北極星水處理網訊:研究背景：水是城市的血脈，城市傍水而建，依水而興，也會因水而衰。水環境質量體現了城市的品位和生活質量，也體現了生態文明建設水平。我國多數城市面臨水環境汙染、水生態破壞和水域空間萎縮等突出水環境問題，同時水資源短缺導致水環境問題加劇，增加了水環境治理的難度。在缺水城鎮，為優先保障生產生活用水，環境用水往往被擠佔，水環境缺乏補水，導致水生態基流不足、水體黑臭現象頻發和親水空間萎縮，嚴重影響居民生活質量。
胡洪營，清華大學研究生院副院長、環境學院教授、國家環境保護環境微生物利用與安全控制重點實驗室主任，國家傑出青年科學基金和國家級教學名師獎獲得者。
長期從事再生水安全高效利用和水環境修復研究，現為國際標準化組織城鎮水回用分委員會(ISO TC282 SC2 )主席 、國際水協會（IWA）會士，兼任中國環境科學學會常務理事和水處理與回用專業委員會主任、Water Cycle主編和《環境工程技術學報》副主編等學術職務，曾擔任國際著名期刊Water Research副主編。
主持制定水質安全評價、城鎮集中式再生水系統設計和運行管理等多項ISO國際標準，以及再生水處理技術和工藝評價、水質評價、水質管理和利用效益等多項國家和團體標準。先後獲得ISO卓越貢獻獎、國家科技進步二等獎、省部級科技進步一等獎等多項獎勵。
另一方面，城鎮化發展將會導致水資源供需矛盾更加突出，水環境安全保障的壓力也將不斷增加。2018年，我國城鎮化率達59.58%，城鎮人口8.31億，城市生活用水總量859.9億m3，全國用水總量6015.5億m3。2030年，城鎮數量將增加至約1000個，城鎮化率提高至約70%，城鎮人口增長至10億，城鄉生活用水量提高到1021億m3，總用水量將增至7000億m3。
2015年4月，國務院頒發的《水汙染防治行動計劃》(「水十條」)提出，到2020年，地級及以上城市建成區黑臭水體控制在10%以內；到2030年，全國七大重點流域水質優良比例總體達到75%以上，城市建成區黑臭水體總體消除。但是，城市水環境治理進展緩慢，達到預期目標存在巨大困難。
在分析城市水環境特點、面臨的突出問題及其成因的基礎上，提出了水環境治理的基本措施，探討了水環境治理的可持續模式，分析了技術需求和發展方向。
一 摘 要
在分析城市水環境特點、面臨的突出問題以及在水環境汙染成因、水質目標、治理技術和治理方案等方面存在的誤解/誤區的基礎上，提出了城市水環境治理的基本措施(截汙控源、補水活水、生態修補、親用促管)和生態耦聯水循環模式。未來城市水環境治理的主要矛盾將從黑臭治理向水華控制問題轉化，需要提前布局研發，儲備相應的技術。城市水體的功能定位需要從景觀娛樂和生態功能向水的社會循環重要節點拓展，即定位為具有水質淨化和水量儲存功能的「生態水場」和「城市第二水源」，以實現城市水環境的長效治理和供水能力的可持續保障。
二 城市水體的基本功能與水質特徵
城市水體的基本功能和特點
城市水體作為重要的自然要素，是城市生態環境建設以及景觀多樣性和物種多樣性維繫的基本要素，也是公眾親水娛樂、親近自然的重要場所，具有重要的景觀價值、娛樂價值和生態價值；同時，在洪澇災害防治方面也發揮著重要作用。隨著經濟發展和居民對優美生態環境需要的日益增加，城市水體已成為城市公共空間不可或缺的重要部分，水域空間和水體質量決定了城市環境的舒適感和宜居程度。
城市水體大多為靜止或流動性差的封閉型淺型水體，具有水環境容量小、水體自淨能力弱、易汙染等特點，往往面臨較高的水質惡化和水華風險等問題。由於其水動力條件普遍較差，營養鹽輸出慢，易在水體中積聚，且淺型水體上、下水層的光通量均可滿足藻類光合作用所需，可為藻類生長繁殖和水華暴發提供有利條件。
同時，藻類及其他水生生物易大量繁殖，造成水體透明度與溶解氧下降，濁度與色度上升，甚至發黑髮臭，喪失水體基本功能。此外，人為因素的影響，如城市面源汙染、點源汙染以及不合理的水體設計和結構等，都會導致城市水體的環境質量惡化和生態系統退化。
城市水體的以上特點，決定了其汙染防治和水質維繫的複雜性和困難度。
城市水體水質變化特徵
城市水體是一個由物理環境、化學物質和水生生物共同組成的生態系統，其水質變化規律極其複雜，受到諸多因素的相互作用、相互制約和相互影響。
1 影響城市水體水質的關鍵要素
影響城市水體水質變化的關鍵要素包括環境條件、水力學特徵、生態稟賦、汙染物通量和補水退水等(圖1)。
1)環境條件。
城市水體的環境條件指氣候條件(溫度、光照等)、水文特徵(水位變化與水量平衡、垂直溫度梯度等)和地域/地區特點(地理位置、人類活動等)等自然環境要素。
2)水力學特徵。
城市水體的水力學特徵包括水流特性(水力停留時間、流速分布規律、紊流特徵等)、流場分布特性、流線和底質演變、及其水生植物影響下的水流特性和流場結構等特徵。
3)生態稟賦。
城市水體的生態稟賦也即水體生態系統的特質，是水生生物群落(水生植物、動物等)與環境要素之間通過物質循環和能量流動，形成的生物群落結構和生態功能。城市水體的生態功能主要取決於其自身的生態系統特質，健康良好的生態功能有助於城市水體水質的穩定和長效維持。
城市水體的環境條件、水力學特徵和生態稟賦對水質的變化以及水華微藻的生長潛力等水質效應有重要和複雜的影響，且各要素之間存在的耦聯關係。
4)汙染物的輸入和輸出。
城市水體中的氮、磷、碳等汙染物的輸入途徑主要包括點源汙染、面源汙染、底泥釋放、大氣沉降、生物固氮等，輸出途徑主要包括退水、底泥吸附、水生動植物吸收、以及氮、磷、碳自然循環過程氣體的釋出等。底泥既是汙染物的「源」又是「匯」，其具體作用形式與底泥性質、水力條件、水生態特質等有關。
城市水體汙染物輸入輸出的關鍵過程影響其水質演變規律。對於設計和運行管理不當、自淨能力有限的城市景觀水體，氮、磷、碳等營養物質的濃度積累將引起水華暴發風險和感官愉悅度下降。
5)補水退水。
補水(如人工補水、降雨和地面徑流等)和退水(排出或利用等)是調節城市水體水量和水質平衡的重要措施。合理的補水與退水可影響水體的水動力和換水周期，有利於水體水質的維繫。補水中的汙染物種類和濃度直接影響水體水質。
對於缺水城市，城市水體補水水源基本來源於非常規水源(如再生水、雨水等)，使得景觀水體汙染物成分複雜(包括氮磷無機營養鹽、有毒有害有機汙染物、病原微生物等)。城市水體中的微量有毒有害汙染物在水體中的長期積累，會對人體健康和生態環境造成威脅。
2 影響城市水體水質的關鍵過程
1)溶解氧補充與消耗過程。
水體溶解氧補充與消耗過程是衡量水體自淨功能的重要依據，直接影響水體中汙染物的濃度和存在形態的變化。
城市水體的溶解氧主要來源於大氣復氧、藻類和水生植物光合作用釋放的氧，受水體環境條件(溫度、光照等氣候條件)和水力學特徵(流態、流場、流速等)等因素的影響。
溶解氧消耗過程主要涉及有機物的生物好氧分解，包括藻類等一些水生生物死亡後的淤積腐爛分解過程、無機還原性汙染物的氧化等，這些過程會消耗大量的溶解氧，使得水體溶解氧濃度降低，甚至趨於零，此時厭氧細菌繁殖活躍，導致水質惡化。
2)汙染物遷移與轉化過程。
汙染物導致水體原有物質平衡的變化，且參與水體中的物質轉化和循環。有機物生物分解過程涉及溶解氧的消耗和副產物的產生，在好氧條件下，微生物可對有機物進行氧化分解(或分解代謝)，同時產生CO2、硝酸根、硫酸根等副產物。
當水體有機物濃度超過水體自淨能力後，消耗的溶解氧難以恢復，且伴隨大量微生物的生長，溶解氧大量消耗，導致水體呈現缺氧或厭氧狀態，分解產生甲烷、氨、硫化氫、有機胺、有機酸等副產物，其中氨、硫化氫和有機胺等導致水體發臭。
3)微藻生長繁殖與死亡過程。
微藻生長繁殖過程也即微藻的光合作用過程，是一個在氮磷等營養元素存在的條件下，微藻吸收光能，把CO2和H2O合成藻細胞(富能有機物)，同時釋放O2的過程。在適宜的溫度、光照等氣候條件下，較高的氮磷等營養元素會導致微藻的大量繁殖，導致水體有機物濃度的大量增加。在此過程中，雖然微藻的繁殖，使得水中溶解氧含量迅速增加，但是微藻數量超過限值時，會促使水中溶解氧濃度迅速下降。一方面大量微藻聚集在水面表層，水體懸浮物濃度增高，影響大氣復氧和水中植物的光合作用；另一方面同時浮遊動物的增殖導致耗氧量的增加。
大量藻類以及浮遊生物死亡後沉降到水體底部，殘骸的好氧微生物分解需要消耗水中的溶解氧，導致水體底層出現厭氧環境，同時引起底質中鐵、錳的釋放。在藻類衰亡期，將有大量的藻毒素釋放到水體中，造成水體生態功能的破壞。因此，微藻的大量生長繁殖和死亡過程，也是水體有機物濃度增加、水中溶解氧減少和有害副產物生成的過程，從而導致水質惡化。
三 城市水環境治理存在的突出問題
城市水環境治理的「誤區」
1水質目標「誤區」
我國先後頒布了一系列水環境質量標準，其中與景觀水體相關的水質標準主要有GB 3838—2002《地表水環境質量標準》中的Ⅲ類～Ⅴ類水標準、GB 18918—2002《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》和GB 18921—2002《城市汙水再生利用 景觀環境用水水質》等。
一般情況下，當水體中的氮和總磷分別超過0.2～0.3，0.02 mg/L時，即可認為水體處於富營養化狀態。如果以106個/mL的藻密度作為水華控制標準，在不考慮水體自淨能力和水質保障措施的條件下，景觀水體中的氮磷濃度限值應分別為1.7，0.17 mg/L。顯然，僅依據水體富營養化狀態定義，用於景觀水體水質標準的制定依據，對氮磷濃度的限制標準過於「嚴格」，技術經濟上難以實現。
GB 18918—2002的一級A標準和GB 18921—2002的湖泊和水景類景觀環境用水標準，對氮磷濃度的限值則過於「寬鬆」，對於不流動或流動緩慢的淺水型景觀水體仍存在很大的水華暴發風險。
GB 3838—2002的Ⅴ類水標準對氮磷的要求介於上述「嚴格」和「寬鬆」之間。然而，該標準中限定的Ⅴ類水體是指水質要求相對較低、水體生態功能相對較弱的水體。對於淺水型景觀水體極易暴發水華。
綜上，我國已有的景觀水體相關水質標準中，氮磷濃度標準限值的科學依據不明確，多種標準並行且不統一，不利於保障城市景觀水體水質。依據汙染成因，制定科學合理的水質目標，是城市水環境治理的基礎。
目前的一些水環境治理工程，機械套用GB 3838—2002的指標(化學指標、物理指標)，或制訂不合理和不切實際的水質治理目標(如達到Ⅲ、Ⅵ水體標準)等，在水質目標確定方面存在較多「誤區」，未能重視「水清水活」指標，如感官指標、水體流動性和生態指示指標等。
2 時間目標「誤區」
在水環境治理實踐中，存在治理期限短，希望在短時間內實現治理目標的急功近利行為。短期治理行為有可能呈現一定的即時效果，但是治理後水體水質出現反彈，難以穩定保持。
水環境治理是複雜的系統工程，需要經歷較長的過程。根據淺水湖泊生態系統多穩定態理論，在相同的外界環境條件下，水體生態系統有可能出現兩種或多種不同的穩定狀態(如清水穩態和濁水穩態)，不同穩態間的轉化受到諸多脅迫和驅動因素的影響，且穩態轉換前後生態系統的內部結構、驅動因素和關鍵過程均會發生顯著變化，生態系統具有明顯的不可逆性。因此，對於受損水體由濁水穩態向清水穩態轉變需要較長的過程。例如，荷蘭Veluwe湖受汙染前ρ(TP)約0.15 mg/L，經過多年的治理後湖體ρ(TP)降至約0.1 mg/L，此時湖泊仍處於濁水穩態，出現穩態轉化的遲滯效應。
因此，水體的修復過程也是水質的演變過程，應當遵循水體自身的自然生態特質，將時間作為水體生態演變過程的重要因素進行設計，考慮短期治理範圍、中期時間維度和長效水質維繫。
3 治理措施「誤區」
在水環境治理實踐中，某些措施簡單套用汙水處理廠的思路、概念和工藝，未考慮城市水體與汙水廠有本質的差別。汙水廠汙染物濃度水平較高、來水具有可控性，通過完善的運行管理系統實現水質達標處理。但是，城市水體的汙染物濃度水平雖然相對較低，由於汙染物參與水體物質流和能量流的轉化與循環過程，與環境條件、水體水力學特徵、生態稟賦等諸多因素之間相互影響，水質變化機制更為複雜。
對於水環境治理經常採用的技術，如岸帶修復、原位淨化(生態淨化、化學處理和生物處理)、曝氣充氧、殺藻藥劑、引水衝汙等，還存在較多應用「誤區」，需高度重視。
岸帶修復主要是採用植物、自然材料與土木工程手段，建造接近自然的生態護岸，是濱水景觀的重要組成部分，以景觀效果為主，可防止水土流失，但是截汙效果十分有限，不能承擔減汙治汙任務。
原位淨化是在水體自身空間內採用生態、生物或化學法去除汙染物和強化自淨能力的方法。原位生態淨化主要依靠水生植物或微生物-植物聯合等方法，去除水中氮磷等汙染物。部分植物和微生物可起到抑藻和控藻作用，但是水生植物的吸收作用對氮磷的去除效果甚微，很難解決根本問題，還需解決植物收割等問題。
曝氣充氧(人工增氧)可避免水體出現缺氧或無氧區，增強自淨能力。對於有機汙染嚴重的水體(如黑臭水體)，可以暫時緩解黑臭現象，但是單獨對水體曝氣充氧不能從根本解決問題，還會帶來其他負面影響。如黑臭水體中存在病原微生物汙染，曝氣後形成氣溶膠，對周邊人群造成潛在健康風險。
殺藻藥劑法雖然操作簡單，可在短時間內取得一定的除藻效果，提高水體透明度，但是不能將氮磷等營養物質清除出水體，不具有持久淨化作用。值得注意的是，除藻劑的生物富集和生物放大作用會對水生生態系統產生負面影響，長期使用低濃度的除藻劑還會使藻類產生抗藥性，大規模殺藻會加劇藻毒素釋放的二次汙染風險。當以次氯酸作為殺藻劑時，還會產生有毒有害副產物，引起生物毒性和健康風險。
引水衝汙可以提升河道或水體部分斷面的水質，但是汙染物只是轉移而非降解，會導致外排汙染物負荷增加，引起水體其它區域或下遊水體汙染。引水衝汙與補水活水有本質區別，補水活水是為了降低水力停留時間，促進水質維繫，而引水衝汙並非真正意義的治水。《城市黑臭水體治理攻堅戰實施方案》指出，嚴控以恢復水動力為理由的各類調水衝汙行為，防止河湖水通過雨水排放口倒灌進入城市排水系統。
總體而言，要科學對待水環境問題，釐清核心問題，選擇適宜技術。認識單一治理技術的工作原理、適用性和局限性；明確組合工藝的整體適宜性、協調性、長效性和最優化操作參數，並進行科學管理。
城市水環境治理的「淺區」
1 對水體水質轉化機制認識的「淺區」
城市水體具有多種汙染物共存、組分轉化機制和水質效應產生機制複雜等特點。城市水體的水質演變受環境條件、水力學特徵和生態稟賦等諸多因素的影響，受損水體水質修復與控制的難度遠遠高於汙水廠。水環境治理「看似門檻低、進門易；實則門檻高、入道難」。系統、深入了解水體的水質特徵及其演變規律和影響機制，是水環境治理的基礎。
水體中氮、磷、碳等元素的賦存形態是影響其遷移轉化潛勢、生態效應和去除特性的重要參數。以磷元素為例，在水體中的物理形態包含溶解態磷和顆粒態磷，溶解態磷所含的溶解性活性磷(soluble reactive phosphorus, SRP)易被細菌、藻類和水生植物吸收利用，也是水華研究中被十分關注的磷形態。顆粒態磷被認為是河道總磷輸送通量的主要形態，我國近海水體及淺水湖泊中顆粒磷佔總磷的50%～80%。不同生態類型湖區間顆粒物性質差異明顯,以太湖為例，河口區和湖心區的顆粒物磷含量高於藻型湖區和草型湖區。顆粒態磷可通過隨泥沙懸浮顆粒的重力沉降而從水中遷移到底質中，如滯留塘對河水中磷的淨化主要通過顆粒態磷的重力沉降實現。
水體中的磷形態在不同環境條件下會相互轉化，而且即使水體中沒有溶解性磷，藻細胞中存儲的磷也足夠支撐細胞在一定時間內進行分裂和生長，使得水中的藻密度增加。另外，沉積物中的磷會因為水-沉積物界面行為(生物作用、化學作用)和沉積物懸浮等作用而釋放，從而改變水體中磷的賦存形態和分布規律。有研究發現，在一定條件下，淺型水體中的有機碳和氮的轉化也會引起沉積物中磷的釋放。
城市水體水質轉化機制的複雜性決定了水環境治理的難度。目前的一些黑臭水體治理工程，因重治理輕保持、重短期輕長效而導致水體返黑，水質反覆惡化，其主要原因就是沒有系統掌握水質變化的規律和成因。系統掌握汙染物的賦存形態及其分布特徵，充分認識水體水質轉化機制、演變規律及其影響要素對於水環境治理方案的制定、治水技術的選擇和治理後水質的長效保持都非常重要。
2 對技術/工程措施認識的「淺區」
水環境治理過程中，需要根據水體汙染的程度、汙染原因和治理階段的不同，選擇適用技術。對於所選擇的技術/工程措施需要明確目的，充分認識其定位和功能。
例如人工溼地技術，由於建造費用相對較低、運行維護簡便、且具有景觀效果而被廣泛應用。但是，目前的一些人工溼地工程，並未起到水體淨化作用，甚至由於植物的管理不當等原因而出現出水汙染物濃度高於進水的情況。人工溼地工程看似簡單，但是其運行性能受到諸多環境因素(季節變化、溫度、溶解氧、碳氮比及植物種植與生長狀況等)的影響。因此，應在明晰水生植物的適應性與水質淨化能力的基礎上，確定人工溼地的處理目標。依據處理目標和環境影響因素，選擇適宜的溼地類型和植物種類，確定主要設計指標(如水力停留時間、布水形式、短流控制等)和運行參數。對於已建成的人工溼地，制定人工溼地的長效運行策略和管理方案，包括堵塞控制、水生植物的管理、收割與處理處置等，以保證人工溼地的正常運行。
水環境治理工程往往難以依靠單一技術實現水質的改善，需要綜合全面地考慮各種不同技術的組合。但是，目前一些組合工藝的設計與運維缺乏系統性理論指導，難以實現協同淨化效果。對於多個治理技術/工程措施的組合，需要針對治理目標，分析不同單一技術的定位和功能，充分發揮不同技術間的互補優勢，形成協同聯動的集成技術。在考慮技術方案實施後短期效果的同時，更應關注長期水質改善效果和水質穩定性，以及技術實施後對水環境和水生態的不利影響和二次汙染。
城市水環境治理的「盲區」
城市水體不僅有其理化特性及其感官效應，還具有環境屬性、生態屬性、資源屬性和社會屬性等特質，並與水體水質相互作用、相互制約和相互影響。一些水環境治理工程在水體現狀了解以及水質達標評價方案等方面存在諸多「盲區」。
1 對治理對象現狀了解的「盲區」
缺乏環境條件對水質演變影響的了解。氣候條件、水文特徵和地域/地區特點等是影響水體水質演變的主要環境條件。
缺乏水體水力學特徵對水質演變影響的了解。水體的水力停留時間和水動力條件(流速、流量與水體擾動等)可直接影響水華微藻細胞的生長繁殖與種間競爭，同時改變水體環境及營養鹽的分布與存在形式。
缺乏對水體生態稟賦的調研。生態稟賦對於水體物質流和能量流的轉化有重要影響，水環境治理需要了解水體植物群落的歷史和現狀，儘可能恢復本地植物群落。需要了解水體上下遊、左右岸的土壤特性(如透水性、鹽鹼度等)，了解土壤的過濾、沉降、緩衝和支持當地生物活動的功能。充分考察水體生態稟賦，有助於實現城市水體生態格局的從人工調控向自然的演化，有利於水質的穩定和長效維持。
缺乏對水質水量變化的科學統計和系統分析。城市水體水質水量變化規律是制定水環境治理方案的基本依據，在科學統計水質水量年變化、季節性變化、逐月變化和日變化規律的基礎上，系統分析水質演變規律，以及環境條件、水力學特徵和生態稟賦的影響，從而確定合理的治理目標。
缺乏對汙染源的全面解析。治水首先要截汙控源，需要對外源(點源、面源汙染)汙染物濃度的分布及其變化特徵進行全面分析，進行水體汙染物通量計算，解析各類汙染物的負荷並確定其貢獻，從而有的放矢地實施截汙控源。另外，還需考察底泥淤積情況，水中的汙染物(氮、磷，重金屬等)通過沉降、水-沉積物界面作用等匯入沉積物中，在一定的條件下(如風浪擾動、底棲擾動、氧化還原環境改變等)又會向上覆水體中釋放，引起水體汙染物負荷的增加。
2 水質目標達標評價方法「盲區」
城市水環境治理水質目標即理化指標(COD、BOD、TN、NH3-N和TP)的達標判定檢測，目前還存在一些「盲區」。
取樣方案有待完善與規範。在取樣過程中，需要特別注意採樣點的分布和監測頻率，所取水樣須具有代表性和覆蓋面，包括時間上的代表性、地點和空間上的代表性、數量上的代表性。對於城市水體的採樣規則，可參考HJ 494—2009《水質 採樣技術指導》，但是水體的採樣點分布和位置(平面和斷面)、採樣頻率的仍有待規範。
城市水體控制斷面選擇與採樣布點應綜合考慮水體位置、水面大小、水深、汙染程度、周邊居民區分布和經濟可行性等因素。城市水體監測頻率的確定應考慮水體水質、水量的季節變化特點和水體評價的需要。《城市黑臭水體整治工作指南》規定第三方監測機構可按每200～600 m間距設置檢測點，但每個水體的檢測點不少於3個(取樣深度同本指南2.3.2)。每1～2周取樣1次，連續測定6個月，取多個監測點各指標的平均值作為評估依據。
樣品檢測分析前處理方法和檢測質量有待規範。水樣在檢測分析前一般要進行過濾、濃縮或純化等預處理。如何去除水樣中懸浮物質的影響，需要明確和規範。常用的過濾法在濾紙/濾膜材質的選擇、濾膜孔徑的選擇目前還不規範，導致水體溶解性汙染物的測定存在較大的不確定性。此外，水質監測取樣到監測和數據分析都應該遵守嚴格的工作流程，檢測分析要求和監督環節有待健全。
水質數據的計算依據有待規範。汙染物濃度分為瞬時濃度和平均濃度。平均濃度又分為日平均濃度、月平均濃度和年平均濃度。瞬時濃度指某一時間採取到的濃度，該濃度具有隨機性，一般不能代表汙染的整體水平。但是，具有一定時間跨度或空間覆蓋面的若干個水樣的瞬時濃度，可以在一定程度上表徵汙染的趨勢或狀況。平均濃度掩蓋了較多的水質信息，難以客觀、全面的反映水質情況。城市水體的水質目標達標評價的取樣數量和計算依據還有待考量和規範。
四 城市水環境治理的基本措施與長效模式
城市水環境治理的基本原則
明確目標、找準關鍵：明確要達到的水質治理目標，包括分期分階段目標。為了保證治理措施的科學性和可操作性，事先的汙染成因分析和重點治理對象的確定是前提和基礎。
因地制宜、綜合施策：根據水體汙染的程度、汙染原因、水文水質特徵和治理目標，制定有針對性的、技術可行、科學合理的綜合治理措施。
立足長遠、確保長效：綜合考慮城市水系統建設、區域水循環體系構建和水生態安全保障進行規劃和設計，以確保長效性。
城市水環境治理的基本措施
1)截汙控源。
截汙控源措施是為了防止外來的各種汙染物直接或隨雨水排入城市水體，主要包括截汙納管和面源汙染控制。
截汙納管也即建設和改造水體沿岸的汙水管道，將汙水截流納入到汙水收集和處理系統，從源頭上削減汙染物的直接排放。截汙納管是避免水體汙染最直接、有效的措施，但管道施工的難度和投資較大，實施周期長。《城市黑臭水體治理攻堅戰實施方案》指出，當前需要加快城市生活汙水收集處理系統「提質增效」、削減合流制溢流汙染和強化工業企業汙染控制。
面源汙染主要來源於雨水形成徑流中含有的汙染物，主要控制技術措施包括低影響開發(LID)技術、初期雨水控制技術和生態護岸技術等。技術的選擇需依據當地地表徑流汙染特性，加強管理，減少路面垃圾；根據水體汙染物負荷(如氮、磷負荷)削減量，選擇合理的汙染控制措施，可結合海綿城市建設統籌實施。
2)補水活水。
補水活水是水環境治理和水質維繫不可或缺的措施，其作用是保障生態用水，縮短水體水力停留時間，提高水體流速，增強水體復氧能力。補水活水措施包含清水補給、再生水補給和水動力保持技術等。
清水補給是通過引流清潔的地表水對治理對象水體進行補水，促進汙染物輸移、擴散以維繫水質，適用於滯留型水體、半封閉型及封閉型水體水質的長效保持。清水補給的目的是維繫水質，而非汙染治理。
再生水補給是城市汙水經過處理並達到再生水水質要求後，將其排入治理後的城市水體中，以增加水體流量和減少水力停留時間。對再生水的水質要求需要根據水體的環境條件、水力學特徵和生態稟賦進行考量。再生水作為城鎮穩定的非常規水源，是經濟可行、潛力巨大的補給水源，應優先考慮利用。該措施不僅適用於缺水城市或枯水期的水體治理，也適用於豐水城市水體透明度的提升和水質長效保持。
水動力保持是通過工程措施提高水體流速，以提高水體復氧能力和自淨能力，改善水體水質。該措施適用於水體流速較緩的封閉型水體。
3)生態修補。
生態修補即通過生態修復和水域空間增補措施，提高城市水環境的自淨能力，為城市內澇防治提供蓄水空間；同時增加城市濱水空間，營造岸綠景美的生態景觀。
生態修復措施主要包括水華藻類控制和水生生物恢復，適用於營養鹽水平較低水體的水質長效保持。黑臭水體水質改善後，經常會遇到水華藻類暴發問題，因此控制水華藻類是實現水質長效保持的必要措施，需要採取綜合措施進行控制。水生生物恢復即利用水生植物及其共生生物體系，去除水體中的汙染物、改善水體生態環境和景觀，需考慮不同水生生物的空間布局與搭配。該措施適用於小型淺水水體。
空間增補是通過恢復乾枯河道、建設人工溼地、氧化塘、河湖景觀水系等措施，增加城市水域空間，提高水環境總體容量。
4)親用促管。
親用促管是通過親水設施建設和親水活動開展，以及城市水體的利用(如作為城市第二水源)，提高對水體水質保持的重視和保護，通過有效的機制和制度，實現水質的長效管理。
城市水體應在遵循自然規律的基礎上，最大限度的發揮其社會屬性和資源屬性，通過親水利用促進對水體水質保持的重視和保護程度。將城市水體作為水的社會循環的重要節點，使其發揮水的輸配和城市水源功能，利用於工業、生活和農業用水，這樣既可緩解解決城市水資源危機，又能實現城市水體水質的長效保持。
城市水環境治理的長效模式
城市水環境問題的根源在「汙水」，在於如何看待汙水和如何對待汙水。汙水再生處理與循環利用是破解經濟發展需求與水資源短缺、水環境汙染和水生態破壞之間的矛盾的有效措施。
水的生態耦聯循環是城市水環境治理的長效模式，是在遵循水社會循環過程科學規律的基礎上，以城市汙水再生處理為節點，將城市水體作為重要生態媒介和「生態水場」，使再生水通過人工溼地、河、湖等自然儲存和淨化後，轉化為具有生態屬性的水資源，再進行循環利用。
水的生態耦聯循環模式以再生水的「自然儲存、生態淨化、梯級利用」為核心，既保證了生態用水，提高了水環境質量，又淨化了水質，增加了城市水資源，是一箭多雕的可持續模式。在這種模式下，汙水廠和再生水廠的規模和布局，應根據水環境治理和再生水利用需求進行分布式布局。城市水體人工調控應以生態學理念為指導，尊重城市水循環的整體性，既發揮水質淨化作用，又發揮其再生水儲存、輸配和水量緩衝、均衡的作用。將城市水體作為第二水源，保障穩定供水，通過後續的工業、生活、農業梯級利用[36]，縮短停留時間，促進水體循環。這樣解決了工業和生活用水與生態用水間的矛盾，兼顧了各種需求，可實現水的良性循環和健康循環。
綜上所述，綜合考慮城市水體環境條件、水力學特徵和生態稟賦，水的生態耦聯循環可最大限度的實現城市水環境的長效治理和可持續維繫。
五 結語與展望
城市水體是一個極其複雜的生態系統，水環境治理是一個複雜的系統工程。為了保障水環境治理措施的科學性、可操作性和治理效果的長效性，應避免「頭痛醫頭，腳痛醫腳」行為，重視「綜合解決方案」的制定和實施。應充分發揮科技的力量，從城市水系統、區域水循環和水生態安全保障的高度進行城市水體綜合治理，實現科學治水、理性治水、長效治水。
1)城市水體功能定位的拓展轉變。
城市水環境治理要充分遵循水的自然屬性和社會屬性。城市水體的功能定位需要從景觀娛樂和生態功能向水的社會循環重要節點拓展。在遵循自然規律的基礎上，從環境、生態、資源、社會、經濟等多維角度審視城市水體，將水體定位為城市水資源，即具有水質淨化和水量儲存等功能的「城市第二水源」，有利於實現城市水體的長效治理。對於缺水城市，再生水的景觀環境利用不再是終極利用目標，而是通過城市水體的自然儲存和生態淨化，再次進入水的社會循環。
2)城市水環境質量標準的科學制定。
目前我國城市水環境治理的水質目標主要參照GB 3838—2002中的Ⅲ類～Ⅴ類水標準，以及GB 18918—2002、GB 18921—2002和一些地方標準，缺少針對性。城市水體的功能與天然河流、湖泊有顯著的差別，符合城市水體特點和功能定位的、科學合理的水質控制目標有待研究和制訂。
目前的水質目標僅給出了COD、BOD、TN、NH3-N和TP等汙染物綜合指標對感官、生態、健康效應等指標關注不夠，存在與公眾感受脫節和與生態安全脫節等問題。
一方面，標準與公眾的感受脫節。理化指標與感官指標，即公眾的感受脫節。理化指標達標，並不意味著感官指標變好和滿足了公眾需求，因此需要重視感官指標。另一方面，標準與生態安全脫節。常規指標達標，並不意味著水質安全，需關注水的生態和健康效應指標。
3)城市水環境治理目標的矛盾轉化。
黑臭水體治理是目前城市水環境治理的重點和難點。但是，在黑臭水體得到有效消除之後，城市水體將面臨突出的水華問題，水環境治理的重點和難點也將向水華治理轉變，需要提前布局研發，儲備相應的技術。
在黑臭水體中，由於缺少光照、高濃度有機物的抑制作用，微藻難以生長，一般不發生水華。但是，黑臭治理後，水體的氮磷濃度仍會保持較高的濃度，微藻將容易生長，引起水華爆發。藻類死亡/細胞溶化將促使有機物濃度升高，進而導致水體黑臭。水華治理的成敗，也關係到治理後水體是否返黑返臭和能否長期保持。
4)城市水環境治理的長效模式。
城市水環境治理需要從政府、專家、企業、公眾各個層面樹立科學的城市水環境質量觀和治理觀，充分考慮相對質量與絕對質量的辯證關係、汙染治理與水質效應的耦聯關係、水質保障與維繫時限的演變關係。
城市水環境問題的本質是水資源利用和城市水循環系統建設問題。水的生態耦聯循環，是解決水資源短缺和水環境問題的可持續措施，需要加強實踐和大力推廣。
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