水質敏感區主要分布於南水北調東線輸水幹線規劃區內駱馬湖以北的28個控製單元：
（1）光府河、老運河、趙王河、梁濟運河（李集）、梁濟運河（鄧樓）、城郭河、老運河（微山段）、衛運河河北段八個單元（有六項以上的水質指標超標）。
（2）洙水河、邳蒼分洪道、泗河、泉河四個單元（五項水質指標超標）。
（3）不牢河、白馬河、東魚河、洙趙新河、大汶河、衛運河山東段、南運河山東段、南運河河北段八個單元（四項水質指標超標）。
（4）大運河邳州段、沛沿河、韓莊運河、嶧城沙河、小運河—六五河—七一河、清涼江河北段（楊圈閘）、清涼江河北段（楊二莊）、馬廠減河八個單元（三項水質指標超標）。
另外，河南、安徽規劃區內衛運河河南段四項水質指標超標，也屬於水質敏感區。
（二）汙染控製重點區
輸水幹線規劃區內，光府河、不牢河、大汶河、房亭河、東魚河、洙趙新河、大運河淮陰段、城郭河、北排河、衛運河山東段、泗河、東平湖11個控製單元COD排放量為29萬噸，占輸水幹線規劃區排汙總量的62%，為輸水幹線規劃區汙染控製重點區。
規劃區內江蘇、安徽、山東、河南、河北、天津各省市中，山東、河南省廢水和汙染物排放量最大。山東省廢水排放量占全線的31.9%，COD排放量占全線的36.5%，氨氮排放量占全線的30.0%。河南省廢水、COD、氨氮排放量分別占全線的22.7%、24.0%、29.4%，因此，輸水幹線規劃區，山東省是汙染控製的重點，河南安徽規劃區，河南省是汙染控製的重點，抓住了山東和河南這兩個省的汙染治理，就抓住了南水北調東線50%以上的汙染負荷和廢水排放量。
四、治汙措施
南水北調東線調水工程方案，劃分為2008年、2013年兩個時間段，規劃2008年前應完成的項目，以山東、江蘇治汙項目為主，同時實施河北省工業治理項目；2009～2013年以黃河以北河南、河北、天津治汙項目為主，同時實施安徽治汙項目。東線一期工程的重點是南四湖，要求南四湖區域加大治汙力度，確保環湖各區域汙染物削減滿足輸水要求，一步到位。避免南四湖水質富營養化在5年內繼續發展，使輸水幹線承受水質風險。
（一）全線重點控製工業和城市汙染源，局部區域注意麵汙染源影響
東線輸水線路，以清汙分流形成清水廊道為建設目標，經強化二級處理工藝處理過的處理廠出水，一般不允許進入主幹渠。除山東南四湖、東平湖區域不能形成清水廊道外，其他區域的點、麵汙染源產生的汙染物排入主幹渠的數量均較少。因此，集中在南四湖、東平湖區域，沿100餘千米的主幹渠兩側50～100米建立麵源植物防護帶；在入湖各河口設置強化生態處理工程，依靠節製閘合理調度截留汙染物；結合這一區域的農業現代化，建設無化肥農業區和有機食品基地，控製農業麵源汙染。
（二）輸水與防洪、排澇兼顧
東線輸水線路，跨越長江、黃河、淮河、海河四大流域下遊，要實現輸水與防洪、排澇兼顧，保證原已形成的防洪、排澇係統不受影響。排汙規劃規定的新建截汙導流設施均在建設項目立項審批階段，由主體工程設計部門進行防洪排澇可行性審查後，作為配套項目納入主體工程。
（三）治、截結合，實現汙水資源化
以治為主，配套截汙導流工程，將汙水處理廠出水分別導向回用處理設施、農業灌溉設施和擇段排放設施，依靠各類汙水資源化設施和流域綜合整治工程，提高汙水的資源化水平，使東線治汙工程項目形成“治、截、導、用、整”一體化的治汙工程體係。
（四）實施清水廊道、用水保障、水質改善三大工程
清水廊道工程在輸水幹線規劃區內實施：以汙水零排入輸水幹線為目標，確保主幹渠輸水水質達地表水環境質量Ⅲ類標準。規劃2013年前汙水處理能力擴大到452.5萬噸/日。工程沿線關閉26條造紙廠製漿生產線，其中黃河以南25條，黃河以北1條。工業汙染源推行清潔生產、集中控製。