1.2 研究动态

1.2.1 村镇饮用水源地安全监测与预警技术

水源水质监测的目的是为了及时全面掌握水源水质的动态变化特征，为水源水质的准确评价和水源的合理开发利用，以及水源污染防治提供准确可靠的数据依据。水源水质监测与评价应包括监测点的布置、监测项目、监测时间、监测频率的确定、监测方法的选择和水质评价等内容。其中具体监测项目可针对不同水源，按水源环境质量标准及水源污染的实际情况加以确定。目前，按中国饮用水相关标准的规定，水质检验项目大体可以分为感官性状、一般化学指标、毒理学指标、微生物学指标和放射性指标等。样品采集的时间及频率必须具有代表性，要能反映出水源水质在时间和空间上的变化。水源水质评价应利用水质监测数据、依据一定的水质标准进行。国家针对不同水源分别制定了不同的水质标准，地表水源应以GB 3838—2002《地表水环境质量标准》和CJ 3020—1993《生活饮用水水源水质标准》为评价依据。地表水生活饮用水源水质至少应达到《地表水环境质量标准》的Ⅲ类标准。地下水源的水质评价，应以《地下水质量标准》为依据。地下水饮用水源水质至少应达到《地下水质量标准》的Ⅲ类标准。目前，饮用水源地的污染防治已经引起了人们的广泛关注，但是由于我国村镇技术水平与经济水平的差异，不能照搬国外的水源地监测与保护体系。国内监测分析主要侧重于城市饮用水源地的保护方面，关于村镇饮用水源地监测的研究并不多见。而且，我国现今尚无完善的村镇饮用水源水质监测和预警体系，为水源地的保护带来了困难。

随着计算机的普及和现代化信息技术的发展，利用先进的科技手段对饮用水源进行实时监控和配置是当今世界发达国家水资源管理的新方向。这些国家不惜投入巨资建设这样的系统。如英国伦敦城市供水实时监控调度系统，通过GIS技术、计算机网络技术等，对伦敦地区600万人口自来水供给中的水量、水质实行实时监控调度。在这方面，我国仍处于初步研究阶段，只有少数城市水源地实现了在线自动监测及信息化管理。对于经济基础较为薄弱的村镇地区饮用水源地，推广普及仍任重道远。

在水源地安全监测研究与应用方面，国内尚处于起步阶段。一个较为成功的应用案例是基于WebGIS的镇江市饮用水水源地水质安全监控系统。该系统利用Internet/Intrenet技术、GIS技术和环境保护技术，建立了较为完善的水源水污染监测与应急预警管理网络系统，实现了水源地空间信息、属性信息、污染状况评价、应用预警的综合管理。城市水源安全预警近年来得到高度重视。2007年长江水资源保护科学研究所，开展了城市水源地监测预警和安全应急控制方案研究，提出了水源地安全监测预警和应急控制方案的理论和方法。目前，城市水源安全预警系统正在迅速推广应用。例如，北京市、济南市、杭州市、成都市、盐城市等大中城市建立了饮用水源地预警系统。部分县级市或县也建立了饮用水源事故应急预案。将城市饮用水源监测与预警技术直接应用于村镇，目前还存在诸多障碍，因此研发村镇饮用水源监测关键设备，建立适合村镇饮用水源特点的监测与预警体系具有十分重要的意义。

1.2.2 村镇饮用水源地保护技术模式

从国际上保护水源地安全的发展动态来看，通过构建植被缓冲带等生态防控工程来控制和减轻面源污染对水源地水体的影响是一个重要的发展趋势。美国倡议以流域为管理单元来解决由于非点源污染所引起的水质问题，并于1997年发起了全国保护缓冲带的行动，鼓励通过构建植被缓冲带来改善水质，到2002年至少要恢复320万km²的保护缓冲带。欧盟于2000年正式启动水框架指令，明确规定到2015年要使欧洲各个流域内的所有水域（包括河流、湖泊、河口等）达到一种“良好的状态”。该指令在水环境的管理方式上提出了两个关键性的改变，一是建立能够确保欧洲河流清洁和健康的环境目标；二是引入流域管理规划体系。联合国有关机构非常重视利用植被缓冲带等生态防控措施来实现淡水资源的可持续利用，为此国际水文计划（IHP）长期致力于陆地和水域生态系统与水文循环过程的相互作用机制研究，提出了生态水文学的概念框架和科学基础，并在全球开展了多项示范工程。

我国近年来针对水环境状况持续恶化的严峻形势，也在水源地保护方面开展了一些科学研究，如国家“863”计划“太湖水污染控制与水体修复技术及工程示范”。该项目针对太湖水污染控制与水体修复需要解决的重点问题开展了关键技术研究与工程示范，初步形成了河网区面源控制生态修复技术体系与管理模式、水源地水质改善生态技术体系，以及重污染湖泊底质改善与生态重建的技术体系。国内还对植物篱在控制坡耕地土壤侵蚀的效果方面开展了一些试验研究。植物篱是指在坡面沿等高线布设密植的灌木或灌草结合的篱带，带间种植农作物。试验表明，植物篱在控制水土流失及养分流失方面效果显著，植物篱与植被缓冲带在拦截泥沙与污染物方面有着相似的功能。

综观国内外饮用水源地保护方面的研究现状，可以总结出这样几个特点：①强调要从流域的尺度并考虑水文循环与生态系统的相互作用来解决水源地安全问题，尚缺乏村镇尺度饮用水源地安全与保护方面的研究；②强调植被缓冲带等生态防控技术是解决水源地水质安全问题最有效的手段之一，但未充分考虑水文循环的作用，未充分研究植被缓冲带距水源地水体的距离对污染防控的影响；③涉及村镇饮用水源地保护技术方面的成果较少，主要表现形式为颁布保护条例、树立警示牌、构建隔离带等，缺乏能够持久、稳定、经济、安全、高效的村镇饮用水源地保护实用技术。

“十一五”国家科技支撑计划“农村饮用水源保护与生活排水处理技术研究”课题从农村饮用水源地类型、保护区划分和植物篱生态保护等方面，对农村饮用水源地保护技术进行了研究，在湖北和江苏建立了示范区，取得了一些初步成果，但在生产活动领域的水源保护和生活领域水源保护方面还处于起步阶段。根据村镇饮用水源地的特点，研究基于生产、生活、效益的多层面村镇饮用水源保护技术模式，是村镇饮用水源地安全与保护研究的方向。因此，开展不同类型村镇饮用水源地保护技术模式具有良好的前期技术储备和进一步研究开发的基础。

1.2.3 村镇饮用水源近岸污染防控

在水源保护与近岸污染防控系统方面，欧洲、美国、日本等发达国家早在70年前就开展了流域综合管理和面源污染控制技术的研究。水源保护主要技术有流域污染物控制技术，如美国的最佳管理措施（BMPs）、内污染源控制技术及水体生态系统恢复技术等。其中BMPs技术，是在流域范围内采取低洼绿地、绿化屋顶、透水地面等滞留技术消减径流量；开发油水分离、植草——砾石沟径流过滤、植被缓冲带等技术，控制流域向保护水体的污染物输出负荷。BMPs技术已成为面源污染控制的标准技术。在污染物控制方面，日本、韩国等通过开发、推广生活污水“合并净化槽”技术、河道直接净化技术、人工湿地净化、前置库等技术，在消减污染负荷保护水源方面发挥了重要作用。

我国在滇池、太湖等流域也开展了入湖河流净化、人工湿地净化及生活污水的深度处理等技术研究工作，并取得了大量成果。内源污染控制主要指底泥污染控制技术。主要有生态疏浚技术、底泥固化技术和生物制剂底泥消减技术等。我国在太湖、官厅水库等水源地进行了生态清淤。在近岸污染防控方面，我国主要大型水源地、城市周边河流相继开展了水边缓冲带建设、生态护岸、水源周边点源及面源污染控制等研究工作及实际工程建设，为大型水源地保护发挥了重要作用。因此，这些技术主要集中于大型水源地的近岸污染防控，对于村镇饮用水源近岸污染防控技术具有一定的技术积累。

1.2.4 村镇饮用水源生物生态修复技术

污染水源生物生态修复技术是国外近来发展很快的一种新技术，是按照生态系统自我设计和人为设计理论恢复污染水源的本来面貌，强化生态系统的自净能力，这是人与自然和谐相处，合乎自然规律的污染水源修复思路，也是一条有别于饮用水生物预处理的创新技术路线。污染水源生物生态修复技术，是利用自然基质或人工基质培育的植物和微生物的生命活动，对污染水源中的污染物进行转移、转化及降解作用，从而使自然水源得到净化的技术。该技术具有效果好、工程造价相对较低、能耗低（或无能耗）、运行成本低廉、无二次污染等优点。还可以与水源地生态保护、输水沟渠闸坝和湿地景观相结合，创造人与自然融合的优美环境。现有的污染水体生物生态修复方法主要包括：生物膜法、水生植物系统、生物操纵、投放生物菌种或微生物促生剂等。这些生态化、少维护、成本低、效果好的实用技术适用于我国村镇河道型、湖泊型和水库型污染水源水质修复。然而，截至目前此类技术主要用于城市景观水体和富营养化水体的生态修复，很少用于修复村镇污染水源，也尚未形成适合我国村镇饮用水源水质修复的集成技术模式。