邱斌1, 2，朱洪濤1, 2，齊飛1, 2
李虹3，申璐3，孫德智1, 2
1.北京林業大學，水體污染源控制技術北京市重點實驗室
2.北京林業大學污染水體源控與生態修復技術北京高校工程研究中心
3.中國環境科學研究院
以長江流域典型城市為研究對象，估算長江干流、主要支流和通江湖城市COD、氨氮、TN和TP污染排放負荷，梳理典型城市水環境質量、水生態、水資源和水安全特征。結果表明，長江流域內56個城市COD、氨氮、TN、TP的排放量分別為193.78萬、15.57萬、31.01萬和2.18萬t/a，流域內大部分城市主要污染源為城市生活源，但工業源和城市面源不容忽視。近年來，流域內城市面源排放負荷占比升高，部分城市水生態系統遭到破壞，存在水質型和資源型缺水、水資源開發利用不合理、非常規水利用率低等問題，導致部分城市仍存在水生態環境安全風險。在此基礎上提出了流域內城市“十四五”時期水生態環境綜合整治對策建議。
長江流域內城市依水而建，依水而興，長江既是流域內城市的主要水源，又是城市的主要受納水體[1]，因此，長江與流域內城市既相互依存，也相互影響。城市水體具有供水排水、排澇防洪、維持水生態及物種多樣性等多種功能，因此，城市水生態環境是影響城市發展的重要因素，是推動城市生態文明建設的關鍵因素[2]。長江流域內城市的高速發展，城市規模快速擴大、人口激增、工業產能提升[3]，城市向長江流域水體排放大量污染物，造成流域內城市水環境惡化，水資源短缺，水生態系統結構和功能退化等問題。研究人員針對長江流域城市水環境開展了大量研究，如王金南等[4]利用壓力—狀態—響應結構模型分析長江三角洲16個城市的水環境承載力演變；成金華等[5]從水環境質量、水生態安全、人居安全3個方面評價了長江流域9座礦業城市的水生態環境質量；Chang等[6]評價了長江流域特大城市上海、南京、武漢、重慶和成都的水安全發展特征；劉錄三等[7]解析了長江流域水生態環境安全主要問題，在此基礎上提出了相應的對策；王建華[8]也解析了長江流域水生態系統保護治理面臨的關鍵問題，并從水資源保護的角度提出相應對策建議。近年來，為了落實習近平總書記有關長江大保護的重要講話和《長江保護修復攻堅戰行動計劃》，長江流域城市加快開展了生活污水收集和處理設施建設、城市黑臭水體治理專項行動、飲用水源地保護、水資源優化調度、工業企業搬遷改造等工作，城市水生態環境質量得到了明顯的改善。但是，由于流域內城市基礎建設薄弱，水生態環境問題仍然突出[9]。
綜上，目前的研究主要集中在長江流域典型城市水生態環境質量評價和水生態環境問題解析方面，尚缺乏對長江流域城市污染排放的定量分析及城市水生態環境特征的系統梳理。基于此，筆者核算了長江干流、支流和通江湖流域典型城市污染物排放量，從水環境質量、水生態、水資源和水安全4個方面系統梳理長江流域城市水生態環境特征，解析其問題的來源，據此提出有針對性的整治對策建議，以期為長江流域城市可持續發展和改善長江水生態環境質量提供技術支持。
1.1 研究流域范圍
以長江流域56個城市為研究對象，包括干流29個城市，支流13個城市和通江湖14個城市，具體如表1所示。研究區域為典型城市建成區，不包括農村區域。
1 本研究選取的長江流域典型城市
1.2 數據來源與估算方法
典型城市的生活源和工業源排放量數據主要來自國家長江生態環境保護修復聯合研究中心運行管理部提供的56個城市的《生態環境問題解析報告》，少數城市的生活源數據采用輸出系數法估算，公式如下[10]：
W=N城×Q城×F×365×[R×C+(1−R)×C0]×10−5 （1）
式中：W為城市生活源污染物排放負荷量，t/a；N城為城市城鎮居民常住人口數，萬人；Q城為城鎮人均生活用水量，L/（人?d）；F為城市生活源污水折污系數，一般取0.8~0.9；R為城市生活污水收集率，%；C0為城市生活污水中污染物濃度，取城市污水處理廠進水濃度，mg/L；C為城市生活污水經污水處理廠處理后排放的污染物濃度，取城市污水處理廠出水濃度，mg/L。計算城市生活源污染負荷時，各城市污水處理廠進出水污染物濃度參考第二次全國污染源普查集中式污染治理設施產排污系數手冊[10]，污水收集率按70%計算。
大部分典型城市面源的COD、氨氮、總磷排放負荷采用EMC系數法估算，公式如下[11]：
Ly=0.001EMC×α×A×P×Cf
式中：Ly為年降雨徑流污染負荷，t/a；EMC為年降水地表徑流排放污染物的平均濃度，mg/L；α為研究區域年徑流系數，參考GB 50014—2021《室外排水設計標準》取值；A為集水區面積，km2，數據來源于《中國城市建設統計年鑒》；P為研究區域年降水量，mm，數據來源于各市統計年鑒和水資源公報；Cf為地表徑流校正因子。
2.1 長江流域典型城市污染物排放負荷
2.1.1 長江流域典型城市污染排放總量
長江流域56個典型城市的城市生活源、工業源和城市面源污染排放總量如表2所示。由表2可知，長江流域56個城市COD、氨氮、TN、TP的排放總量分別為193.78萬、15.57萬、31.01萬和2.18萬t/a，其中城市生活源為主要污染源，其COD、氨氮、TN和TP分別占城市污染源排放總量的60.51%、78.61%、73.30%和75.23%。城市面源為COD排放的第二大源，占比為25.45%。估算長江流域典型城市COD、氨氮、TN和TP排放量如圖1所示。表 2 長江流域56個典型城市污染物排放量
1 長江流域典型城市COD、氨氮、TN和TP排放量
2.1.2 長江干流典型城市污染排放負荷
估算長江干流典型城市各污染源COD、氨氮、TN 和 TP 污染負荷占比如圖2所示。長江干流29個城市COD、氨氮、TN和TP排放量分別為103.30萬、9.12萬、17.13萬和1.33萬t/a，分別占沿江56個城市總排放量的53.31%、58.62%、55.22%和61.20%。由圖2可知，長江干流29個城市的城市生活源為主要污染源，其COD排放量占干流城市COD總排放量的60.00%；但部分城市的城市面源和工業源污染突出，如上海市COD主要來自于城市生活源和城市面源，而合肥市主要來自工業源。干流29個城市的城市生活源氨氮排放量占干流城市氨氮總排放量的77.50%。城市生活源、工業源和面源TN排放量分別占干流城市總排放量的74.11%、15.06和10.83%。城市生活源TP排放量占干流城市TP總排放量的73.23%；但部分城市的城市面源和工業源污染突出，如上海市TP主要來自城市生活源和城市面源，合肥市主要來自工業源。流域內沿江干流城市排放的TP是造成城市內水體磷超標的主要原因。
圖 2 長江干流典型城市各污染源COD、氨氮、TN和TP污染負荷占比
2.1.3 長江支流典型城市污染排放負荷
估算長江上游岷沱江、嘉陵江支流和中游漢江支流13個城市3類污染源排放的COD、氨氮、TN和TP占比如圖3所示。長江支流13個城市COD、氨氮、TN和TP排放量分別為43.18萬、3.63萬、5.97萬和0.41萬t/a，分別占56個城市總排放量的22.28%、23.33%、19.23%和18.77%%。由圖3可知，岷沱江、嘉陵江和漢江流域城市主要污染源為城市生活源。但部分城市的城市面源和工業源污染突出，如成都市、廣元市等城市面源排放的COD占各城市COD排放總量比例較高，襄陽市工業源對氨氮和TN的貢獻較大，樂山市、襄陽市等工業源排放TP的占比也較高。
2.1.4 長江流域通江湖泊城市污染排放負荷
估算長江流域洞庭湖、鄱陽湖和太湖3個通江湖泊流域14個城市各污染源COD、氨氮、TN和TP污染負荷占比如圖4所示。3個通江湖流域14個城市COD、氨氮、TN和TP排放量分別為47.30萬、2.81萬、7.92萬和0.44萬t/a，分別占長江流域56個城市總排放量的24.41%、18.04%、25.54%和20.03%。由圖4可知，城市生活源為洞庭湖、鄱陽湖流域城市和太湖流域部分城市的主要污染源。但是，城市面源為太湖流域城市COD主要污染源，也是該流域部分城市如蘇州市和嘉興市城市TP的主要來源。婁底市、九江市、無錫市、常州市等城市工業源排放氨氮、TN和TP污染突出，尤其是蘇州市工業源為氨氮和TN的主要來源。
2.2 長江流域典型城市水環境問題及解析
2.2.1 長江流域典型城市水環境共性問題及解析
2.2.1.1 城市水環境質量問題
長江流域城市仍存在不達標水體。截至2019年底，長江流域內110個地級及以上城市黑臭水體總數為1372個，占全國295個地級及以上城市黑臭水體總數的47.3%，主要集中在長江中下游城市。到2020年底，還有黑臭水體32個，劣Ⅴ類水質斷面占比為1%~2%。
流域內城市污染排放負荷大是造成城市水環境質量差的主要原因。流域內大部分城市主要污染源為城市生活源。流域內城市基礎設施建設欠賬多，排水管網混錯接和不配套等問題普遍存在，還有大量生活污水直排問題不同程度存在，導致污水收集率低；管網破損導致的入滲入流，使污水處理設施進水濃度偏低和進水流量大幅增加。加上污水處理設施管理制度不健全、維護不到位，導致運營效率低，許多污水處理廠出水不達標，這些問題是導致長江流域部分城市水體劣V類甚至黑臭的主要原因[12]。
流域內城市工業企業污染負荷突出，潛在水環境風險較大。沿江城市工業發展迅速，絕大部分工廠分布在城市內或城市周邊，工業生產對水的大量需求以及工業廢水的產生和排放，是城市水環境主要污染源之一。由于企業入園要求低、園區內污水處理設施不完善和對企業排污監管力度不夠，使工業園區存在污染重、環境風險高的問題。流域內蘇州市、貴陽市、合肥市等城市主要污染源為工業源，對于其他城市來講，工業源通常為第二大污染源。
流域內城市的快速發展導致城市面源污染和洪澇災害加劇。特別是長江中下游城市屬于平原河網城市，降雨初期徑流入河路徑短，其攜帶的污染物濃度接近甚至超過城鎮生活污水的平均水平，降雨的平均濃度也高于城市水體的本底狀況。與此同時，受污水管網傳輸和污水廠處理能力限制，在降雨期存在一定的污水無組織漫溢入河現象。
2.2.1.2 水生態健康問題
流域不斷開發造成較嚴重的地表植被破壞和水土流失，使長江水體混濁度增加；水上交通運輸的大力發展使長江來往船只增多，石油類等污染物污染水體的可能性增大。從沿江城市角度看，沿江城市水生態總體處于不健康等級。多年來，長江沿岸城市規模的快速發展，帶來的土地利用不合理，水系統被人為地破壞和改造，河湖水域岸線、生態緩沖帶、水源涵養區、自然保護區被侵占，圍墾湖泊、填湖造地、河湖濕地退化萎縮等問題突出，森林、草地和濕地等自然生態用地面積減少，生態空間受到擠占，部分河道涵閘、泵站、漫水壩遍布，水生態流量保障不足。加上水資源開發過度和大量工業污水及生活污水的排放，導致各城市水生態系統均遭到不同程度的破壞，有的城市水生態系統甚至難以恢復。
2.2.1.3 水資源問題
長江上游流域水資源豐富，水利開發強度大，各城市由于水環境污染和生態破壞，不同程度存在水質型缺水和資源型缺水問題。中下游城市水質型缺水和資源型缺水問題更加突出，嚴重制約了城市的可持續發展。其中，污染物排放量大大超過城市水環境容量，是導致城市水質型缺水的主要原因。此外，城市對水資源不合理的開發利用是城市資源型缺水另一重要原因，再加上地區本身水資源匱乏，造成部分城市存在不同程度的生態流量不足問題。
2.2.1.4 水安全隱患
長江流域城市水源布局和結構存在重大風險隱患，城市取水口和企業排污口在空間布局上交叉分布，部分飲用水水源地保護區范圍及保護區周圍臨近區域存在工業企業及排口，30%的環境風險企業位于飲用水水源地周邊5 km范圍內，12個地級城市未建設飲用水應急水源，297個地級城市集中式飲用水水源中有20個地級以上城市飲用水源水質未達到Ⅲ類[13]。長江港口碼頭幾乎都建在流域城市內，航運存在污染風險隱患。各城市干線港口危險化學品生產和運輸點多、線路長，泄漏風險大，污染物接收設施分布不均衡，處理難度大，部分船舶生活污水和油污水排放存在不達標現象[14]。船舶、港口、碼頭的污染防治工作多頭管理，責任主體環保意識和污染防治信息化監管能力不高，港口污染物風險管控不足。
2.2.2 長江流域典型城市水環境個性問題
2.2.2.1 上游城市水環境問題
長江上游干流水量大、水力落差大，當地自然資源開采幅度大。上游干流城市典型的生態環境問題是“三磷”問題和由開采礦藏形成尾礦庫誘發的重金屬污染問題。其中，存在“三磷”問題的城市占37%，存在重金屬和尾礦庫問題的城市占64%。因“三磷”、重金屬和尾礦庫等問題導致部分城市出現飲用水水源地風險，如貴陽市、遵義市、攀枝花市。因上游水力落差較大，上游城市水電開發幅度大造成部分城市出現水生態問題，如重慶市和宜賓市。
2.2.2.2 中游城市水環境問題
中游城市工業較為發達，帶來的污染物排放量逐漸增多，成為沿江城市重要的污染問題之一。沿岸城市內湖富營養化、沿河環湖生態緩沖帶、水源涵養區、自然保護區被侵占等現象普遍存在，水生植被退化嚴重。加上城市快速發展，土地類型顯著變化，造成城市雨季徑流污染和內澇問題嚴重，千湖之城武漢市水域面積萎縮，城市水生態環境面臨挑戰。此外，由航運構成的水環境風險也是長江干流中游段城市的另一問題，特別是武漢市和宜昌市。
2.2.2.3 下游城市水環境問題
長江下游工業高度發達，成為長江下游沿江城市的重要污染源，但不同城市也呈現出不同特征的工業類型，如銅陵的工業形成了重金屬污染問題[15]，南京、鎮江、泰州和南通形成了化工行業特色的工業污染類型，蘇州則是以紡織行業為特色的工業污染類型。高度發達的航運也帶來了長江流域下游城市的水環境安全問題，工業和航運的快速發展造成揚州、泰州和南通等城市存在不同程度的飲用水水源地生態環境風險問題。此外，合肥地處巢湖流域，雨季內澇問題嚴重，形成負荷較高的城市面源。
2.3 長江流域典型城市水生態環境綜合整治對策
為了推動解決長江流域城市水生態環境存在的問題，結合國家對長江流域“十四五”期間水生態環境保護的需求，本文提出“十四五”時期城市水生態環境綜合整治對策的目的為進一步削減沿江城市對長江的污染負荷以及改善沿江城市自身水生態環境質量。
長江上游城市“十四五”期間需進一步保障城市水安全和合理利用水資源，合理做好節水回用，城市內河充分發揮防洪排澇的基本功能；將削減污染物負荷量作為改善城市水生態環境質量的重中之重，重點控制氮、磷的排放，完善污水的收集系統，實行污水處理系統提質增效；積極加強海綿城市、徑流污染控制設施的建設以減輕城市面源污染負荷；加強工業企業節能減排和風險防控；完善飲用水水源地安全防護，實現沿江城市自身水生態環境質量的改善，減少向長江排放的污染負荷；完成上游城市“三線一單”生態環境分區管控對策的落地實施。
長江中下游城市“十四五”期間需將削減污染物負荷量作為改善城市水生態環境質量的主要任務，重點控制COD和TN的排放；完善污水的收集系統，實行污水處理系統提質增效；控制城市面源污染，加強城市防御洪澇災害的能力；加強工業企業入園管理和工業園區的建設，通過清潔生產和排污許可證等技術與管理措施相結合，降低工業園區污染負荷，提升園區環境安全風險防控水平。
2.3.1 水環境質量改善對策
削減污染排放量是提升水環境質量的首要措施。在污染源減排方面，沿江各城市需根據國家減排指導意見和產業政策要求、城市的經濟發展水平與人口規模、行業水污染物排放情況，提出具體可操作的減排對策。其中，城市生活源污染控制方面，要加強城市污水收集系統和污水處理設施建設，促進污/廢水處理提質增效。工業源污染控制方面，要完善工業園區、加強工業企業清潔生產和排污許可證管理、強化工業生產過程安全管理和風險防控體系建設。城市面源污染控制方面，要加快推進中心城區合流制溢流和初期雨水污染治理，充分采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”措施，實現水環境、水生態、水資源、水安全、水文化的有機結合。加強城市水體內源污染控制，包括底泥疏浚、底泥原位覆蓋、生物修復和原位鈍化等。
2.3.2 水生態保護對策
按照不同城市生態格局的特點，樹立“生態優先、綠色發展”的理念，堅持“統籌協調、系統治理”原則，處理好水生態系統保護與開發利用的關系，堅持保護優先，一切有害于生態安全的開發利用活動都必須受到法律的限制乃至禁止。要維護河流合理生態流量，科學確定河湖生態需水量，增加再生水補充河道生態用水，維系河湖基本水生態功能，制定生態流量監測預警對策。推進生態用水合理配置，加大河湖水系連通，提高河湖自凈能力。分級管控城市河湖水生態空間，適當擴展河湖緩沖帶，采取生態工程措施，加強河道生態緩沖帶建設，保障緩沖帶植被覆蓋率和連續性，為河湖生態健康提供安全屏障。重視河湖岸帶生物棲息地功能，提高城市生物多樣性。提高河湖生態服務功能，打造親水空間。
2.3.3 水資源保護對策
嚴格落實用水全過程精細化管理，強化節水監督考核，進一步降低供水管網漏損，城市公共管網漏損率控制在10%以內。嚴控高耗水服務業用水，推進園林綠化精細化用水管理并加大非常規水利用規模。支持工業企業節水改造和園區水循環階梯利用，嚴格施工用水、降水管理，創建節水標桿園區和企業。加強生態用水計量、收費管理。加大雨水資源利用規模，嚴格落實海綿城市建設標準，充分發揮綠地、城市公園等對雨水的調蓄和消納作用。擴大再生水利用規模，推進工業生產、園林綠化、市政、車輛沖洗及生態景觀等領域優先使用再生水。到2025年，實現《關于推進污水資源化利用的指導意見》提出的地級及以上缺水城市再生水利用率達到25%以上的目標。
2.3.4 水安全控制對策
沿江城市水安全控制主要關注城市水源地保護、航運碼頭安全等。首先，要加大城市水源地保護力度。要執行國家對水源地選址與保護要求，對于水質不達標的飲用水水源，因地制宜采取水源置換。對于不能遷址的水源地要有多級屏障工程措施，防止“外水”進入水源地，保障供水安全；統籌實施飲用水水源保護區劃定和優化調整，配套完善水源地封閉隔離設施和保護區標識牌，動態清理整治飲用水水源保護區環境問題。建設水源地管理信息化系統，實現對飲用水水源地在線監控，繼續開展城鎮飲用水水源水質狀況信息公開。建立飲用水水源地應急管理系統，完善保護區風險源名錄，落實風險管控措施，提升水源地突發事件應急能力和管理水平。其次，要加強航運碼頭安全控制。加快推進沿江城市范圍內非法碼頭取締；加快港口碼頭環境基礎設施的完善；盡快制定城市港口碼頭總體規劃，優化沿江碼頭布局，推進生活污水、垃圾、含油污水、化學品洗艙水接收設施建設；加強船舶污染防治及風險管控措施，淘汰不符合標準的老舊船舶，實行不達標船舶升級改造，打擊危化品非法水上運輸及油污水等非法轉運處置行為等。近年來，新污染物在長江流域不斷被檢出，雖然還沒有達到長期致毒的濃度水平，但具有累積風險隱患。因此，在關注長江流域常規污染物控制的同時，要強化長江流域新污染物的監管和防治。
2.3.5 現代水生態環境管理體系構建
首先，要健全水生態環境管理責任體系。落實水生態環境管理主體責任，嚴格落實生態環境保護工作職責分工，完善常態長效管理體系，全面推進流域治理；完善水生態環境保護評價考核機制，深入開展生態環境保護督察，落實生態環境保護督察工作規定實施辦法，健全市級生態環境保護督察反饋問題整改機制。其次，健全環境治理企業責任體系。強化固定污染源持證排污，推行“一證式”管理，強化證后監管。推動排污單位環境信息公開，引導企業主動治污，鼓勵企業爭創能效、水效、低碳和環保領跑者。再次，健全環境治理全民行動體系。把生態環境保護納入國民教育、職業教育體系和黨政領導干部培訓體系。推動環保設施開放與生態環境教育深度融合，全面推行綠色生活方式。最后，健全生態環境監管體系。系統提升生態環境監測能力，加快完善生態環境綜合監管和執法體系，提升綜合執法能力，完善水生態環境網格化管理機制。
（1）長江流域56個城市COD、氨氮、TN和TP排放量分別為193.78萬、15.57萬、31.01萬和2.18萬t/a，其中，城市生活源為最主要的城市污染源，其COD、氨氮、TN和TP分別占城市污染源排放總量的60.51%、78.65%、73.29%和75.47%，是造成城市內水體水生態環境質量差的主要原因。
（2）長江流域城市生活污水收集和處理不足、工業污染排放量大、城市過度開發和城市水資源不合理開發利用等導致了流域內城市水環境、水生態、水資源和水安全問題突出。
（3）長江流域城市需以水定城，量水發展，加強污染源控制，完善污水收集系統，實行污水處理系統提質增效；推進生態用水合理配置，推進節水，保護流域水資源，加大城市水源地保護和航運碼頭安全管控力度，全面提升城市水生態環境質量。
邱斌1, 2，朱洪濤1, 2，齊飛1, 2
李虹3，申璐3，孫德智1, 2
1.北京林業大學，水體污染源控制技術北京市重點實驗室
2.北京林業大學污染水體源控與生態修復技術北京高校工程研究中心
3.中國環境科學研究院
以長江流域典型城市為研究對象，估算長江干流、主要支流和通江湖城市COD、氨氮、TN和TP污染排放負荷，梳理典型城市水環境質量、水生態、水資源和水安全特征。結果表明，長江流域內56個城市COD、氨氮、TN、TP的排放量分別為193.78萬、15.57萬、31.01萬和2.18萬t/a，流域內大部分城市主要污染源為城市生活源，但工業源和城市面源不容忽視。近年來，流域內城市面源排放負荷占比升高，部分城市水生態系統遭到破壞，存在水質型和資源型缺水、水資源開發利用不合理、非常規水利用率低等問題，導致部分城市仍存在水生態環境安全風險。在此基礎上提出了流域內城市“十四五”時期水生態環境綜合整治對策建議。
長江流域內城市依水而建，依水而興，長江既是流域內城市的主要水源，又是城市的主要受納水體[1]，因此，長江與流域內城市既相互依存，也相互影響。城市水體具有供水排水、排澇防洪、維持水生態及物種多樣性等多種功能，因此，城市水生態環境是影響城市發展的重要因素，是推動城市生態文明建設的關鍵因素[2]。長江流域內城市的高速發展，城市規模快速擴大、人口激增、工業產能提升[3]，城市向長江流域水體排放大量污染物，造成流域內城市水環境惡化，水資源短缺，水生態系統結構和功能退化等問題。研究人員針對長江流域城市水環境開展了大量研究，如王金南等[4]利用壓力—狀態—響應結構模型分析長江三角洲16個城市的水環境承載力演變；成金華等[5]從水環境質量、水生態安全、人居安全3個方面評價了長江流域9座礦業城市的水生態環境質量；Chang等[6]評價了長江流域特大城市上海、南京、武漢、重慶和成都的水安全發展特征；劉錄三等[7]解析了長江流域水生態環境安全主要問題，在此基礎上提出了相應的對策；王建華[8]也解析了長江流域水生態系統保護治理面臨的關鍵問題，并從水資源保護的角度提出相應對策建議。近年來，為了落實習近平總書記有關長江大保護的重要講話和《長江保護修復攻堅戰行動計劃》，長江流域城市加快開展了生活污水收集和處理設施建設、城市黑臭水體治理專項行動、飲用水源地保護、水資源優化調度、工業企業搬遷改造等工作，城市水生態環境質量得到了明顯的改善。但是，由于流域內城市基礎建設薄弱，水生態環境問題仍然突出[9]。
綜上，目前的研究主要集中在長江流域典型城市水生態環境質量評價和水生態環境問題解析方面，尚缺乏對長江流域城市污染排放的定量分析及城市水生態環境特征的系統梳理。基于此，筆者核算了長江干流、支流和通江湖流域典型城市污染物排放量，從水環境質量、水生態、水資源和水安全4個方面系統梳理長江流域城市水生態環境特征，解析其問題的來源，據此提出有針對性的整治對策建議，以期為長江流域城市可持續發展和改善長江水生態環境質量提供技術支持。
1.1 研究流域范圍
以長江流域56個城市為研究對象，包括干流29個城市，支流13個城市和通江湖14個城市，具體如表1所示。研究區域為典型城市建成區，不包括農村區域。
1.2 數據來源與估算方法
典型城市的生活源和工業源排放量數據主要來自國家長江生態環境保護修復聯合研究中心運行管理部提供的56個城市的《生態環境問題解析報告》，少數城市的生活源數據采用輸出系數法估算，公式如下[10]：
W=N城×Q城×F×365×[R×C+(1−R)×C0]×10−5 （1）
式中：W為城市生活源污染物排放負荷量，t/a；N城為城市城鎮居民常住人口數，萬人；Q城為城鎮人均生活用水量，L/（人?d）；F為城市生活源污水折污系數，一般取0.8~0.9；R為城市生活污水收集率，%；C0為城市生活污水中污染物濃度，取城市污水處理廠進水濃度，mg/L；C為城市生活污水經污水處理廠處理后排放的污染物濃度，取城市污水處理廠出水濃度，mg/L。計算城市生活源污染負荷時，各城市污水處理廠進出水污染物濃度參考第二次全國污染源普查集中式污染治理設施產排污系數手冊[10]，污水收集率按70%計算。
大部分典型城市面源的COD、氨氮、總磷排放負荷采用EMC系數法估算，公式如下[11]：
Ly=0.001EMC×α×A×P×Cf
式中：Ly為年降雨徑流污染負荷，t/a；EMC為年降水地表徑流排放污染物的平均濃度，mg/L；α為研究區域年徑流系數，參考GB 50014—2021《室外排水設計標準》取值；A為集水區面積，km2，數據來源于《中國城市建設統計年鑒》；P為研究區域年降水量，mm，數據來源于各市統計年鑒和水資源公報；Cf為地表徑流校正因子。
2.1 長江流域典型城市污染物排放負荷
2.1.1 長江流域典型城市污染排放總量
長江流域56個典型城市的城市生活源、工業源和城市面源污染排放總量如表2所示。由表2可知，長江流域56個城市COD、氨氮、TN、TP的排放總量分別為193.78萬、15.57萬、31.01萬和2.18萬t/a，其中城市生活源為主要污染源，其COD、氨氮、TN和TP分別占城市污染源排放總量的60.51%、78.61%、73.30%和75.23%。城市面源為COD排放的第二大源，占比為25.45%。估算長江流域典型城市COD、氨氮、TN和TP排放量如圖1所示。
2.1.2 長江干流典型城市污染排放負荷
估算長江干流典型城市各污染源COD、氨氮、TN 和 TP 污染負荷占比如圖2所示。長江干流29個城市COD、氨氮、TN和TP排放量分別為103.30萬、9.12萬、17.13萬和1.33萬t/a，分別占沿江56個城市總排放量的53.31%、58.62%、55.22%和61.20%。由圖2可知，長江干流29個城市的城市生活源為主要污染源，其COD排放量占干流城市COD總排放量的60.00%；但部分城市的城市面源和工業源污染突出，如上海市COD主要來自于城市生活源和城市面源，而合肥市主要來自工業源。干流29個城市的城市生活源氨氮排放量占干流城市氨氮總排放量的77.50%。城市生活源、工業源和面源TN排放量分別占干流城市總排放量的74.11%、15.06和10.83%。城市生活源TP排放量占干流城市TP總排放量的73.23%；但部分城市的城市面源和工業源污染突出，如上海市TP主要來自城市生活源和城市面源，合肥市主要來自工業源。流域內沿江干流城市排放的TP是造成城市內水體磷超標的主要原因。
2.1.3 長江支流典型城市污染排放負荷
估算長江上游岷沱江、嘉陵江支流和中游漢江支流13個城市3類污染源排放的COD、氨氮、TN和TP占比如圖3所示。長江支流13個城市COD、氨氮、TN和TP排放量分別為43.18萬、3.63萬、5.97萬和0.41萬t/a，分別占56個城市總排放量的22.28%、23.33%、19.23%和18.77%%。由圖3可知，岷沱江、嘉陵江和漢江流域城市主要污染源為城市生活源。但部分城市的城市面源和工業源污染突出，如成都市、廣元市等城市面源排放的COD占各城市COD排放總量比例較高，襄陽市工業源對氨氮和TN的貢獻較大，樂山市、襄陽市等工業源排放TP的占比也較高。
2.1.4 長江流域通江湖泊城市污染排放負荷
估算長江流域洞庭湖、鄱陽湖和太湖3個通江湖泊流域14個城市各污染源COD、氨氮、TN和TP污染負荷占比如圖4所示。3個通江湖流域14個城市COD、氨氮、TN和TP排放量分別為47.30萬、2.81萬、7.92萬和0.44萬t/a，分別占長江流域56個城市總排放量的24.41%、18.04%、25.54%和20.03%。由圖4可知，城市生活源為洞庭湖、鄱陽湖流域城市和太湖流域部分城市的主要污染源。但是，城市面源為太湖流域城市COD主要污染源，也是該流域部分城市如蘇州市和嘉興市城市TP的主要來源。婁底市、九江市、無錫市、常州市等城市工業源排放氨氮、TN和TP污染突出，尤其是蘇州市工業源為氨氮和TN的主要來源。
2.2 長江流域典型城市水環境問題及解析
2.2.1 長江流域典型城市水環境共性問題及解析
2.2.1.1 城市水環境質量問題
長江流域城市仍存在不達標水體。截至2019年底，長江流域內110個地級及以上城市黑臭水體總數為1372個，占全國295個地級及以上城市黑臭水體總數的47.3%，主要集中在長江中下游城市。到2020年底，還有黑臭水體32個，劣Ⅴ類水質斷面占比為1%~2%。
流域內城市污染排放負荷大是造成城市水環境質量差的主要原因。流域內大部分城市主要污染源為城市生活源。流域內城市基礎設施建設欠賬多，排水管網混錯接和不配套等問題普遍存在，還有大量生活污水直排問題不同程度存在，導致污水收集率低；管網破損導致的入滲入流，使污水處理設施進水濃度偏低和進水流量大幅增加。加上污水處理設施管理制度不健全、維護不到位，導致運營效率低，許多污水處理廠出水不達標，這些問題是導致長江流域部分城市水體劣V類甚至黑臭的主要原因[12]。
流域內城市工業企業污染負荷突出，潛在水環境風險較大。沿江城市工業發展迅速，絕大部分工廠分布在城市內或城市周邊，工業生產對水的大量需求以及工業廢水的產生和排放，是城市水環境主要污染源之一。由于企業入園要求低、園區內污水處理設施不完善和對企業排污監管力度不夠，使工業園區存在污染重、環境風險高的問題。流域內蘇州市、貴陽市、合肥市等城市主要污染源為工業源，對于其他城市來講，工業源通常為第二大污染源。
流域內城市的快速發展導致城市面源污染和洪澇災害加劇。特別是長江中下游城市屬于平原河網城市，降雨初期徑流入河路徑短，其攜帶的污染物濃度接近甚至超過城鎮生活污水的平均水平，降雨的平均濃度也高于城市水體的本底狀況。與此同時，受污水管網傳輸和污水廠處理能力限制，在降雨期存在一定的污水無組織漫溢入河現象。
2.2.1.2 水生態健康問題
流域不斷開發造成較嚴重的地表植被破壞和水土流失，使長江水體混濁度增加；水上交通運輸的大力發展使長江來往船只增多，石油類等污染物污染水體的可能性增大。從沿江城市角度看，沿江城市水生態總體處于不健康等級。多年來，長江沿岸城市規模的快速發展，帶來的土地利用不合理，水系統被人為地破壞和改造，河湖水域岸線、生態緩沖帶、水源涵養區、自然保護區被侵占，圍墾湖泊、填湖造地、河湖濕地退化萎縮等問題突出，森林、草地和濕地等自然生態用地面積減少，生態空間受到擠占，部分河道涵閘、泵站、漫水壩遍布，水生態流量保障不足。加上水資源開發過度和大量工業污水及生活污水的排放，導致各城市水生態系統均遭到不同程度的破壞，有的城市水生態系統甚至難以恢復。
2.2.1.3 水資源問題
長江上游流域水資源豐富，水利開發強度大，各城市由于水環境污染和生態破壞，不同程度存在水質型缺水和資源型缺水問題。中下游城市水質型缺水和資源型缺水問題更加突出，嚴重制約了城市的可持續發展。其中，污染物排放量大大超過城市水環境容量，是導致城市水質型缺水的主要原因。此外，城市對水資源不合理的開發利用是城市資源型缺水另一重要原因，再加上地區本身水資源匱乏，造成部分城市存在不同程度的生態流量不足問題。
2.2.1.4 水安全隱患
長江流域城市水源布局和結構存在重大風險隱患，城市取水口和企業排污口在空間布局上交叉分布，部分飲用水水源地保護區范圍及保護區周圍臨近區域存在工業企業及排口，30%的環境風險企業位于飲用水水源地周邊5 km范圍內，12個地級城市未建設飲用水應急水源，297個地級城市集中式飲用水水源中有20個地級以上城市飲用水源水質未達到Ⅲ類[13]。長江港口碼頭幾乎都建在流域城市內，航運存在污染風險隱患。各城市干線港口危險化學品生產和運輸點多、線路長，泄漏風險大，污染物接收設施分布不均衡，處理難度大，部分船舶生活污水和油污水排放存在不達標現象[14]。船舶、港口、碼頭的污染防治工作多頭管理，責任主體環保意識和污染防治信息化監管能力不高，港口污染物風險管控不足。
2.2.2 長江流域典型城市水環境個性問題
2.2.2.1 上游城市水環境問題
長江上游干流水量大、水力落差大，當地自然資源開采幅度大。上游干流城市典型的生態環境問題是“三磷”問題和由開采礦藏形成尾礦庫誘發的重金屬污染問題。其中，存在“三磷”問題的城市占37%，存在重金屬和尾礦庫問題的城市占64%。因“三磷”、重金屬和尾礦庫等問題導致部分城市出現飲用水水源地風險，如貴陽市、遵義市、攀枝花市。因上游水力落差較大，上游城市水電開發幅度大造成部分城市出現水生態問題，如重慶市和宜賓市。
2.2.2.2 中游城市水環境問題
中游城市工業較為發達，帶來的污染物排放量逐漸增多，成為沿江城市重要的污染問題之一。沿岸城市內湖富營養化、沿河環湖生態緩沖帶、水源涵養區、自然保護區被侵占等現象普遍存在，水生植被退化嚴重。加上城市快速發展，土地類型顯著變化，造成城市雨季徑流污染和內澇問題嚴重，千湖之城武漢市水域面積萎縮，城市水生態環境面臨挑戰。此外，由航運構成的水環境風險也是長江干流中游段城市的另一問題，特別是武漢市和宜昌市。
2.2.2.3 下游城市水環境問題
長江下游工業高度發達，成為長江下游沿江城市的重要污染源，但不同城市也呈現出不同特征的工業類型，如銅陵的工業形成了重金屬污染問題[15]，南京、鎮江、泰州和南通形成了化工行業特色的工業污染類型，蘇州則是以紡織行業為特色的工業污染類型。高度發達的航運也帶來了長江流域下游城市的水環境安全問題，工業和航運的快速發展造成揚州、泰州和南通等城市存在不同程度的飲用水水源地生態環境風險問題。此外，合肥地處巢湖流域，雨季內澇問題嚴重，形成負荷較高的城市面源。
2.3 長江流域典型城市水生態環境綜合整治對策
為了推動解決長江流域城市水生態環境存在的問題，結合國家對長江流域“十四五”期間水生態環境保護的需求，本文提出“十四五”時期城市水生態環境綜合整治對策的目的為進一步削減沿江城市對長江的污染負荷以及改善沿江城市自身水生態環境質量。
長江上游城市“十四五”期間需進一步保障城市水安全和合理利用水資源，合理做好節水回用，城市內河充分發揮防洪排澇的基本功能；將削減污染物負荷量作為改善城市水生態環境質量的重中之重，重點控制氮、磷的排放，完善污水的收集系統，實行污水處理系統提質增效；積極加強海綿城市、徑流污染控制設施的建設以減輕城市面源污染負荷；加強工業企業節能減排和風險防控；完善飲用水水源地安全防護，實現沿江城市自身水生態環境質量的改善，減少向長江排放的污染負荷；完成上游城市“三線一單”生態環境分區管控對策的落地實施。
長江中下游城市“十四五”期間需將削減污染物負荷量作為改善城市水生態環境質量的主要任務，重點控制COD和TN的排放；完善污水的收集系統，實行污水處理系統提質增效；控制城市面源污染，加強城市防御洪澇災害的能力；加強工業企業入園管理和工業園區的建設，通過清潔生產和排污許可證等技術與管理措施相結合，降低工業園區污染負荷，提升園區環境安全風險防控水平。
2.3.1 水環境質量改善對策
削減污染排放量是提升水環境質量的首要措施。在污染源減排方面，沿江各城市需根據國家減排指導意見和產業政策要求、城市的經濟發展水平與人口規模、行業水污染物排放情況，提出具體可操作的減排對策。其中，城市生活源污染控制方面，要加強城市污水收集系統和污水處理設施建設，促進污/廢水處理提質增效。工業源污染控制方面，要完善工業園區、加強工業企業清潔生產和排污許可證管理、強化工業生產過程安全管理和風險防控體系建設。城市面源污染控制方面，要加快推進中心城區合流制溢流和初期雨水污染治理，充分采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”措施，實現水環境、水生態、水資源、水安全、水文化的有機結合。加強城市水體內源污染控制，包括底泥疏浚、底泥原位覆蓋、生物修復和原位鈍化等。
2.3.2 水生態保護對策
按照不同城市生態格局的特點，樹立“生態優先、綠色發展”的理念，堅持“統籌協調、系統治理”原則，處理好水生態系統保護與開發利用的關系，堅持保護優先，一切有害于生態安全的開發利用活動都必須受到法律的限制乃至禁止。要維護河流合理生態流量，科學確定河湖生態需水量，增加再生水補充河道生態用水，維系河湖基本水生態功能，制定生態流量監測預警對策。推進生態用水合理配置，加大河湖水系連通，提高河湖自凈能力。分級管控城市河湖水生態空間，適當擴展河湖緩沖帶，采取生態工程措施，加強河道生態緩沖帶建設，保障緩沖帶植被覆蓋率和連續性，為河湖生態健康提供安全屏障。重視河湖岸帶生物棲息地功能，提高城市生物多樣性。提高河湖生態服務功能，打造親水空間。
2.3.3 水資源保護對策
嚴格落實用水全過程精細化管理，強化節水監督考核，進一步降低供水管網漏損，城市公共管網漏損率控制在10%以內。嚴控高耗水服務業用水，推進園林綠化精細化用水管理并加大非常規水利用規模。支持工業企業節水改造和園區水循環階梯利用，嚴格施工用水、降水管理，創建節水標桿園區和企業。加強生態用水計量、收費管理。加大雨水資源利用規模，嚴格落實海綿城市建設標準，充分發揮綠地、城市公園等對雨水的調蓄和消納作用。擴大再生水利用規模，推進工業生產、園林綠化、市政、車輛沖洗及生態景觀等領域優先使用再生水。到2025年，實現《關于推進污水資源化利用的指導意見》提出的地級及以上缺水城市再生水利用率達到25%以上的目標。
2.3.4 水安全控制對策
沿江城市水安全控制主要關注城市水源地保護、航運碼頭安全等。首先，要加大城市水源地保護力度。要執行國家對水源地選址與保護要求，對于水質不達標的飲用水水源，因地制宜采取水源置換。對于不能遷址的水源地要有多級屏障工程措施，防止“外水”進入水源地，保障供水安全；統籌實施飲用水水源保護區劃定和優化調整，配套完善水源地封閉隔離設施和保護區標識牌，動態清理整治飲用水水源保護區環境問題。建設水源地管理信息化系統，實現對飲用水水源地在線監控，繼續開展城鎮飲用水水源水質狀況信息公開。建立飲用水水源地應急管理系統，完善保護區風險源名錄，落實風險管控措施，提升水源地突發事件應急能力和管理水平。其次，要加強航運碼頭安全控制。加快推進沿江城市范圍內非法碼頭取締；加快港口碼頭環境基礎設施的完善；盡快制定城市港口碼頭總體規劃，優化沿江碼頭布局，推進生活污水、垃圾、含油污水、化學品洗艙水接收設施建設；加強船舶污染防治及風險管控措施，淘汰不符合標準的老舊船舶，實行不達標船舶升級改造，打擊危化品非法水上運輸及油污水等非法轉運處置行為等。近年來，新污染物在長江流域不斷被檢出，雖然還沒有達到長期致毒的濃度水平，但具有累積風險隱患。因此，在關注長江流域常規污染物控制的同時，要強化長江流域新污染物的監管和防治。
2.3.5 現代水生態環境管理體系構建
首先，要健全水生態環境管理責任體系。落實水生態環境管理主體責任，嚴格落實生態環境保護工作職責分工，完善常態長效管理體系，全面推進流域治理；完善水生態環境保護評價考核機制，深入開展生態環境保護督察，落實生態環境保護督察工作規定實施辦法，健全市級生態環境保護督察反饋問題整改機制。其次，健全環境治理企業責任體系。強化固定污染源持證排污，推行“一證式”管理，強化證后監管。推動排污單位環境信息公開，引導企業主動治污，鼓勵企業爭創能效、水效、低碳和環保領跑者。再次，健全環境治理全民行動體系。把生態環境保護納入國民教育、職業教育體系和黨政領導干部培訓體系。推動環保設施開放與生態環境教育深度融合，全面推行綠色生活方式。最后，健全生態環境監管體系。系統提升生態環境監測能力，加快完善生態環境綜合監管和執法體系，提升綜合執法能力，完善水生態環境網格化管理機制。
（1）長江流域56個城市COD、氨氮、TN和TP排放量分別為193.78萬、15.57萬、31.01萬和2.18萬t/a，其中，城市生活源為最主要的城市污染源，其COD、氨氮、TN和TP分別占城市污染源排放總量的60.51%、78.65%、73.29%和75.47%，是造成城市內水體水生態環境質量差的主要原因。
（2）長江流域城市生活污水收集和處理不足、工業污染排放量大、城市過度開發和城市水資源不合理開發利用等導致了流域內城市水環境、水生態、水資源和水安全問題突出。
（3）長江流域城市需以水定城，量水發展，加強污染源控制，完善污水收集系統，實行污水處理系統提質增效；推進生態用水合理配置，推進節水，保護流域水資源，加大城市水源地保護和航運碼頭安全管控力度，全面提升城市水生態環境質量。
