn)題解析，并有針對(duì)性地提出控制對(duì)策建議，以期為區(qū)域內(nèi)城市未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的水環(huán)境綜合整治提供參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)包括長(zhǎng)江干流沿線(xiàn)的南京、鎮(zhèn)江、揚(yáng)州、泰州、南通以及環(huán)太湖周邊的常州、無(wú)錫、蘇州、嘉興和湖州共10個(gè)典型城市，各城市與長(zhǎng)江及太湖的位置關(guān)系如圖1所示。區(qū)域總面積為60 694 km2，城鎮(zhèn)人口為4 260.6萬(wàn)人，近5年平均水資源量為374.6億m3，區(qū)域內(nèi)以太湖、高郵湖為首的淡水湖泊分布較為集中，以長(zhǎng)江、京杭運(yùn)河、滁河、秦淮河等為首的干支流水系眾多，具備典型的平原河網(wǎng)特征。

圖1 長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域概況Fig.1 General situation of Jiangsu Province reach of the Yangtze River and the area around Taihu Lake

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括5個(gè)部分：1）通過(guò)各城市2016—2020年生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)、2019年和2020年水資源公報(bào)等獲取水質(zhì)及水資源等數(shù)據(jù)信息；2）根據(jù)2019年《中國(guó)城市建設(shè)年鑒》及各城市統(tǒng)計(jì)年鑒等統(tǒng)計(jì)資料，整理得到各城市基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)；3）通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研總結(jié)各城市不同下墊面類(lèi)型的場(chǎng)次降雨徑流平均濃度，估算城市面源污染負(fù)荷；4）從第二次全國(guó)污染源普查數(shù)據(jù)和環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中提取工業(yè)源污染負(fù)荷數(shù)據(jù)；5）通過(guò)各城市水資源公報(bào)及2019年《中國(guó)氣象年鑒》獲取降水量數(shù)據(jù)。

1.3 污染負(fù)荷計(jì)算方法

1.3.1 城市生活源

城市生活源污染負(fù)荷計(jì)算參考第二次全國(guó)污染源普查計(jì)算方法，具體公式如下：

式中：W城市生活為城市生活源污染物排放負(fù)荷量，t/a；N城為城市的城鎮(zhèn)居民常住人口數(shù)，萬(wàn)人；Q城為城市人均生活用水量，L/（人·d）；F為城市生活源折污系數(shù)，一般取0.8～0.9；R為城市生活污水收集率，%；C0為城市生活污水污染物濃度，取城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水濃度，mg/L；C為城市生活污水經(jīng)城鎮(zhèn)污水處理廠處理后排放的污染物濃度，取城鎮(zhèn)污水處理廠出水濃度，mg/L。各城市城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)出水污染物濃度參考第二次全國(guó)污染源普查集中式污染治理設(shè)施產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)[1]，污水收集率按70%計(jì)算。

1.3.2 城市面源

降雨歷時(shí)和強(qiáng)度等因素對(duì)面源污染的影響較大，且隨著降雨事件的發(fā)生過(guò)程變化而引起的地表徑流污染狀況的變化較為復(fù)雜，因此場(chǎng)次降雨徑流污染物平均濃度（EMC）是常用來(lái)評(píng)價(jià)降雨徑流水質(zhì)及分析城市面源污染負(fù)荷的重要指標(biāo)。朱紅生[2]給出了常州市大、中、小不同降雨類(lèi)型過(guò)程中的生活區(qū)、商業(yè)區(qū)和工業(yè)區(qū)的徑流污染物EMC范圍；趙玉坤等[3]通過(guò)檢測(cè)4場(chǎng)典型降雨的8個(gè)采樣點(diǎn)水質(zhì)，得到常州市工業(yè)區(qū)、居民區(qū)、商業(yè)區(qū)的路面徑流污染物EMC；周曼等[4]在河網(wǎng)區(qū)水污染負(fù)荷分析過(guò)程中總結(jié)了蘇州市降雨徑流的EMC；王旭婷等[5]選取蘇州市護(hù)城河以?xún)?nèi)的古城區(qū)為研究區(qū)域，分別在商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、交通區(qū)等5個(gè)不同功能區(qū)采樣，得到不同污染物的EMC；祁妍娟等[6]通過(guò)采集徑流雨水水樣，得到揚(yáng)州市5種不同用地類(lèi)型典型污染物EMC。通過(guò)總結(jié)得到區(qū)域典型城市或周邊相似城市居住區(qū)、工業(yè)區(qū)、商服區(qū)、綠地區(qū)和交通區(qū)5種用地類(lèi)型徑流雨水中化學(xué)需氧量（COD）、氨氮、總氮和總磷4項(xiàng)指標(biāo)的EMC，不同類(lèi)型下墊面徑流系數(shù)參考GB 50014—2021《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，通過(guò)下式計(jì)算得到區(qū)域內(nèi)各城市面源污染負(fù)荷近似值[7]。

式中：W城市面源為城市面源污染物排放負(fù)荷量，t/a；EMCi為i下墊面類(lèi)型場(chǎng)次降雨徑流污染物平均濃度，mg/L；P為城市年降水量，mm；Si為i下墊面類(lèi)型的面積，km2；ai為i下墊面類(lèi)型的徑流系數(shù)；f為地表徑流校正因子，取0.9。

2 研究區(qū)城市水生態(tài)環(huán)境特征

水環(huán)境質(zhì)量方面，對(duì)區(qū)域城市生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)及水質(zhì)月報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，給出了長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域的國(guó)家級(jí)及省級(jí)考核斷面水質(zhì)情況，如圖2所示。由圖2（a）可知，2016年以來(lái)，92個(gè)國(guó)家級(jí)考核斷面水質(zhì)總體呈現(xiàn)出不斷提升的狀態(tài)，達(dá)到或優(yōu)于GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類(lèi)水質(zhì)的斷面占比不斷升高，2020年達(dá)到80%，但Ⅴ類(lèi)水質(zhì)斷面始終沒(méi)有完全消除。從2020年研究區(qū)城市國(guó)家級(jí)、省級(jí)考核斷面逐月水質(zhì)情況〔圖2（b）〕可以看出，無(wú)論是國(guó)家級(jí)還是省級(jí)考核斷面，5—9月水質(zhì)普遍下降，且較其他月份水質(zhì)差距明顯，斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)率及優(yōu)良率（達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類(lèi)水質(zhì)占比）均較低。區(qū)域湖泊水質(zhì)較差，蘇州市2020年未達(dá)標(biāo)省級(jí)及以上考核斷面均在湖泊[8]；揚(yáng)州市高郵湖、邵伯湖水質(zhì)為輕度污染[9]。

圖2 長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域斷面水質(zhì)情況Fig.2 Water quality of the sections of Jiangsu Province reach of the Yangtze River and the area around Taihu Lake

國(guó)家級(jí)、省級(jí)考核斷面水質(zhì)情況并不能很好地反映區(qū)域內(nèi)城市水體水質(zhì)情況，雖然長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域內(nèi)國(guó)家級(jí)考核斷面水質(zhì)整體較好，但區(qū)域內(nèi)城市水體水質(zhì)總體較差。2020年11月常州市主城區(qū)內(nèi)20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位水質(zhì)結(jié)果顯示，25%的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位水質(zhì)為Ⅲ類(lèi)，20%為Ⅳ類(lèi)，35%為Ⅴ類(lèi)，20%為劣Ⅴ類(lèi)[10]；南京市建成區(qū)內(nèi)斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為30%左右[11]，城南河龍王廟斷面2019年達(dá)標(biāo)率為75%，主要污染指標(biāo)為氨氮和總磷，中下游河道出現(xiàn)Ⅴ類(lèi)水質(zhì)[12]，城南河支流污染較干流嚴(yán)重，存在劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)[13]；南通市海門(mén)區(qū)22個(gè)水功能區(qū)2020年水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為72.7%[14]。

水資源方面，研究區(qū)內(nèi)城市水資源量短缺，除湖州市外，其余9座城市2016—2020年人均水資源量平均值遠(yuǎn)低于國(guó)際重度缺水警戒線(xiàn)（1 000 m3），均在國(guó)際極度缺水警戒線(xiàn)（500 m3）上下，城市水資源短缺程度嚴(yán)重且水資源開(kāi)發(fā)利用程度高（圖3），其中南京、揚(yáng)州和泰州2016—2020年水資源開(kāi)發(fā)利用率均值在100%以上，另外無(wú)錫、蘇州、南通均值在90%以上。因此，研究區(qū)存在明顯的水量型缺水問(wèn)題。

圖3 2016—2020年長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域城市人均水資源量與水資源開(kāi)發(fā)利用率[15]Fig.3 Water resources per capita and utilization rate of Jiangsu Province rerach of the Yangtze River and the area around Taihu Lake in 2016-2020

水生態(tài)方面，總體上研究區(qū)水生態(tài)健康處于中等狀態(tài)，多樣性指數(shù)呈現(xiàn)輕到中度污染[16-21]。由于區(qū)域內(nèi)水體受到不同程度污染，水生生物多樣性呈現(xiàn)逐年降低的趨勢(shì)，部分河網(wǎng)湖蕩的水生生物多樣性大幅衰退，尤其太湖流域沉水植物大面積喪失，生態(tài)功能退化嚴(yán)重，各城市之間的表現(xiàn)略有差異（表1）。

表1 長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域各城市水生態(tài)特征Table 1 Water ecological characteristics of cities in Jiangsu Province reach of the Yangtze River and the area around Taihu Lake

飲用水安全方面，沿長(zhǎng)江干流分布有30多個(gè)飲用水水源地，且湖泊水源地眾多。部分水源地水質(zhì)不能完全達(dá)標(biāo)，存在總磷污染問(wèn)題，同時(shí)存在特征有機(jī)污染物、重金屬、危險(xiǎn)化學(xué)品等潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。長(zhǎng)江干流97個(gè)飲用水水源地中，高風(fēng)險(xiǎn)水源地共有8個(gè)，均位于江蘇段，分布在無(wú)錫、揚(yáng)州、鎮(zhèn)江和泰州4市，另外無(wú)錫市還存在1個(gè)潛在風(fēng)險(xiǎn)極高的水源地[22]；長(zhǎng)江南京段飲用水水源地風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中等，主要潛在風(fēng)險(xiǎn)是水質(zhì)和污染風(fēng)險(xiǎn)[23]；滆湖飲用水水源地水質(zhì)等級(jí)為不安全[24]。2020年常州市長(zhǎng)蕩湖水源地達(dá)標(biāo)率僅為16.7%，主要影響因素為總磷[25]；泰州市長(zhǎng)江飲用水水源地底棲動(dòng)物及魚(yú)類(lèi)殘毒結(jié)果顯示為輕到中度污染[26]；湖州市水源地中典型微污染物有機(jī)氯農(nóng)藥、有機(jī)磷農(nóng)藥和鄰苯二甲酸酯類(lèi)污染物檢出物質(zhì)種類(lèi)分別為17、2和15種[27]；嘉興市飲用水水源地磺胺類(lèi)抗生素檢出率為60%～100%[28]；太湖水源地中東部和北部抗生素濃度較高[29]。

3 研究區(qū)城市水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題解析

3.1 污染負(fù)荷總量大，生活源占比高

研究區(qū)城市工業(yè)源、城市生活源和城市面源3類(lèi)污染源的COD、氨氮、總氮和總磷污染負(fù)荷排放量見(jiàn)表2。由表2可以看出，區(qū)域內(nèi)的城市生活源是第一大污染源，其COD、氨氮、總氮和總磷排放量分別占區(qū)域排放總量的44.44%、72.42%、63.04%和63.80%。工業(yè)源和城市面源占比相當(dāng)，其中工業(yè)源的4種污染物排放量占比分別為16.01%、17.09%、26.66%和16.42%，城市面源分別為39.56%、10.49%、10.30%和19.78%。值得注意的是，區(qū)域內(nèi)COD排放量中城市生活源與城市面源占比差別并不大，從各城市4種污染物負(fù)荷來(lái)源及排放量占比（圖4）來(lái)看，常州、蘇州、嘉興、湖州、揚(yáng)州、泰州、鎮(zhèn)江7市的城市面源為COD排放的第一大污染源，蘇州和嘉興2市的城市面源是總磷的第一污染排放來(lái)源，蘇州市工業(yè)源對(duì)總氮、氨氮貢獻(xiàn)率超過(guò)城市生活源。

圖4 長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域各城市污染負(fù)荷來(lái)源及排放量占比Fig.4 Pollutant sources apportionment and ratios of cities in Jiangsu Province reach of the Yangtze River and the area around Taihu Lake

表2 長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域各類(lèi)污染源的污染物排放量Table 2 Pollutant sources apportionment of Jiangsu Province reach of the Yangtze River and the area around Taihu Lake

3.2 城市污水收集與處理利用效能有待提升

研究區(qū)城市污水收集處理及再生利用情況如圖5所示。由圖5(a)、圖5(b)可以看出，區(qū)域內(nèi)城市管網(wǎng)密度均大于我國(guó)城市管網(wǎng)密度平均值，大部分城市雨污合流制管網(wǎng)占比遠(yuǎn)小于全國(guó)平均值，但湖州及南京2市高于全國(guó)平均值。城市建成區(qū)管網(wǎng)中合流制管網(wǎng)占比高將影響雨季污水處理效率，尤其是研究區(qū)內(nèi)降水豐沛，雨季時(shí)大量雨水進(jìn)入合流制管網(wǎng)與污水一同輸送至污水處理廠，一方面可能由于雨污混合水量超過(guò)污水處理廠處理能力導(dǎo)致漫溢，另一方面由于雨水的摻入導(dǎo)致污水中污染物濃度低于污水處理廠設(shè)計(jì)處理濃度，降低污水處理效率。上述2個(gè)方面均會(huì)增大進(jìn)入城市受納水體的污染物量，進(jìn)而直接影響到長(zhǎng)江及太湖水質(zhì)。無(wú)錫和南通2市建成區(qū)管網(wǎng)密度較高且雨污合流制管網(wǎng)占比較低，說(shuō)明這2座城市管網(wǎng)建設(shè)情況較好。

雖然從數(shù)據(jù)上看，研究區(qū)城市管網(wǎng)建設(shè)水平與全國(guó)平均值相比并不差，但從絕對(duì)意義上來(lái)講，一方面我國(guó)整體管網(wǎng)密度與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在差距，另一方面不能僅用管網(wǎng)密度去評(píng)判城市的污水收集能力。以湖州市為例，其管網(wǎng)密度在研究區(qū)內(nèi)位于第3位，但浙江省公布的2019年全省城鎮(zhèn)污水處理工作第三方評(píng)估情況顯示，湖州市城市生活污水集中收集率僅為59.15%。有研究對(duì)鎮(zhèn)江市主城區(qū)管網(wǎng)排水能力進(jìn)行了評(píng)估[31]，結(jié)果表明老城區(qū)現(xiàn)有管網(wǎng)系統(tǒng)存在總體排水能力較弱、截留倍數(shù)低、10年及以上排水管道占比高等問(wèn)題。另外研究區(qū)屬于平原河網(wǎng)地形，河道較密集，排水管道埋深普遍低于水面高程，極易導(dǎo)致污水漏失、外水侵入等問(wèn)題。污水收集率與污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷緊密相關(guān)，在假設(shè)城市污水處理廠建設(shè)與城市污水產(chǎn)生量相符的情況下，污水收集率低會(huì)直接導(dǎo)致污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率偏低，而雨水、地下水等入侵嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率偏高。由圖5(c)可知，區(qū)域內(nèi)城市污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率總體上與全國(guó)平均水平相差并不大，但無(wú)錫市運(yùn)行負(fù)荷率較低，而嘉興（94.73%）、湖州（90.93%）2市較高。值得注意的是，湖州市在污水收集率較低的情況下仍然有較高的污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率。從再生水利用情況〔圖5（d）〕看，區(qū)域內(nèi)除無(wú)錫、常州、蘇州3市再生水利用率高于全國(guó)平均值外，其余城市均低于全國(guó)平均值。

圖5 長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域城市污水收集處理再生利用情況[30]Fig.5 Urban sewage collection, treatment and reclamation of Jiangsu Province reach of the Yangtze River and the area around Taihu Lake

3.3 降雨引起的徑流污染及“網(wǎng)-廠”效應(yīng)導(dǎo)致雨季水質(zhì)差

研究區(qū)2019年月均降水量如圖6所示。由圖6可知，研究區(qū)5—9月處于汛期，降水量較大。結(jié)合圖2(b)可知，區(qū)域內(nèi)斷面水質(zhì)與降水量之間的相關(guān)關(guān)系明顯，即降水量大的月份斷面水質(zhì)明顯變差，這說(shuō)明研究區(qū)水環(huán)境質(zhì)量在雨季受面源污染嚴(yán)重。由圖4可知，研究區(qū)內(nèi)城市面源污染對(duì)COD和總磷的貢獻(xiàn)較高。由此分析得到影響城市水體雨季水質(zhì)變差的原因主要有以下3方面。

圖6 2019年長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域月均降水量Fig.6 Monthly mean rainfall of Jiangsu Province reach of the Yangtze River and the area around Taihu Lake in 2019

（1）降雨引起的水量水質(zhì)波動(dòng)影響污水處理廠處理效率

雨季污水處理廠進(jìn)水水量大、污染物濃度低，如蘇州新區(qū)第二污水處理廠6—8月（雨季）日均進(jìn)水量較大，導(dǎo)致進(jìn)水水質(zhì)基本指標(biāo)均有所下降，如COD、生化需氧量、總氮、總磷濃度分別較最大值減少了57.77%、57.09%、39.29%和60.67%[32]。進(jìn)水水質(zhì)、水量的大幅波動(dòng)對(duì)污水處理廠造成沖擊，導(dǎo)致污水處理廠處理效率降低、出水水質(zhì)不穩(wěn)定，進(jìn)而影響城市受納水體的水質(zhì)。

（2）降雨進(jìn)入管網(wǎng)引起合流制溢流污染和分流制初期雨水污染

我國(guó)城市合流制排水體系大多截留倍數(shù)低，甚至旱季已經(jīng)形成滿(mǎn)管流，在降雨條件下極易形成溢流污染。溢流污水中不僅包含雨水還混雜著生活污水，水質(zhì)較差。楊默遠(yuǎn)等[33]的研究表明，合流制排水分區(qū)的雨水徑流污染高，其主要原因在于合流制雨水徑流外排過(guò)程中攜帶生活污水，且生活污水對(duì)合流制雨水徑流污染中總磷的貢獻(xiàn)率高達(dá)84.45%。分流制排水管網(wǎng)體系中初期雨水未經(jīng)處理，水質(zhì)差，如無(wú)錫市宜興新城區(qū)、老城區(qū)、環(huán)科園3類(lèi)區(qū)域雨水管道的入流和出流水質(zhì)均劣于地表水Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[34]。

另外無(wú)論是合流制管網(wǎng)還是分流制管網(wǎng)，降雨過(guò)程中沉積在管道內(nèi)部的污染物均會(huì)在短時(shí)間內(nèi)被大量沖刷出來(lái)，進(jìn)一步增加污染物濃度。金科[35]的研究顯示，蘇州市張家港合流制管道沉積物中含有大量的COD、懸浮顆粒物、總氮及總磷等物質(zhì)，大暴雨期間降雨15 min時(shí)管道中4種污染物濃度就達(dá)到最大值，且此時(shí)管網(wǎng)已處于溢流狀態(tài)；南京市江北新區(qū)分流制管道沉積物中總磷溶出濃度遠(yuǎn)高于地表水Ⅴ類(lèi)水質(zhì)濃度[36]。

（3）高濃度降雨徑流進(jìn)入水體直接影響城市水環(huán)境

由于地面沉積物的大量存在，導(dǎo)致城市地表徑流水質(zhì)一般較差。康愛(ài)紅等[37]的研究表明，揚(yáng)州市地表徑流采樣中懸浮顆粒物濃度是典型生活污水的7倍，總氮、總磷和重金屬濃度均超標(biāo)；毛旭輝[38]對(duì)蘇州市平江新城的模擬結(jié)果顯示，短歷時(shí)暴雨下排口出流污染峰值濃度遠(yuǎn)超地表水Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，徑流入河對(duì)排口附近斷面水質(zhì)影響較大，可使其氨氮濃度升至2.0 mg/L以上。由于區(qū)域城市河網(wǎng)密布，無(wú)論是摻雜了生活污水、管道沉積物的溢流污染和初期雨水還是降雨直接形成的徑流，未經(jīng)處理直接進(jìn)入城市受納水體均嚴(yán)重影響其水環(huán)境質(zhì)量。

研究區(qū)城鎮(zhèn)化率高、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的城市建設(shè)使城市不透水面積增加，導(dǎo)致城市地表徑流污染嚴(yán)重。而不同下墊面和降雨（類(lèi)型、強(qiáng)度、歷時(shí)、降雨量等）條件下，徑流污染的時(shí)空分布呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，給城市面源污染治理與管理帶來(lái)較大難度。

3.4 工業(yè)源污染及潛在風(fēng)險(xiǎn)大

研究區(qū)內(nèi)化工園區(qū)數(shù)量為長(zhǎng)江沿線(xiàn)城市之首，“重化圍江”特點(diǎn)明顯。江蘇8市沿長(zhǎng)江干流的化工園區(qū)共16個(gè)，沿江危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量占整個(gè)江蘇省的70%以上，沿江重工業(yè)企業(yè)數(shù)量占企業(yè)總數(shù)的60%以上。區(qū)域內(nèi)各城市工業(yè)源污染特征見(jiàn)表3?！督K省第二次全國(guó)污染源普查公報(bào)》顯示，工業(yè)源COD、氨氮、總氮、總磷4項(xiàng)污染指標(biāo)排放量前3位的行業(yè)均包含化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)及紡織業(yè)，區(qū)域內(nèi)工業(yè)源呈現(xiàn)出明顯的化工及紡織印染行業(yè)污染特點(diǎn)。2018年生態(tài)環(huán)境部通報(bào)的長(zhǎng)江流域涉水排污超標(biāo)企業(yè)行業(yè)分布中，除污水處理廠占比66%外，工業(yè)行業(yè)中占比最高的2類(lèi)分別是印染行業(yè)（16%）和化工行業(yè)（10%），而印染和化工行業(yè)恰恰是研究區(qū)內(nèi)的典型工業(yè)行業(yè)類(lèi)型?？梢?jiàn)，區(qū)域內(nèi)工業(yè)源帶來(lái)的污染物及風(fēng)險(xiǎn)對(duì)長(zhǎng)江干流水質(zhì)影響較大。

表3 長(zhǎng)江干流江蘇及環(huán)太湖區(qū)域各城市工業(yè)源特征Table 3 Industrial source characteristics of cities in Jiangsu Province reach of the Yangtze River and the area around Taihu Lake

研究區(qū)工業(yè)廢水排放量大，園區(qū)污水處理廠大多不考慮廢水水質(zhì)而直接進(jìn)行混合處理。工業(yè)廢水中難降解污染物種類(lèi)多，通?？缮詷O低，且工業(yè)特征污染物較難處理，由于缺少對(duì)有毒物質(zhì)的有效管控手段，無(wú)法對(duì)來(lái)水水質(zhì)進(jìn)行精準(zhǔn)快速識(shí)別，應(yīng)對(duì)水量變化大、化學(xué)成分復(fù)雜、有毒有害物質(zhì)濃度高的行業(yè)廢水時(shí)，綜合處理廠的處理效率很容易受到影響而導(dǎo)致出水水質(zhì)不穩(wěn)定。

由研究區(qū)工業(yè)源特點(diǎn)導(dǎo)致的特征有機(jī)化學(xué)品和重金屬環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較大。2018年，干流江蘇段化工園區(qū)實(shí)測(cè)評(píng)估檢出17種優(yōu)控化學(xué)品；2019年，江蘇省5個(gè)化工園區(qū)中優(yōu)先評(píng)估化學(xué)品和第一批優(yōu)控化學(xué)品內(nèi)80%的物質(zhì)都有檢出。由于化工行業(yè)是高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)，以及新型化工產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，致使持久性有機(jī)污染物趨于復(fù)雜化的本質(zhì)難以改變，長(zhǎng)江及研究區(qū)飲用水面臨的持久性有機(jī)污染風(fēng)險(xiǎn)很難從根本上消除。傳統(tǒng)印染廢水治理重點(diǎn)關(guān)注COD、色度等，忽視印染行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中銻污染物的形態(tài)轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致廢水及污水處理廠尾水銻濃度普遍超標(biāo)，影響飲用水水源地水質(zhì)安全。另外，長(zhǎng)江流域航道運(yùn)輸繁忙，油品、危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸量大，江蘇段沿江8市30 個(gè)港區(qū)共有113家危險(xiǎn)化學(xué)品碼頭、倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)，270個(gè)危險(xiǎn)化學(xué)品泊位[39]，存在航運(yùn)事故造成危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏的潛在風(fēng)險(xiǎn)，威脅飲用水源水的安全。

3.5 城市化進(jìn)程導(dǎo)致城市水體水生態(tài)系統(tǒng)受損

隨著研究區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速發(fā)展，各類(lèi)污染負(fù)荷的增加一方面給水環(huán)境質(zhì)量帶來(lái)較大壓力，營(yíng)養(yǎng)鹽的大量輸入增加了區(qū)域富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)，影響湖泊及環(huán)湖河道的水生態(tài)狀況；另一方面各種人類(lèi)活動(dòng)干擾造成城市河湖水系結(jié)構(gòu)的改變甚至阻隔，從而導(dǎo)致城市水體水生態(tài)功能受損，水生生物群落減少。

（1）水質(zhì)污染

根據(jù)前文解析可知，生活源、工業(yè)源和面源等外源污染的輸入影響研究區(qū)內(nèi)城市水體質(zhì)量。另外，內(nèi)源污染同樣存在，如嘉興南湖周?chē)竭\(yùn)發(fā)達(dá)，船體擾動(dòng)引起周邊淤積嚴(yán)重的河網(wǎng)中底泥再懸浮，導(dǎo)致水體質(zhì)量變差[20]。水環(huán)境質(zhì)量是水生態(tài)的根本，水質(zhì)污染導(dǎo)致生境質(zhì)量變差，從而造成水生態(tài)惡化。

（2）湖泊富營(yíng)養(yǎng)化

研究區(qū)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)大，2020年太湖總體水質(zhì)處于Ⅳ類(lèi)，為輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)；太湖蘇州水域湖體總磷、總氮平均濃度為0.065和1.18 mg/L，與2019年相比，分別上升1.6%和7.3%；太湖無(wú)錫水域湖體總磷、總氮平均濃度為0.082和1.24 mg/L，與2019年相比，分別上升4.7%和6.8%；2020年嘉興南湖中心斷面年均水質(zhì)為Ⅴ類(lèi)。2017—2020年太湖藍(lán)藻水華有所惡化，區(qū)域上從西部、北部逐漸擴(kuò)展到湖心甚至東部和南部等，時(shí)間上主要集中在每年5—10月[40]。常州市竺山湖的水華發(fā)生次數(shù)、單次最大水華面積、累計(jì)暴發(fā)水華面積和藻密度均值均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。南京市5個(gè)主要湖泊中玄武湖、石臼湖、莫愁湖及揚(yáng)州市各湖泊營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)均為輕度富營(yíng)養(yǎng)。由于大型淺水湖泊的優(yōu)勢(shì)風(fēng)向具有明顯的年際變化，不同的風(fēng)場(chǎng)會(huì)形成不同的湖泊流[41]，加上區(qū)域城市河網(wǎng)水體流向交錯(cuò)復(fù)雜，部分河段水流方向不穩(wěn)定，湖泊藍(lán)藻在風(fēng)向和水流的共同作用下，隨湖水倒流進(jìn)入城市內(nèi)河，導(dǎo)致城市環(huán)湖河流藍(lán)藻聚集，影響周?chē)鞘兴鷳B(tài)環(huán)境。

（3）河湖水系結(jié)構(gòu)改變

城鎮(zhèn)化進(jìn)程中對(duì)水域的侵占和水系的改造使得河網(wǎng)水系結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的改變。研究表明，嘉興市河網(wǎng)密度、水面率和河網(wǎng)發(fā)育系數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，河網(wǎng)水系形態(tài)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的主干化趨勢(shì)[42]。蘇州市市轄區(qū)附近范圍內(nèi)近年來(lái)快速城鎮(zhèn)化區(qū)域的河網(wǎng)密度在20世紀(jì)60年代—21世紀(jì)10年代衰減了16.23%，水面率在20世紀(jì)80年代—21世紀(jì)10年代減少了21.06%[43]。從幾十年前開(kāi)始，大量的人類(lèi)活動(dòng)造成了一系列的江湖阻隔，切斷了湖泊與長(zhǎng)江的天然聯(lián)系[44]。

由于研究區(qū)內(nèi)水質(zhì)污染、湖泊富營(yíng)養(yǎng)化及社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)帶來(lái)的土地利用類(lèi)型改變、水系結(jié)構(gòu)改變、水系連通受阻等影響作用，使得城市水體水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化、部分水生態(tài)功能喪失及水生生物群落減少。水位變化是湖泊水生植物群落類(lèi)型減少、群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化的重要原因[45]。江湖連通受阻導(dǎo)致長(zhǎng)江平原湖泊中魚(yú)類(lèi)總數(shù)減少38.1%[46]，其中太湖魚(yú)類(lèi)群落所包含的科、屬、種數(shù)分別減少52.38%、38.71%、44.34%，而無(wú)錫市內(nèi)湖五里湖群落包含的科、屬、種數(shù)分別減少53.85%、36.59%、38.71%[47]。

4 研究區(qū)城市水生態(tài)環(huán)境控制對(duì)策

研究區(qū)城市水環(huán)境質(zhì)量、水資源、水生態(tài)及飲用水安全（“四水”）之間存在著緊密的聯(lián)系，在“四水”系統(tǒng)性的整體框架下，結(jié)合區(qū)域特征問(wèn)題開(kāi)展區(qū)域城市水生態(tài)環(huán)境的綜合整治，提出如下5個(gè)方面的控制對(duì)策措施。

4.1 水資源保護(hù)對(duì)策

對(duì)于區(qū)域城市水資源量短缺的問(wèn)題，主要對(duì)策如下：1）堅(jiān)持以水定城，量水發(fā)展，協(xié)調(diào)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，規(guī)劃制定水資源優(yōu)化配置方案，完善水量分配和用水調(diào)度制度。2）加強(qiáng)節(jié)水能力，提高居民節(jié)約用水觀念，推廣節(jié)水器具，減少生活用水量；加強(qiáng)工業(yè)再生水用于循環(huán)冷卻水使用，加大技術(shù)和設(shè)備改造，提高工業(yè)用水重復(fù)利用率，降低萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量。3）研究區(qū)再生水利用率較低，用水量大且降水較為豐沛，因此雨水、再生水等非常規(guī)水資源的利用空間大，通過(guò)海綿城市建設(shè)采取適宜的雨水蓄積和收集設(shè)施，用于城市綠地澆灑、景觀補(bǔ)水或其他市政雜用水，擴(kuò)大再生水應(yīng)用范圍，加大諸如南京、鎮(zhèn)江等再生水利用率低和極度缺水城市的再生水利用力度。

4.2 城市生活源控制對(duì)策

研究區(qū)城市生活源為第一大污染源，因此對(duì)城市生活污水收集與處理效能進(jìn)行提質(zhì)增效非常有必要。主要控制對(duì)策如下：1）針對(duì)研究區(qū)諸如湖州等污水收集率低的城市，通過(guò)排查整治消除污水直排口，以城郊接合部、城中村、老舊城區(qū)為重點(diǎn)，全面排查管網(wǎng)覆蓋情況；檢測(cè)雨污水管網(wǎng)功能性和結(jié)構(gòu)性狀況，查清混錯(cuò)接和滲漏等問(wèn)題，通過(guò)管網(wǎng)新建及改造逐步實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)城市管網(wǎng)的全覆蓋全收集。2）針對(duì)諸如嘉興、湖州等污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率高的城市，研究其污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率高的根本原因，并采取應(yīng)對(duì)措施。3）對(duì)全區(qū)域污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造，提升雨季污水處理效能，減少氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽向受納水體的輸入，進(jìn)而降低湖泊富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 城市面源控制對(duì)策

針對(duì)區(qū)域汛期水質(zhì)差，地表徑流污染嚴(yán)重，城市面源對(duì)于COD、總磷污染排放負(fù)荷貢獻(xiàn)較大的特點(diǎn)，主要控制對(duì)策如下：1）參照嘉興市海綿城市建設(shè)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)海綿城市建設(shè)，增強(qiáng)建設(shè)工程設(shè)施運(yùn)行的長(zhǎng)效管理能力，控制削減降雨徑流污染；2）針對(duì)雨污分流制區(qū)域，加快建設(shè)初期雨水收集處理設(shè)施，減少初期雨水對(duì)河道的污染；3）對(duì)于合流制排水分區(qū)，增加溢流污染控制設(shè)施，控制溢流污染外排；4）定期開(kāi)展排水管道沉積物清除工作，減輕管道沉積物對(duì)城市水體的污染貢獻(xiàn)。

4.4 工業(yè)污染及風(fēng)險(xiǎn)防控對(duì)策

針對(duì)區(qū)域工業(yè)園區(qū)數(shù)量多、工業(yè)廢水排放量大、以化工及紡織印染為重點(diǎn)整治行業(yè)的特點(diǎn)，解決研究區(qū)化工企業(yè)帶來(lái)的持久性有機(jī)污染物排放及累積風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵在于強(qiáng)化環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源頭管控和處理水平。主要控制對(duì)策如下：1）通過(guò)源頭治理消除諸如重金屬銻、特征有機(jī)污染物等有毒有害物質(zhì)，調(diào)整化工、紡織印染等產(chǎn)業(yè)布局，加快淘汰落后生產(chǎn)企業(yè)，同時(shí)完善達(dá)標(biāo)排放的監(jiān)管措施；2）針對(duì)研究區(qū)工業(yè)園區(qū)內(nèi)廢水混合處理影響出水水質(zhì)的情況，推進(jìn)園區(qū)內(nèi)廢水分類(lèi)收集、分質(zhì)處理；3）全面調(diào)查工業(yè)企業(yè)基本狀況，以排放重金屬、危險(xiǎn)廢物、持久性有機(jī)污染物和生產(chǎn)使用重點(diǎn)環(huán)境管理危險(xiǎn)化學(xué)品的污染源為重點(diǎn)，建立重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)源清單，逐步開(kāi)展重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)源環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，加強(qiáng)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管，提高從企業(yè)到水源地之間的監(jiān)控預(yù)警能力。

4.5 水生態(tài)修復(fù)對(duì)策

針對(duì)區(qū)域富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)大、水生態(tài)功能退化特點(diǎn)，堅(jiān)持遵循控源截污—生境改善—生態(tài)恢復(fù)的治理策略，主要對(duì)策如下：1）積極推進(jìn)諸如泰州等城市的水生態(tài)調(diào)查工作，明確各城市水體水生態(tài)現(xiàn)狀及水生態(tài)保護(hù)的方向和重點(diǎn)；2）從水質(zhì)角度加強(qiáng)內(nèi)源、外源的污染負(fù)荷削減，降低水體氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽濃度，降低藍(lán)藻水華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)；3）針對(duì)城市化對(duì)區(qū)域水生態(tài)的干擾，堅(jiān)持以自然恢復(fù)為主，加強(qiáng)河湖緩沖帶及濕地建設(shè)，實(shí)施水系連通工程，增強(qiáng)河網(wǎng)水系連通性，優(yōu)化水位調(diào)控，逐步恢復(fù)水生態(tài)功能及水生生物多樣性。

5 結(jié)論

（1）從污染源負(fù)荷結(jié)構(gòu)來(lái)看，長(zhǎng)江干流江蘇段及環(huán)太湖區(qū)域第一大污染源為城市生活源，應(yīng)加強(qiáng)生活污水收集與處理效能，提高管網(wǎng)及污水處理廠的建設(shè)、運(yùn)行、監(jiān)管水平。

（2）城市面源對(duì)COD的貢獻(xiàn)占比與城市生活源十分接近，部分城市甚至超過(guò)城市生活源。受雨季影響，區(qū)域汛期水質(zhì)較差，城鎮(zhèn)地表徑流對(duì)城市河道水質(zhì)影響嚴(yán)重，應(yīng)加強(qiáng)合流制管網(wǎng)溢流削減，加快海綿城市建設(shè)。

（3）區(qū)域工業(yè)園區(qū)數(shù)量較多，工業(yè)源以化工、印染為主，應(yīng)提高工業(yè)園區(qū)污水處理水平，關(guān)注特征有機(jī)污染物及銻污染物等風(fēng)險(xiǎn)源控制。

（4）區(qū)域人均水資源量極度緊缺，水資源開(kāi)發(fā)利用率高，再生水利用率低，應(yīng)以水定城，量水發(fā)展，規(guī)劃制定水資源分配方案，提高區(qū)域用水效率，加大非常規(guī)水資源利用。

（5）針對(duì)區(qū)域水生態(tài)功能退化特點(diǎn)，應(yīng)持續(xù)加強(qiáng)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化控制，增強(qiáng)水系連通和水位管控，恢復(fù)水生生物多樣性。