我国主要水资源环境安全性对策探讨

刘征涛
中国环境科学研究院

　　一、 水资源的环境安全性问题

　　目前，我国主要水系流域与沿海地区是人口最为密集、经济和文化最为发达的地带，国民生产总值占全国的80%以上，其中湖泊水资源总量达6380亿m3，地下水可开采量2900亿m3，占我国城镇饮用水水源的70%以上，水系内各类资源丰富；另一方面，我国的近海水资源也非常重要，我国海岸线长达18000多公里，全国人口的1/3集中在沿海省市，工农业总产值达到了全国的60%以上，是我国国民经济持续发展和国家稳定的重要保证。因此，我国主要水资源的保护直接涉及我国今后人口健康素质的变化和国家经济的发展状况，有必要从国家的安全性的战略角度重视水资源的环境保护问题。
　　近二十年来，随着工、农业生产的发展，由于越来越多的外源环境污染物直接排放、转换、迁移进入水生态环境，已使我国主要淡水水系的部分流域或近海水域环境出现了不同程度的污染失衡现象，较大面积的水环境灾害性事件时有发生，水域的环境污染危害有加剧趋势。水环境中氮、活性磷酸盐、石油类、芳烃类、农药类、有害合成聚合物或中间体类及某些水生生物分泌的藻毒素类等有害物质已成为产生我国水环境灾害的主要污染物。水体的环境污染失衡及灾害已成为制约社会和国民经济进一步持续发展的重要因素。
　　“九五”期间，在国家规划确定的环境保护重点内容“33211”工程中，与水环境污染控制相关的包括：太湖、滇池、巢湖的水污染防治规划和淮河、辽河、海河水污染防治规划。截止目前为止，淮河流域、太湖流域工业水污染源主要污染物已实现达标排放；滇池草海底泥清淤一期工程也已完成；巢湖、辽河、海河流域的水污染防治规划也正在抓紧实施。但是，从水环境质量的现实情况看，我国水环境污染与水资源紧缺的矛盾并未得到有效缓解，部分流域和区域的水环境污染甚至有加重的趋势，预计“十五”期间面临的重大水环境问题将包括：
　　● 城市地下水污染与饮用水安全
　　针对我国44个城市地下水的调查表明，有42个城市地下水已受到污染，并已发现数百种有害有机污染物。全国地下水水质超标面积大于200平方公里的城市占11.1%，超标面积在100-200平方公里的占18.5%，超标在20-100平方公里的占48.2%。地下水受污水体修复不但需要巨大的资金，而且技术上也有待进一步研究。由于地面水和地下水受到不同程度的污染，饮用水安全问题目前受到极为广泛的注意。据对上海等市自来水浓缩物的细胞染色体试验，多呈阳性反应，提示了城市饮用水确实潜在安全性问题。目前常规给水工艺中产生的多种微量有机污染物，具有免疫毒性、遗传毒性和致突变活性，因而饮用水的安全性以及微污染水的净化处理研究，不但对保护人体健康有积极的意义，而且将带动一大批水相关产业的发展。
　　●饮用水资源紧缺与水资源浪费
　　集中供水水源有2种类型，即地表水（包括河流、湖泊、水库）和地下水。从全国供水水源情况看，近年我国利用的地表水源约占全社会水厂综合生产能力的70%。不同省份因其水资源特征差异，供水水源类型有较大差异。长江沿岸及以南省市主要以地表水为主，如上海、江苏、浙江、福建、湖北和广东等省地表水供水比例高达90％以上；而华北、西北城市则以地下水为主，如北京、河北、山西、山东、河南和陕西等省的地下水供水比例均在70％以上。我国是世界上水资源最为匮乏的13个国家之一，在全国640个大中城市中，有300个城市缺水，其中100个严重缺水。尽管我国水资源紧缺，但水资源的浪费仍十分严重。1997年，全国仅有123个城市建成307座不同处理等级的污水处理厂，日处理能力仅在1292万M3，污水处理率仅为13.4%；我国目前5万多个小城镇、370多万个乡村，9亿多人口居住地基本没有污水处理实施，从而直接导致了地表水的广泛污染，使水资源匮乏的矛盾更加尖锐；而目前我国城市工业用水重复利用率也只有50-60%，远低于发达国家的90%以上的水平。1989年对全国49个环境保护重点城市主要饮用水的地表水源和地下水源保护情况进行调查，结果发现有48％的地表水源、20％的地下水源达不到饮用水标准；而1996年对全国204个地级 以上城市的调查结果表明，这一数字已分别上升至约83％和27％。对其中可比的20个重点城市进行的全面调查表明：1989～1996年间，尽管经过多方努力，但饮用水源地水质仍呈恶化趋势，如所有水源地的COD指标均有不同程度的上升。目前日趋严重的水污染又进一步加剧了水资源缺乏或不合理利用的矛盾。特别象辽河流域、海河流域、淮河流域内的广大地区， 严重的水污染使当地缺水矛盾尖锐化，给工农业生产造成严重损失。近年来的检测还表明，我国主要江河水域如汉江、珠江、长江葛洲坝段也出现了水环境污染富营养化生态失衡的危害状况，黄河近年来经常处于断流状态，淮河、松花江某些流域的水质严重污染等；我国近海水域的环境污染失衡现象主要以发生较大范围的赤潮灾害较为突出，近年来发生频率、危害程度均呈上升变化。由于陆源污染物和海上污染物的直接排放，已使我国部大部分港口和近海地区的水资源环境受到了不同程度的污染，且海洋水域的环境生态污染危害尤为加剧，总氮、活性磷酸盐、石油类、芳烃类及某些水生微生物等有害生物、化学物质已成为我国沿岸海域水体中的主要污染物。据统计，自1972～1994年，在我国近海共记录到有害藻华(HAB)256次。如1992年渤海发生了裸甲藻有害藻华造成的直接经济损失超过2亿元，而1998年9月渤海赤潮发生的延续时间比1992年更长、强度和经济损失更大；1998年4月在广东近海也发生了有害藻华灾害，造成了更大的经济破坏和人畜伤亡事件。从目前情况看，我国水体环境污染失衡进程之快和灾害之严重属世界罕见。因此，研究控制我国水资源的污染灾害的发生及失衡水环境的修复机理仍属于我国目前迫切需解决的重大环境安全性基础问题。

　　二、研究现状

　　自80年代以来，我国在水资源环境生态污染灾害研究方面已有一定的发展，先后由国家基金委资助开展了“长江口海域赤潮形成原因的研究”、“南海赤潮发生规律研究”、“东南沿海赤潮发生机理研究”及有关湖泊淡水水体的环境污染富营养化研究等项目。近年来，国际上有关水资源污染灾害的研究合作研究十分活跃，我国也积极参与了一些国际性研究计划，如联合国教科文组织政府间海委会(UNESCOIOC)的有害藻华研究计划，亚太经济合作组织(APEC)有害藻华/赤潮管理计划，国际间还开展了中美、中日、中菲等双边国际合作防治水环境污染效应的研究。这些研究重点主要在污染危害的生物学基础研究、增殖实验生态研究、现场自然生态研究及数学模型等方面。我国至今尚未形成全面系统的水环境污染危害控制与灾害恢复的环境安全性基础理论及行之有效的水污染灾害控制技术体系，如水环境藻华/赤潮控制理论；灾害预警预报技术；毒性藻类的异常增殖和产毒机制；藻毒素生态毒理学效应、环境分子遗传毒理效应；水生态微污染的健康危害及控制学等方面的生物化学与生物物理学藕合多学科交叉的环境遥感检控技术等都急需研究。国外对水资源中污染化学物质对环境生物和人体的危害极为关注。在过去的20年间，欧、美、日等一些发达国家相继制定了化学物质的审查与管理法规，列出了各自的优先控制的化学物质名录，如美国在水清洁法中列出了129种优先控制的污染物质，饮用水中需重要控制的痕量有害有机物达50多种，并在环境调查、毒性鉴别与分析方法、曝露剂量-响应等环境风险评价方法、污染机理、风险特性以及污染控制等方面进行了一系列深入的基础研究。我国过去对一些局部地面水、地下水做过一些调查，发现有数百种有害有机物污染，且全国约有三分之二的大中型城市的水源已受到不同程度的环境污染。据上海、沈阳等市自来水浓缩物的环境毒理学细胞染色体试验，多呈阳性“三致”性反应，提示了饮用水源对人体有潜在的环境健康安全性问题。
　　一些发达国家和国际组织，如OECD、EEC、美国、日本等，已建立或正在建立水体有害化学物质的环境安全性研究技术体系，并致力于化学品的分子毒理学和生态效应机制的研究，如近年国际上从分子水平上应用定量分子结构/活性相关（QSAR）的方法来筛选大量化合物已取得一定成果，目前美国EPA的有毒化学品控制法规TSCA中已承认可用QSAR结果进行化学品的生态与健康毒理学预测、筛选，进而更准确地控制现有化学品和筛选开发新的安全性替代化学品，以尽快提高环境质量。
　　我国系统的水环境微污染的环境安全性研究正在起步，尚未有通用的标准化测试评价方法。但在污染物化学、生态毒理学研究方面已有一定成果，部分研究测试方法如BCF、Kow测定及多种健康毒理学试验指标(LC50、LD50、EC50、LOEC、AMES试验、SCE试验、微核试验等)和一些特效研究技术（如DNA碱基测定技术、PCR扩增技术、质粒基因片段分子克隆技术、原生质与细胞的酶融合技术、印迹分子杂交鉴定技术及同位素原子示踪电镜观测等技术）已基本掌握，QSAR的研究也有一定的工作基础。为使化学品管理和环境科研水平与国际接轨并有所特殊贡献，我国作为一个化学品生产和使用大国，一些典型的有毒化学品如DDT、多氯联苯(PCBs)、PAH等还在大量生产和使用，面向21世纪，我国将面临有毒化学品对生态环境污染和人体健康影响的巨大压力和严峻挑战。因此，当务之急是尽快充分利用现有条件，建立适合我国国情的化学品环境安全性研究体系，通过相关机制及处置对策技术的研究和开发，尽快解决水质的污染问题。我国已加入PRC（Priority Chemical）公约，并考虑加入POP（Persistent OrganicChemical）公约，另外我国的“有害化学品”法也将颁布实施，但由于缺乏系统全面的水环境中污染物的环境安全性基础理论方法与技术支持，目前对有毒有害污染物在全国各水环境中的污染状况底数不清，多数又未加控制，主要引发水资源环境污染灾害的污染物环境安全性特征尚不清楚，急待开展系统的基础性研究。

　　三、防治对策探讨

　　1．加强基础性研究。环境污染水体中有毒有机污染物的环境行为特征及高效生物处置、降解技术，定量(分子)结构-活性相关机制预测模型系统的研究属环境基础科学前沿；水体环境富营养化灾害的监控、评价、预测和控制等高、新技术的研究是目前国际上十分活跃的研究开发热点，中国作为一个国际大国应快速加强，重点投入。
　　2．积极开展水污染新问题研究。污染水体中，近年发现具有改变生物体正常内分泌效应的各类污染物(如环境雌激素)在水体中的环境微污染现象，主要有PCB、PAH、农药、有机烷烃类等化合物对人类及生态系统的危害与控制技术的研究已在国际上倍受关注，但在我国基本上仍属空白，我国应在研究领域大力扶植。由于水资源污染测控方法尚未有效提出，至今我国仍不能科学地建立水体污染灾害控制及其预测预警的有效技术体系，这严重制约了污染防制工程技术的发展，影响了国家综合治理海洋污染与充分开发利用海洋生物资源的效果和进展。因此，必须系统地开展水体污染灾害学理论技术体系的综合研究，解决一批相关学科的重大科学技术问题，如水体富营养化的生物地球化学行为特征的高效、精确测控技术；水体污染灾害中主要藻华藻种的分子生物学和生态学特征鉴定技术、大分子DNA/RNA生物探针技术；有毒藻类的生物化学与行为学特征生物电、光监控检测技术；藻毒素的生态健康效应快速预测生物传感器技术；污染水体中环境雌激素类物质的分子生物化学与物理学高效测控技术；重要海洋污染物如石油烃类、多环芳烃类、农药类有害物质的高效控制与降解生物菌的质粒转基因克隆技术、细胞融合技术、生物酶反应调控新技术；水体污染灾害控制的生态动力学卫星光电遥感监控体系等。建立我国污染水体灾害防治学的理论与方法，并在此基础上，以高新技术为依托，提出一些技术经济可行的水体灾害控制技术体系，争取实现对我国水资源污染灾害的预防、预测和有效控制在理论和技术上迈进一大步，并开辟新途径。
　　4．大力加强水资源环境保护管理的技术监督体制及社会公众参与力度。建议从国家环境安全性的战略角度，成立专职性的国家级水资源保护利用执行委员会，配合国家有关法律/规定的制订与颁布，专职监督、管理、考核全国各省、市或地区的保护、利用执行情况。使我国的水资源环境保护政策、措施、研究成果能正真尽快发挥作用。
　　5．建立适应可持续发展战略目标的创新水环境管理体系，完善水环境立法、政策、标准和管理制度。法规、标准是国家实施环境监督管理的基本依据，国家根据本国的环境发展需求，技术条件及环境特点，建立相应的法规、标准体系。几十年来，我国在环境立法、环境标准 的制订和实施方面做了大量工作，取得明显的成果，但是，随着环境问题的不断出现和国情变化，法规、标准不够用（有缺空）和现有法规、标准不能适应新的环境形势和情况普遍存在。为此，建立和完善水环境法规、标准体系。如：1）制订饮用水源保护长远规划，2）建立城市饮用水源保护目标责任制和定量考核管理办法，3）实行污染物总量控制，限期治理工业污染源，重视治理生活污染源，4）制定相关政策，对保护饮用水源地的地区进行补偿，5）建立有效的水源保护区监督机构，6）划分水环境功能区，优先保护好饮用水水源地，在坚持水源区水质标准的条件下，才可兼顾其它功能区的开发使用。目前应特别注意不要片面追求短期的经济效益，盲目发展旅游业、水产业或其它工农业等生产活动而忽视了对居民饮水源区长 期基本利益的保护。
　　6．重点加强重大流域水环境保护与综合治理可以长江、黄河为主要对象，以生态工业圈发展模式和自然资源减退防治为综旨，提出控制可持续性的流域污染防治，保护流域生态环境的技术对策、技术方法和工程对策，如城市化、工业化与人口、资源，环境相互制约关系及调控目标值，城市化发展速度、方式以及影响公众生活质量的饮用水和自然水体防治措施，耕地资源、土壤质量保护技术节水灌溉技术；区域植被 （森林、草地）恢复标准等。