長(zhǎng)江流域贛皖區(qū)域城市水生態(tài)環(huán)境特征解析及整治對(duì)策

曾令武，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

近30年來(lái)，長(zhǎng)江流域贛皖區(qū)域城鎮(zhèn)化水平大幅提高，截至2019年，區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)人口增加了2 190萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率提高了22%。區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)人口激增和工業(yè)的快速發(fā)展，使城市污/廢水排放量不斷增加，但城市污水收集與處理設(shè)施建設(shè)未能跟上城市發(fā)展速度，導(dǎo)致城市生活和工業(yè)點(diǎn)源污染負(fù)荷增大。另外，區(qū)域內(nèi)城市建成區(qū)面積的不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致降雨徑流引起的城市面源污染日漸突出。受上述問(wèn)題的影響，區(qū)域內(nèi)城市水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量遭到一定程度的破壞。

區(qū)域內(nèi)各城市為改善水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，采取了一系列措施。如合肥市采用以外源污染攔截、內(nèi)源底質(zhì)改良，水生態(tài)修復(fù)為主、設(shè)備凈化為輔的思路對(duì)塘西河水環(huán)境進(jìn)行綜合治理，使主要水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到GB 3838——2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)治理目標(biāo)[1]；宣城市針對(duì)南漪湖面臨的水環(huán)境問(wèn)題，通過(guò)采用加強(qiáng)工業(yè)污染防治、強(qiáng)化生活污染治理、加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)等對(duì)策，實(shí)現(xiàn)了南漪湖水環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)并持續(xù)改善[2]；九江市在黑臭水體治理中采用源頭改造、過(guò)程管網(wǎng)補(bǔ)強(qiáng)調(diào)蓄和末端綜合處理的措施，實(shí)現(xiàn)了十里河和濂溪河水環(huán)境質(zhì)量綜合提升[3]；景德鎮(zhèn)市在城市水環(huán)境系統(tǒng)治理中采用疏通城市水網(wǎng)、修復(fù)排水管網(wǎng)和整治焦點(diǎn)水系等措施，修復(fù)了城市水體[4]。盡管區(qū)域內(nèi)各城市水環(huán)境治理取得了一定成效，但針對(duì)城市水環(huán)境治理對(duì)策仍缺乏系統(tǒng)性考慮。2016年習(xí)近平總書(shū)記在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展座談會(huì)上提出“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”的戰(zhàn)略定位和“共抓大保護(hù)、不搞大開(kāi)發(fā)”的戰(zhàn)略導(dǎo)向，落實(shí)到水環(huán)境治理方面就是要全面推進(jìn)水環(huán)境、水資源、水生態(tài)和水安全（“四水”）統(tǒng)籌共治的系統(tǒng)治理策略。城市水生態(tài)環(huán)境因其所處環(huán)境的復(fù)雜性和所承受壓力的嚴(yán)峻性，對(duì)于“四水”系統(tǒng)治理的需求更甚。

筆者以長(zhǎng)江流域贛皖區(qū)域內(nèi)19個(gè)城市建成區(qū)為研究對(duì)象，通過(guò)資料收集，生活源、面源污染負(fù)荷計(jì)算，識(shí)別區(qū)域內(nèi)城市水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題及主要污染來(lái)源，從“四水”層面對(duì)城市面臨的水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行深入解析，并有針對(duì)性地提出綜合整治對(duì)策建議，以期為區(qū)域內(nèi)城市水生態(tài)環(huán)境綜合整治提供支撐。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)江流域贛皖區(qū)域位于長(zhǎng)江中下游，包括19個(gè)地級(jí)及以上城市（圖1），區(qū)域內(nèi)地表水資源量為2 305.46億m3，占長(zhǎng)江流域水資源量的22%。研究區(qū)域涉及江西和安徽2個(gè)省，面積為22.9萬(wàn)km2，約占整個(gè)長(zhǎng)江流域總面積的13%。江西省全域均位于長(zhǎng)江流域內(nèi)，區(qū)域內(nèi)鄱陽(yáng)湖是長(zhǎng)江流域的第一大淡水湖泊，南昌、九江和上饒3個(gè)城市環(huán)鄱陽(yáng)湖分布，景德鎮(zhèn)、宜春、鷹潭、新余、撫州、萍鄉(xiāng)、吉安和贛州8個(gè)城市均沿鄱陽(yáng)湖入湖河流的干支流分布。安徽省內(nèi)涉及長(zhǎng)江流域的有滁州、安慶、池州、銅陵、宣城、合肥、蕪湖和馬鞍山8個(gè)城市，區(qū)域內(nèi)巢湖是長(zhǎng)江中下游五大淡水湖之一，涉及合肥、蕪湖和馬鞍山3個(gè)城市，共有35條入湖河流，巢湖湖水經(jīng)東南部裕溪河注入長(zhǎng)江。研究區(qū)內(nèi)19個(gè)城市的基本概況見(jiàn)表1。

表1 研究區(qū)內(nèi)各城市基本概況（2019年數(shù)據(jù)）Table 1 Basic overview of the cities in the study area （2019 data)

圖1 研究區(qū)內(nèi)城市分布Fig.1 Distribution of cities in the study area

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

長(zhǎng)江流域贛皖區(qū)域省控及以上斷面水質(zhì)數(shù)據(jù)從江西省、安徽省及各城市的2016——2020年生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)中獲取，各城市地表水資源量、萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值用水量和城鎮(zhèn)公共用水耗水率從各省市的2019年水資源公報(bào)中獲取。各城市年降水量數(shù)據(jù)從各省市的2019年水資源公報(bào)中獲??；各城市人口、人均日生活用水量等數(shù)據(jù)從《2019 年中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》中獲取。

各城市污水處理廠進(jìn)出水中污染物濃度從第二次全國(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)》中獲取。城市工業(yè)源污染負(fù)荷數(shù)據(jù)從《安徽第二次全國(guó)污染源普查公報(bào)》和《江西省第二次全國(guó)污染源普查公報(bào)》中獲取總量，按工業(yè)產(chǎn)值分配至各城市。

1.3 不同污染源的污染負(fù)荷核算方法

1.3.1 城市生活源污染負(fù)荷計(jì)算

城市生活源污染負(fù)荷采用第二次全國(guó)污染源普查《生活污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》中的方法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中：W為城市生活源污染負(fù)荷，t/a；N為城鎮(zhèn)人口，萬(wàn)人；Q為人均日生活用水量，L/（人 ·d）；F為折污系數(shù)，指城市生活污水排放量與用水量的比值，一般取0.8～0.9；R為生活污水收集率，取60%；C0為城市污水處理廠出水污染物濃度，mg/L；C1為城市生活污水中污染物濃度，取城市污水處理廠進(jìn)水污染物濃度，mg/L。

1.3.2 城市面源污染負(fù)荷計(jì)算

城市面源污染負(fù)荷采用降雨徑流污染物平均濃度（EMC）方法[5]進(jìn)行核算，計(jì)算公式如下：

式中：Ly為年降雨徑流污染負(fù)荷，t/a； E MC為降雨徑流污染物平均濃度，mg/L，參照文獻(xiàn)[6-10]取值；R為降雨徑流系數(shù)，根據(jù)GB 50014——2021《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》取值；A為下墊面面積，km2，來(lái)源于《2019年中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》；P為研究區(qū)年降水量，mm；Cf為地表徑流的校正因子。

2 贛皖區(qū)域城市水生態(tài)環(huán)境特征

城市水生態(tài)環(huán)境特征一般包括水體水質(zhì)狀況、水資源緊張程度、水生態(tài)系統(tǒng)狀況和水安全隱患等方面，基于這4個(gè)方面對(duì)研究區(qū)水生態(tài)環(huán)境特征進(jìn)行概述。

2.1 城市水環(huán)境特征

研究區(qū)內(nèi)171個(gè)省控及以上斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖2所示。由圖2可知，2016——2020年長(zhǎng)江流域贛皖區(qū)域省控及以上斷面水質(zhì)逐年改善，Ⅲ類(lèi)及以上水質(zhì)斷面占比由74.59%升至84.26%，2020年片區(qū)內(nèi)劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)斷面完全消除。需要說(shuō)明的是，省控及以上斷面的水質(zhì)狀況并不能完全反映出城市內(nèi)水體水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況，研究區(qū)內(nèi)城市建成區(qū)水體水質(zhì)通常劣于省控及以上斷面水質(zhì)。例如2018年南昌市中心城區(qū)主要河湖水質(zhì)基本為Ⅴ類(lèi)或劣Ⅴ類(lèi)[11]；2018年6月和10月九江市琵琶湖處于劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)[12]；2019年11月馬鞍山市東湖處于Ⅴ類(lèi)水質(zhì)[13]。此外，黑臭水體數(shù)量也是反映城市區(qū)域水質(zhì)的重要指標(biāo)，2020年研究區(qū)內(nèi)共認(rèn)定黑臭水體180條左右，盡管各城市黑臭水體通過(guò)專(zhuān)項(xiàng)整治行動(dòng)已大幅消除，但部分經(jīng)治理的水體仍存在雨天返黑臭現(xiàn)象，城區(qū)水體水質(zhì)普遍較差。

圖2 2016——2020年研究區(qū)省控及以上斷面水質(zhì)變化情況Fig.2 Variations of water quality at provincial control sections and above in the study area from 2016 to 2020

2.2 城市水資源特征

研究區(qū)內(nèi)各城市2019年水資源狀況如表2所示。由表2可知，研究區(qū)內(nèi)各城市水資源狀況存在明顯差異。從人均水資源占有量來(lái)看，江西省整體水資源量豐富，11個(gè)城市中僅南昌市、九江市分別屬于中度和輕度缺水城市；而安徽省水資源分布不均，呈南多北少的特點(diǎn)，除池州市、宣城市外，其余6個(gè)城市均存在不同程度的缺水情況。江西省整體水資源開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度為12%，水資源狀況呈健康狀態(tài)，10個(gè)城市中僅南昌市地表水開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度超過(guò)了40%的安全警戒線(xiàn)；安徽省面臨極高的水資源壓力[14]，8個(gè)城市中有5個(gè)城市水資源開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度超過(guò)100%。

表2 2019年研究區(qū)各城市水資源狀況[14-16]Table 2 Water resources status of cities in the study area in 2019

2.3 城市水生態(tài)特征

研究區(qū)內(nèi)城市湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題突出，長(zhǎng)江干流沿江城市水生態(tài)系統(tǒng)受人為干擾強(qiáng)烈，整體處于中度富營(yíng)養(yǎng)水平[17]，而長(zhǎng)江支流沿江城市河湖水生態(tài)受損嚴(yán)重，水體流動(dòng)性和水質(zhì)較差。2019年巢湖在洪水過(guò)境后和冬季期間暴發(fā)明顯的藍(lán)藻水華，最大面積達(dá)425 km2左右；鄱陽(yáng)湖近年來(lái)氮、磷污染趨穩(wěn)向好，但局部水華頻發(fā)[18]。除富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題外，區(qū)域內(nèi)干支流沿江各城市河湖普遍存在湖面萎縮和斑塊化、河湖濕地水文連通性與生物連通性減弱、生態(tài)流量不足、水動(dòng)力條件差、棲息地環(huán)境破壞和水生生物多樣性下降等問(wèn)題。

2.4 城市水安全特征

研究區(qū)為突發(fā)水污染高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。2020年區(qū)域內(nèi)19個(gè)城市的48個(gè)飲用水水源地水質(zhì)均達(dá)標(biāo)，但各城市供水仍存在多種安全隱患，曾發(fā)生過(guò)多次供水危機(jī)。例如，巢湖市三水廠取水口存在潛在藍(lán)藻水華風(fēng)險(xiǎn)；2016年江西上高水源地上游5家企業(yè)違法排污，造成居民供水渾濁、有異味；2019年南昌市幸福水庫(kù)水位大幅下降，造成新建區(qū)供水緊張。區(qū)域內(nèi)部分河湖中重金屬濃度普遍偏高，如安慶市內(nèi)湖泊重金屬濃度高于周邊湖泊和長(zhǎng)江干流[19]，上饒市樂(lè)安河中下游河段沉積物中Cd和Cu的富集度較高，鄱陽(yáng)湖底泥中Zn、Cu、Pb和Cd的最大濃度分別為背景值的9.0、33.8、7.0和5.9倍[20]。區(qū)域內(nèi)航運(yùn)發(fā)達(dá)，沿江城市港口碼頭、油船和危化品船舶數(shù)量眾多，導(dǎo)致長(zhǎng)江干流突發(fā)性環(huán)境污染事件風(fēng)險(xiǎn)加大。

3 贛皖區(qū)域城市水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題解析

城市水生態(tài)環(huán)境的各種問(wèn)題一般與城市化各要素密切相關(guān)，比如涉水基礎(chǔ)設(shè)施的類(lèi)型與狀況、人口與產(chǎn)業(yè)狀況等?；谠搮^(qū)域城市水生態(tài)環(huán)境的特征，從水環(huán)境、水資源、水生態(tài)和水安全風(fēng)險(xiǎn)4個(gè)方面對(duì)造成城市水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的內(nèi)在原因進(jìn)行深入解析。

3.1 城市水環(huán)境問(wèn)題解析

城市污染物排放量直接影響城市水體水環(huán)境質(zhì)量。由研究區(qū)城市不同污染源的污染物排放量（表3）可以看出，城鎮(zhèn)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城市污染物排放總量的63.67%、80.20%、75.75%和72.33%。由各城市污染源污染負(fù)荷占比（圖3）可以看出，除合肥市COD、氨氮和總磷的第一大污染源為工業(yè)源外，其他18個(gè)城市COD、氨氮、總氮和總磷的第一大污染源均為城鎮(zhèn)生活源。

圖3 2017年研究區(qū)各城市污染源的污染負(fù)荷占比Fig.3 Pollution load proportion of pollution sources in each city in the study area in 2017

表3 2017年研究區(qū)內(nèi)城市不同污染源的污染物排放量及占比Table 3 Pollutant discharge and proportion of different pollution sources in cities in the study area in 2017

3.1.1 城市污水收集處理設(shè)施問(wèn)題

城市污水收集處理設(shè)施包括排水管網(wǎng)和污水處理廠2部分，研究區(qū)城市污水收集處理設(shè)施建設(shè)較為滯后，使大量未達(dá)標(biāo)排放的生活污水進(jìn)入城市水體，造成城區(qū)水體水質(zhì)下降。2019年研究區(qū)內(nèi)19個(gè)城市的排水管道密度和污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率如圖4和圖5所示。

圖4 2019年研究區(qū)各城市建成區(qū)排水管道密度Fig.4 Drainage pipe density of each urban built-up area in the study area in 2019

圖5 2019年研究區(qū)各城市污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率Fig.5 Operating load rate of wastewater treatment plants in each city in the study area in 2019

由圖4可知，區(qū)域內(nèi)各城市間排水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)差距較大，其中南昌、景德鎮(zhèn)、萍鄉(xiāng)、鷹潭和安慶5個(gè)城市的排水管道建設(shè)較為滯后，排水管道密度低于全國(guó)平均值。區(qū)域內(nèi)多數(shù)城市存在城中村和城鄉(xiāng)接合部等排水管網(wǎng)建設(shè)空白區(qū)，受城市排水管道建設(shè)滯后的影響，區(qū)域內(nèi)城市生活污水收集率普遍偏低，大量生活污水直排入城市水體。特別是環(huán)鄱陽(yáng)湖周邊的多個(gè)城市受污水收集設(shè)施建設(shè)滯后的影響，中心城區(qū)污水收集率僅50%～55%，每天有大量生活污水未經(jīng)處理直接排入城市水體[21]，進(jìn)而影響鄱陽(yáng)湖及長(zhǎng)江水環(huán)境質(zhì)量。

由圖5可知，區(qū)域內(nèi)各城市污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率差距明顯，其中12個(gè)城市污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率低于全國(guó)平均值，7個(gè)城市污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率高于全國(guó)平均值，特別是新余市污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率達(dá)101%。城市污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率與生活污水收集系統(tǒng)密切相關(guān)，諸如景德鎮(zhèn)、萍鄉(xiāng)和安慶等城市受排水管道建設(shè)滯后的影響，城市生活污水收集不完全，直接造成污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率偏低。而造成部分城市污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率偏高的原因之一是外水入侵，研究區(qū)屬于高地下水和降水豐沛地區(qū)，極易出現(xiàn)因地下水滲入和雨水入流而導(dǎo)致的污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率增大問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)造成污水處理廠進(jìn)水濃度偏低，降低污水處理效率。

3.1.2 工業(yè)污染源問(wèn)題

研究區(qū)內(nèi)工業(yè)源對(duì)COD、氨氮、總氮和總磷的貢獻(xiàn)率分別為21.79%、16.35%、18.02%和21.55%（表3），表明工業(yè)源也是城市主要污染排放源之一。研究區(qū)內(nèi)各城市2019年工業(yè)廢水排放量（圖6）顯示，沿江湖分布的城市工業(yè)廢水排放量普遍偏高，特別是環(huán)鄱陽(yáng)湖和巢湖地區(qū)城市，大量工業(yè)廢水的排放使城市水體水質(zhì)明顯變差。這是由于研究區(qū)處于工業(yè)化加速發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及布局規(guī)劃不合理使多數(shù)沿江城市形成以化工和有色金屬為主導(dǎo)的重工業(yè)型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[22-23]，工業(yè)生產(chǎn)取用水水量大，且向水體排放了大量工業(yè)廢水。區(qū)域內(nèi)“化工圍江”現(xiàn)象明顯，48家化工園區(qū)中有23家沿長(zhǎng)江干流、鄱陽(yáng)湖和巢湖分布，800余家有色金屬采選和冶煉企業(yè)也大多沿江湖分布。因此，化工和有色金屬行業(yè)是研究區(qū)的重點(diǎn)污染行業(yè)，其帶來(lái)的污染物排放量對(duì)江湖水質(zhì)影響較大。此外，由于不同工業(yè)廢水水質(zhì)差異大，且含有大量難生物降解有機(jī)物及重金屬，加大了其處理難度，工業(yè)園區(qū)污水處理廠出水水質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，直接放大了工業(yè)污染對(duì)水體水質(zhì)的影響。

圖6 2019年研究區(qū)各城市工業(yè)廢水排放量Fig.6 Industrial wastewater discharge of cities in the study area in 2019

3.1.3 城市面源污染問(wèn)題

研究區(qū)內(nèi)城市面源對(duì)COD、氨氮、總氮和總磷的貢獻(xiàn)率分別為14.54%、3.45%、6.23%和6.12%（表3），表明由城市降雨徑流引起的面源污染負(fù)荷也是導(dǎo)致城市水體污染的重要原因之一。2019年研究區(qū)平均降水量為1 420 mm，4——7月降水集中導(dǎo)致城市面源污染問(wèn)題突出。城市面源污染主要包括合流制溢流污染與地表徑流污染2個(gè)部分。一方面，研究區(qū)內(nèi)城市因合流制管網(wǎng)截流倍數(shù)低（大多取1～2倍），降水期間合流制管網(wǎng)中流量易超過(guò)截流流量形成雨水、生活污水混合的溢流污水，直接排入受納水體，加之降水對(duì)管道沉積物的沖刷作用，使溢流污水水質(zhì)明顯變差，增大了合流制溢流污染負(fù)荷。王康[24]的研究表明，馬鞍山市南湖合流制溢流污染中COD為233.7 mg/L，其污染負(fù)荷占面源污染負(fù)荷的76.48%。因此，雨季合流制溢流污染直接影響受納水體水質(zhì)。另一方面，研究區(qū)內(nèi)城市高強(qiáng)度的開(kāi)發(fā)利用使地表易積累大量污染物，導(dǎo)致降水形成的地表徑流水質(zhì)普遍較差。竇月芹等[25]的研究表明，合肥市降雨徑流中COD、氨氮濃度的平均值為157.25和4.66 mg/L，分別是地表Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的3.9和2.3倍。因此，降水期間大量未經(jīng)處理的地表徑流雨水直接排入受納水體，使水質(zhì)明顯變差。近10年研究區(qū)內(nèi)城市建成區(qū)面積擴(kuò)張超過(guò)100%，不透水下墊面面積占比也逐年增加，使地表徑流量增大，面源污染日益嚴(yán)重。由于城市面源污染受排水體制、下墊面類(lèi)型和降水特征等多種因素的影響，給其治理帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

3.2 城市水資源問(wèn)題解析

研究區(qū)水資源利用效率在長(zhǎng)江流域11個(gè)?。▍^(qū)、市）中處于末位[26]，區(qū)域內(nèi)城市工業(yè)化進(jìn)程相對(duì)較快，但整體仍依靠資源消耗型產(chǎn)業(yè)來(lái)發(fā)展經(jīng)濟(jì)，用水方式較為粗放，造成城市用水效率偏低，用水消耗量大。2019年區(qū)域內(nèi)各城市萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值用水量和城鎮(zhèn)公共用水耗水率見(jiàn)圖7。由圖7可以看出，研究區(qū)內(nèi)19個(gè)城市中，16個(gè)城市萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值用水量高于全國(guó)均值，12個(gè)城市城鎮(zhèn)公共用水耗水率高于研究區(qū)均值。受城市工業(yè)和城鎮(zhèn)公共（建筑業(yè)和服務(wù)業(yè)）用水效率低的影響，區(qū)域內(nèi)各城市取用水量增加造成城市缺水程度加劇。江西省多數(shù)城市水資源豐富，雖然用水效率較低但在缺水方面的表現(xiàn)并不明顯，僅南昌市受到較為明顯的影響，造成地表水開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度增大，處于中度缺水狀態(tài)。而安徽省除安慶、池州和宣城外，其他城市因水資源先天條件不足和用水效率低帶來(lái)的取用水量增加導(dǎo)致地表水開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度過(guò)高，缺水程度加劇，部分城市處于極度缺水狀態(tài)。

圖7 2019年研究區(qū)各城市萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值用水量和城鎮(zhèn)公共用水耗水率Fig.7 Water consumption per 10 000 yuan of industrial output value and urban public water consumption rate in the study area in 2019

此外，區(qū)域內(nèi)多數(shù)城市非常規(guī)水源利用還處于起步階段，發(fā)展不充分，利用水平不高，城市再生水利用技術(shù)和設(shè)施均較為落后，生產(chǎn)生活產(chǎn)生的大量污/廢水經(jīng)處理后達(dá)不到回用標(biāo)準(zhǔn)，直接排入城市水體，造成水污染。長(zhǎng)江流域11個(gè)省（區(qū)、市）非常規(guī)水源供水量占供水總量的0.85%，而研究區(qū)內(nèi)蕪湖、銅陵和安慶這幾個(gè)缺水城市的非常規(guī)水源供水量分別僅占城市供水總量的0.03%、0.56%和0.12%。上述原因使區(qū)域內(nèi)部分本就缺水的城市水資源更加短缺。

3.3 城市水生態(tài)問(wèn)題解析

研究區(qū)內(nèi)城市水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)突出，工業(yè)化和城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，使生產(chǎn)生活產(chǎn)生大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排入水體[27]，為水體富營(yíng)養(yǎng)化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，加之區(qū)域內(nèi)湖泊營(yíng)養(yǎng)鹽本底值本就偏高[28]，易出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。如鄱陽(yáng)湖和巢湖分別處于中營(yíng)養(yǎng)和輕度富營(yíng)養(yǎng)化，白浪湖、羹膾賽湖、連城湖、石臼湖、雨山湖等湖泊富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)明顯。

此外，城市不合理的開(kāi)發(fā)利用導(dǎo)致河湖水面面積萎縮、河/湖濱帶被大量侵占，在破壞水生生物棲息地的同時(shí)加劇了水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程，使城市水生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。如近幾十年來(lái)由于圍墾、城市建設(shè)等人類(lèi)活動(dòng)引起湖泊水面面積縮減，湖濱帶退化等現(xiàn)象，巢湖和白蕩湖面積萎縮了60%，菜子湖面積萎縮了30%，巢湖湖濱帶壘石岸線(xiàn)和水泥堤岸長(zhǎng)度達(dá)90%[29]，鄱陽(yáng)湖旱季湖面面積萎縮了18.24%[30]，植被帶下移了1～2 m。

區(qū)域內(nèi)水利工程建設(shè)等人類(lèi)活動(dòng)切斷了湖泊與長(zhǎng)江的天然聯(lián)系，受干支流水庫(kù)群的建設(shè)和運(yùn)行的影響，區(qū)域內(nèi)約20個(gè)通江湖泊中僅鄱陽(yáng)湖和石臼湖仍保持著與長(zhǎng)江的天然聯(lián)系。江湖水文連通性的減弱，引起了一系列江湖阻隔效應(yīng)[31]，如富營(yíng)養(yǎng)化程度加劇[32]、生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變等[33]。另外，湖泊水位下降引起濕地植被生態(tài)系統(tǒng)向陸生系統(tǒng)演替，珍稀候鳥(niǎo)濕地物種棲息地的生態(tài)健康和生態(tài)系統(tǒng)被破壞，湖泊生態(tài)空間質(zhì)量受損。周葆華等[34]的研究表明，安慶市武昌湖近30年來(lái)濕地面積萎縮了41.08%，濕地生態(tài)系統(tǒng)已從水域生態(tài)系統(tǒng)退化為灘涂陸生生態(tài)系統(tǒng)。

3.4 城市水安全問(wèn)題解析

研究區(qū)內(nèi)飲用水水源地安全隱患突出，多數(shù)城市供水安全保障程度低。這是由于區(qū)域內(nèi)多數(shù)工業(yè)園區(qū)沿江湖修建且與水源地保護(hù)區(qū)周?chē)鷧^(qū)域存在臨近、上下游關(guān)系，而區(qū)域內(nèi)多數(shù)城市飲用水源以長(zhǎng)江及其一級(jí)支流為主，存在供水水源單一，無(wú)應(yīng)急備用水源或配套設(shè)施不足的問(wèn)題[35]，一旦發(fā)生突發(fā)性水污染事故將嚴(yán)重影響飲用水水源地環(huán)境安全。

研究區(qū)內(nèi)各城市采礦行業(yè)發(fā)達(dá)帶來(lái)的重金屬潛在風(fēng)險(xiǎn)突出。長(zhǎng)江干流沿線(xiàn)安慶、銅陵、蕪湖和馬鞍山都是采冶礦發(fā)達(dá)城市；鄱陽(yáng)湖支流礦產(chǎn)資源豐富，存在德興銅礦、銀山鉛鋅礦、永平銅礦和贛南有色金屬采礦區(qū)等礦區(qū)[36]。區(qū)域內(nèi)金屬采選行業(yè)較發(fā)達(dá)，由此帶來(lái)大量難收集、難治理的酸性廢水，雨季時(shí)酸性廢水會(huì)匯入河流當(dāng)中，引起重金屬濃度上升，威脅河湖水質(zhì)和生態(tài)安全。陳明等[37]的研究顯示，贛江上游桃江河礦業(yè)活動(dòng)和城市生活對(duì)沉積物中重金屬濃度的貢獻(xiàn)率達(dá)48.2%。

研究區(qū)內(nèi)航運(yùn)碼頭污染風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。這主要是由于區(qū)域內(nèi)九江、安慶和銅陵等沿江城市航運(yùn)發(fā)達(dá)，沿線(xiàn)分布有眾多港口碼頭，但這些港口碼頭環(huán)保設(shè)施建設(shè)滯后且污染治理設(shè)施使用效率低，造成大量船舶含油污水去向不明，加之區(qū)域內(nèi)油船和危險(xiǎn)化學(xué)品船舶來(lái)往密集，受航運(yùn)污染風(fēng)險(xiǎn)控制體系不健全的影響，區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)江沿岸城市發(fā)生突發(fā)性航運(yùn)污染事件風(fēng)險(xiǎn)增大。

研究區(qū)內(nèi)各城市存在的主要水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題總結(jié)如圖8所示。

圖8 研究區(qū)各城市主要水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題Fig.8 Main water eco-environmental problems of the cities in the study areaea

4 贛皖區(qū)域城市水生態(tài)環(huán)境綜合整治對(duì)策

4.1 總體思路

基于研究區(qū)當(dāng)前存在的城市水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，系統(tǒng)性地從水環(huán)境、水資源、水生態(tài)和水安全風(fēng)險(xiǎn)4個(gè)方面提出城市水生態(tài)環(huán)境綜合整治對(duì)策建議（圖9）。總體上，研究區(qū)內(nèi)城市水環(huán)境質(zhì)量提升需從城市生活源、工業(yè)源和面源方面控制入河污染負(fù)荷，水資源保護(hù)需遵循“量水發(fā)展、以水定城”的原則，水生態(tài)修復(fù)需強(qiáng)化湖泊富營(yíng)養(yǎng)化控制，恢復(fù)城市水生態(tài)系統(tǒng)，水安全保障需強(qiáng)化水源地安全防護(hù)、河湖重金屬和航運(yùn)碼頭污染風(fēng)險(xiǎn)控制。具體對(duì)策建議如下。

圖9 研究區(qū)內(nèi)城市水生態(tài)環(huán)境整治總體思路Fig.9 General idea of regional urban water eco-environment improvement in the study area

4.2 整治對(duì)策

4.2.1 水環(huán)境質(zhì)量提升對(duì)策

研究區(qū)內(nèi)城市第一大污染源是城鎮(zhèn)生活源，亟需對(duì)生活污水收集處理設(shè)施進(jìn)行提質(zhì)增效，提出如下具體對(duì)策：1）對(duì)于排水管道建設(shè)落后地區(qū)，需積極開(kāi)展污水收集管網(wǎng)建設(shè)工程，強(qiáng)化城中村、老舊城區(qū)和城鄉(xiāng)接合部污水截流、收集，全面提高城市生活污水集中收集率，特別是環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群（南昌、九江和上饒等城市）；2）對(duì)于進(jìn)水濃度低的污水處理廠，需全面排查收水范圍內(nèi)管網(wǎng)破損和雨污混錯(cuò)接現(xiàn)象，消除管網(wǎng)跑冒滴漏和雨污混錯(cuò)接現(xiàn)象；3）加快推進(jìn)城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)A提標(biāo)改造，提高污水處理能力及脫氮除磷效果，根據(jù)污水處理廠尾水受納水體的水環(huán)境承載能力，因地制宜地對(duì)污水進(jìn)行深度處理。

研究區(qū)內(nèi)工業(yè)發(fā)達(dá)，化工和有色金屬行業(yè)污染嚴(yán)重，提出工業(yè)源污染控制的具體對(duì)策如下：1）嚴(yán)控化工和有色金屬行業(yè)污染，有針對(duì)性地對(duì)合肥、安慶、銅陵、九江和上饒等化工和有色金屬行業(yè)發(fā)達(dá)的城市制定“一行一策”的污染控制方案，加快推進(jìn)工業(yè)企業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)改造。2）加快推進(jìn)企業(yè)搬遷入園工作，特別是長(zhǎng)江沿線(xiàn)1 km范圍內(nèi)化工企業(yè)。完善工業(yè)園區(qū)污水收集處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升園區(qū)工業(yè)廢水收集處理能力，改進(jìn)不合理的工業(yè)廢水處理工藝，規(guī)范園區(qū)入江（河、湖）排污口設(shè)置，完善園區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管控體系建設(shè)，強(qiáng)化園區(qū)環(huán)境管理。3）加大馬鞍山、銅陵、蕪湖、上饒和贛州等城市采礦和冶煉企業(yè)廢水回用力度，實(shí)現(xiàn)節(jié)水減排。

研究區(qū)內(nèi)由城市降雨徑流引起的面源污染日益突出，提出如下控制對(duì)策：推進(jìn)傳統(tǒng)灰色排水設(shè)施和綠色排水設(shè)施的耦合設(shè)計(jì)與優(yōu)化管理運(yùn)行，通過(guò)綠色基礎(chǔ)設(shè)施的攔、截、蓄、滲作用，收集并利用初期雨水，有效減少降雨徑流，提高城市排澇能力及防控溢流污染能力，削減雨天污染物排放，嚴(yán)防雨季城市水體返黑臭現(xiàn)象；推進(jìn)舊城區(qū)改造，加強(qiáng)城市綠地規(guī)劃與建設(shè)，增加可滲透地面面積的比例。

4.2.2 水資源保護(hù)對(duì)策

針對(duì)研究區(qū)城市用水效率普遍偏低，部分城市水資源短缺嚴(yán)重的問(wèn)題，提出如下對(duì)策：1）堅(jiān)持以水定城，推進(jìn)節(jié)水型城市建設(shè)。各城市應(yīng)依據(jù)其水資源稟賦合理確定發(fā)展規(guī)模和結(jié)構(gòu)，特別是合肥、蕪湖、馬鞍山、銅陵、安慶、滁州、南昌和九江等嚴(yán)重缺水城市更應(yīng)遵循“量水發(fā)展、以水定城”的原則優(yōu)化水資源配置。2）節(jié)水優(yōu)先，實(shí)施工業(yè)節(jié)水技術(shù)改造，提高工業(yè)用水循環(huán)利用能力與水平，推進(jìn)各行業(yè)節(jié)水減污。3）提升城市再生水生產(chǎn)及利用能力，提高城市用水效率。

4.2.3 水生態(tài)修復(fù)對(duì)策

針對(duì)研究區(qū)內(nèi)城市湖泊富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)突出，河湖水生態(tài)受損嚴(yán)重的問(wèn)題，提出如下修復(fù)對(duì)策：1）加強(qiáng)污染物的源——流——匯管理，加快推進(jìn)入河排污口溯源整治和污水處理基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，實(shí)施疏浚河道、清除污染底泥等工程，加強(qiáng)河湖水體的調(diào)蓄能力，抑制巢湖和鄱陽(yáng)湖等城區(qū)湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化。2）開(kāi)展受損河/湖濱帶的生態(tài)修復(fù)。加強(qiáng)對(duì)河湖水體的湖濱、河濱緩沖帶的保護(hù)和管理，建設(shè)沿河湖生態(tài)岸線(xiàn)，修復(fù)緩沖帶的自然環(huán)境，恢復(fù)生物的適宜棲息地面積。3）改善河湖水環(huán)境，提高河湖的生態(tài)連通性。實(shí)施南昌、九江和蕪湖等城市城區(qū)河湖連通工程，通過(guò)江湖連通工程、閘站生態(tài)調(diào)度等措施保障河湖生態(tài)水位，恢復(fù)九江、安慶、池州、銅陵、蕪湖和馬鞍山等沿江城市湖泊與長(zhǎng)江的天然聯(lián)系，提升河湖水體自?xún)裟芰?，修?fù)水體生境與水生生物多樣性。

4.2.4 水安全保障對(duì)策

針對(duì)研究區(qū)飲用水水源地安全風(fēng)險(xiǎn)突出，多數(shù)城市供水安全保障程度低的問(wèn)題，提出如下對(duì)策：排查和取締對(duì)水源影響較大的排污口、碼頭等，特別是九江、安慶、池州、銅陵、蕪湖及馬鞍山等沿江城市和南昌、合肥及上饒等環(huán)湖城市；合理布局飲用水水源地及取水口，劃定飲用水水源保護(hù)區(qū)，加快推進(jìn)合肥、南昌及沿江城市應(yīng)急備用水源建設(shè)；推進(jìn)影響飲用水安全的重污染企業(yè)搬遷改造；強(qiáng)化巢湖等湖泊藍(lán)藻高發(fā)期飲用水水源地監(jiān)測(cè)；完善水源地保護(hù)工程設(shè)施，建立健全飲用水水源地環(huán)境保護(hù)機(jī)制，制定水源地突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案。

針對(duì)研究區(qū)由采礦行業(yè)發(fā)達(dá)帶來(lái)的重金屬潛在風(fēng)險(xiǎn)突出的問(wèn)題，采取如下對(duì)策：加強(qiáng)贛州稀土礦及安慶、銅陵、上饒等城市銅礦及其他有色金屬尾礦庫(kù)滲漏風(fēng)險(xiǎn)排查整治工作，完善尾礦庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)防控體系；嚴(yán)禁在距離長(zhǎng)江干流、鄱陽(yáng)湖岸線(xiàn)3 km和長(zhǎng)江支流岸線(xiàn)1 km范圍內(nèi)新（改、擴(kuò)）建尾礦庫(kù)；推進(jìn)河湖岸線(xiàn)10 km范圍內(nèi)廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)，嚴(yán)控礦山酸性廢水泄漏；在礦山開(kāi)采過(guò)程中結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)提高重金屬開(kāi)采效率；推進(jìn)資源化利用，深度回收利用有用金屬礦和有價(jià)金屬。

針對(duì)研究區(qū)航運(yùn)碼頭污染風(fēng)險(xiǎn)增大的問(wèn)題，采取如下對(duì)策：強(qiáng)化九江、安慶、池州、銅陵、蕪湖和馬鞍山沿江航運(yùn)發(fā)達(dá)城市航運(yùn)污染風(fēng)險(xiǎn)控制；加快垃圾接收、轉(zhuǎn)運(yùn)及處理處置設(shè)施建設(shè)，提高含油污水接收處置能力，引導(dǎo)化學(xué)品洗艙水合理處置，提高污染事故應(yīng)急能力；制定船舶污染防治及船舶有關(guān)活動(dòng)污染水環(huán)境的應(yīng)急預(yù)案；加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)控制，確保運(yùn)輸安全嚴(yán)防污染。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）長(zhǎng)江流域贛皖區(qū)內(nèi)城市水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題突出，城區(qū)水體水質(zhì)普遍較差；水資源量空間分布不均，部分城市存在不同程度的缺水問(wèn)題；城市湖泊富營(yíng)養(yǎng)化突出，河湖水生態(tài)受損嚴(yán)重；飲用水水源地存在安全隱患，重金屬及航運(yùn)污染風(fēng)險(xiǎn)突出。

（2）多種因素造成研究區(qū)水生態(tài)環(huán)境被破壞。在水環(huán)境質(zhì)量方面，城鎮(zhèn)生活源為多數(shù)城市第一大污染源，化工和有色金屬航運(yùn)污染較為突出，城市徑流引起的面源污染也不容忽視；在水資源方面，較低的用水效率加劇了城市水資源短缺現(xiàn)象；在水生態(tài)方面，城市化建設(shè)的加快使城市河湖水面萎縮嚴(yán)重、水系連通受阻，水生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重；在水安全方面，城市供水結(jié)構(gòu)單一，水源地保護(hù)力度不足給用水安全帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)；有色金屬采選及航運(yùn)的發(fā)達(dá)造成河湖重金屬和航運(yùn)污染風(fēng)險(xiǎn)突出。

（3）為改善長(zhǎng)江流域贛皖區(qū)域內(nèi)城市水生態(tài)環(huán)境狀況，水生態(tài)環(huán)境綜合整治對(duì)策應(yīng)從污水收集處理設(shè)施提質(zhì)增效、化工及有色金屬行業(yè)污染控制、面源污染削減、節(jié)水型城市構(gòu)建、河/湖濱帶及河湖連通性恢復(fù)、飲用水水源地保護(hù)、尾礦庫(kù)及航運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)防控體系建立等方面著手。