我國北方地區水污染物排放標準實踐與創新

史會劍

(山東省環境保護科學研究設計院，山東 濟南　250013)

我國北方地區水污染物排放標準實踐與創新

史會劍

(山東省環境保護科學研究設計院，山東 濟南250013)

【摘要】本文分析了國內外水環境質量標準與排放標準制定的技術依據，對排放限值制定的技術方法及存在的問題進行了剖析，探討了美國TMDL在現階段我國北方地區應用的可行性，提出了基于水環境質量達標的排放標準制定技術方法，并對山東在水污染物排放標準方面的實踐及取得的成效進行了分析，為其他區域水污染物排放標準的制定提供借鑒。

【關鍵詞】北方地區；水環境質量標準；水污染物排放標準；實踐與創新

1美國水環境標準體系

發達國家在水污染物排放標準制定與實施方面有著豐富的經驗，其中以美國最具代表性。以《清潔水法》為核心的法律法規體系，構建了以環境質量標準、水污染物排放標準和TMDL計劃為主體的水環境標準體系。

1.1　水環境質量標準

《清潔水法》是美國水環境質量標準制定與實施的主要法律基礎，該法確定的水質標準包括三部分內容：(1)指定水體用途功能；(2)按水體特征、功能建立水質基準，并基于水質基準確定水質標準，旨在使水質保持在特定水體功能需要的水平；(3)未達到水質標準相匹配的管理措施。

1.2　水污染物排放標準

《清潔水法》建立了基于污染控制技術的排放標準，根據該法301、304、306、307條款，對于直接排放的點源，在1977年7月1日前達到BPT(最佳實際控制技術)為基礎的出水限值；1989年3月31日前，常規污染物排放達到BCT(最佳常規污染物控制技術)為基礎的出水限值，有毒污染物和非常規污染物排放達到BAT(最佳經濟可行技術)為基礎的出水限值；新源則執行經應用證實了的最佳可行控制技術限值(NSPS)。到目前為止，EPA為55個不同的工業行業制定了這類標準。

1.3　最大日負荷總量( TMDL) 計劃

基于上述分析可以發現，美國的排放標準和環境質量標準確定的出發點不一致，兩類標準之間缺少銜接，這就難以避免在污染源較集中、環境容量較小的個別流域，即便是所有污染源實現了達標排放，其斷面仍然超過環境質量標準的情況。為此美國環境保護局(USEPA)1997年頒布了TMDL計劃實施技術指南。TMDL是指“在滿足水質標準的條件下，水體能夠接受的某種污染物的最大日負荷量，包括點源和非點源的污染負荷分配，同時考慮安全臨界值和季節性的變化，從而采取適當的污染控制措施來保證水體達到相應的水質標準”。TMDL的負荷分配見下式：

(式1)

式中，TMDL 為污染負荷容量；WLA為允許的現存和未來的點源污染負荷；LA為允許的現存和未來的非點源污染負荷；BL為水體自然背景值；MOS為安全余量。TMDL從環境容量、總量控制的角度建立了污染源與水環境質量之間的對應關系，為確保水質目標的實現發揮了重要作用。

2我國水環境標準體系

2.1　水環境質量標準

由于長期以來在水環境基準方面的研究不足，我國現行水環境質量標準主要是參考國外水環境質量標準的思路和成果，根據水域的使用功能來制定的，如地表水環境質量標準、海水水質標準等。

2.2　水污染物排放標準

國家排放標準體系是在一定的經濟、技術和管理條件下，一定時期內全國范圍內絕大多數的排污企業經過一定努力都應該達到的最基本要求。我國的水污染物排放標準體系與我國的環境保護事業同步發展，最早可以追溯到1973年發布實施的《工業“三廢”排放試行標準》，截止目前，現行的水污染物排放標準總數達到50余項，形成了行業型+綜合型的國家水污染物排放標準體系。

《中華人民共和國水環境保護法》第十條規定，“國務院環境保護行政主管部門根據國家環境質量標準和國家經濟、技術條件，制定國家污染物排放標準。”由于缺少排放限值與水環境質量標準相銜接的評估技術方法，在實際操作中，我國水污染物排放限值的確定往往只考慮了技術和經濟的可行性。

水環境質量標準與水污染物排放標準脫鉤的現象在國外水環境標準體系中同樣存在，但由于國外擁有相對豐富的降水、較大的徑流系數以及相對富足的水環境容量，從而很好的掩蓋了這一問題的本質。我國幅員遼闊，不同流域/區域水環境生態特征、水環境承載力等都有很大的差異，特別是北方地區，人均水資源占有量僅相當于全國平均水平的1/6，世界平均水平的1/20，造成污染源達標排放與水環境功能區超標矛盾的現象普遍存在。

3TMDL在我國北方地區實施存在的問題

如前所述，基于經濟技術可行性的排放標準無法實現與水環境質量標準的銜接。TMDL雖然從環境容量、總量控制的角度建立了污染源與水環境質量之間的對應關系，為確保水質目標的實現發揮了重要作用，為地方標準的制定提供了很好的借鑒。但是TMDL計劃在我國北方水資源嚴重短缺、污染嚴重地區的實施存在一定的障礙，下面以山東省為例進行分析說明。

首先，TMDL給出的是流域每個污染源的污染物排放負荷，而未規定企業的排放濃度。山東省多年平均降水量為676.5mm，低于美國38.5mm，多年徑流系數僅為0.186，是美國的1/3，且70-90%的徑流量集中在汛期，甚至是在一兩場特大暴雨洪水中，這就造成山東省多數河流、多數時間缺少充足清水的補給，自然凈化能力較差，即便是較少的污染物總量，但如果排放濃度較高，仍然可能造成水體超標的現象。因此，我國現階段的排放標準仍然不能脫離濃度限值為主的現實。

其次，美國TMDL于1972年開始實施，適逢國內河流水質污染達到峰值的時期，但美國當時人均GDP已經達到5897美元，城市化率達到73.0%，三次產業結構為3.7∶4.4∶1.9，經濟社會已經相對發達，產業結構實現重要轉型，大多數行業的污染物排放負荷已經較低，部分企業有技術和有經濟實力能夠實現零排放。山東省1997年水質惡化達到峰值，后開始以行政為主的治污手段進行污染治理，雖然有所成效，但1997-2002年間水質出現反復，且經濟社會成本大，難以長期為繼。山東省計劃自2002年起以地方污染物排放標準來推動流域污染防治，但當時正處于經濟社會快速發展的時期，人均收入僅為1370美元，城市化率僅為40.3%，三次產業結構為11.9∶53.5∶4.6水平較低，工業結構仍以“兩高行業”為主。

在此背景下如果把所有污染負荷削減的責任全部加在點源身上，則絕大多數企業難以承受，這就決定了現階段無法照搬美國的TMDL理論進行污染源控制，探索一條符合符合發展階段和北方缺水地區環境管理實際的環保新道路。

4地方水污染物排放標準實踐與創新

4.1　基于水環境質量達標的排放標準制定技術方法

圖1給出了地方制定水污染物排放標準時的技術流程，通過這個流程將能夠實現排放限值與水質目標的掛鉤。當執行國家排放標準無法實現流域水質管理目標時，地方可以通過嘗試針對某些污染物排放濃度高、排放總量大的行業，依據當時的污染防治技術制定行業排放標準，并確定污染物削減方案。僅僅依靠制定個別地方行業排放標準，一般情況下仍不能完全滿足流域水質要求，這就需要進一步建立更為嚴格的基于水質目標或環境容量的排放限值，即流域水污染物綜合排放標準(前提是重污染行業環保瓶頸得到突破)。但由于基于水質目標的排放限值也不能就環境論環境而完全不考慮技術經濟的可行性，從而仍然可能會造成在污染源大量集中、水環境容量較小的區域出現超出地表水環境功能區劃要求的情況，這就需要針對該區域的個別排放量大的企業實行水環境容量總量控制或針對這些污染源提出更加嚴格的排放控制要求，從而保證水質目標的實現。

4.2　北方地區流域治污策略創新與排放標準的銜接

4.2.1北方地區流域治污策略創新

如前所述，我國北方地區，人均水資源占有量小，環境承載力有限，要實現同樣的水質目標意味著要執行更加嚴格的排放標準，在目前的經濟技術條件下，大多數企業將難以承受。綜合的治理策略與措施既是確定標準限值的技術依據，為此需通過創新流域治污策略，降低企業治污負擔。

以山東省南水北調流域為例，該流域內能夠發揮水污染控制作用的條件包括“治、用、?！钡木C合措施以及河流自身的稀釋凈化作用，即在單純的污染治理的基礎上增加了水循環利用和生態修復的環節。由于全面構建了“治、用、保”系統推進的科學治污體系，山東省南水北調流域污染物負荷容量的分配公式可以變為式2。

凈化工程的凈化去除量)= WLA(點源污染負荷)+

LA(非點源污染負荷)-WRPR(中水截蓄導用工程的

(式2)

圖1　流域水污染物排放限值制定技術路線

由于中水截蓄導用工程的實施，使行政轄區內部水資源實現最大程度的循環，減少了最終進入水體的污染負荷；由于人工濕地水質凈化工程的建設，對進入濕地的再生水進行二次凈化，提高了水體的環境容量。與美國TMDL公式1相比，以上兩項措施實現了環境容量的“一增”和污染負荷的“一減”，可以大大減輕點源污染負荷削減的壓力，從而點源執行的污染物排放限值可以適當放寬。

4.2.2流域治污策略與標準限值的銜接

圖2　流域水污染物綜合排放標準限值的確定

由于建立了基于“治、用、?！钡牧饔蚓C合治污策略，建立企業排放限值與河流斷面水質的銜接，只需要建立排放企業排放濃度與河流人工濕地入口水質要求之間的銜接即可。以山東省南水北調流域為例，要滿足調水干線Ⅲ類水質要求(COD20mg/L)，則人工濕地進水水質COD需低于40mg/L，考慮到河流本身的稀釋凈化能力，沿支流上溯15km范圍內(重點保護區)的企業COD排放濃度需低于50mg/L，15km以外的企業COD排放濃度需低于60mg/L，則該允許排放濃度即為該流域所有行業COD指標的排放限值。具體計算過程中，可通過建立一定的數據模型計算得到。4.3山東省水污染物排放標準實踐

4.3.1山東省水污染物排放標準體系建設歷程

山東省利用八年時間、分三個階段實現了污染物排放標準與環境質量標準的銜接。第一階段：2003年-2006年，針對重污染行業，依據技術經濟可行性制定和發布了造紙工業、紡織工業、畜禽養殖工業等6項行業水污染物排放標準，通過行業標準的實施，使上述行業水污染物排放濃度逐步降低，縮小與其他低污染行業排放濃度的差距。第二階段：2007年-2010年，過渡階段，發布逐步加嚴的流域水污染物排放標準，允許部分治理難度較大的行業暫時執行較寬松的排放限值。第三階段：2010年起，取消高污染行業排放特權，南水北調流域標準、小清河流域標準、海河流域標準、半島流域標準四個流域標準覆蓋了山東全境，所有行業執行統一的排放限值。

4.3.2標準主要特點及取得的成效

一是實施采取環境目標倒逼機制，實施分階段逐步加嚴標準限值的策略。分階段逐步加嚴意在體現前瞻性和引導性，并為企業升級改造和污染治理設施提標改造預留時間。標準實施以來，實現了在經濟以兩位數的速度快速增長的同時，河流COD濃度年均以13.6%的速度下降，水環境質量已基本恢復到上世紀80年代初期的水平。

二是基于環境質量制定排放限值，流域內所有行業執行統一的排放限值，取消了高污染行業排污特權。標準實施以來，山東省萬元工業增加值主要污染物排放量逐年降低，萬元工業增加值COD、氨氮排放量不足全國平均排放強度的一半，也大大低于廣東、江蘇、浙江等經濟發達省份。這種變化在造紙等重污染行業表現的更為明顯，與2002年相比，2010年全省機制紙及紙板產量增加了1.5倍，利稅增加了3.7倍，而COD排放量減少了62%。

三是基于環境承載力實施“分區、分級”控制策略。從流域自然規律出發，將流域分為重點保護區和一般保護區，每個區域范圍的界定則是根據污染源分布情況和河流自凈能力，采用數學模型計算所得，如南水北調流域重點保護區的范圍是調水干線大堤兩側15km范圍，小清河流域重點保護區的范圍是小清河干線大堤兩側5km范圍，從而實現了排放標準與環境承載力相銜接，有利于引導產業優化空間布局。

圖3　山東省GDP總量與COD濃度變化趨勢圖

國家或地區COD(kg/萬元工業增加值)氨氮(kg/萬元工業增加值)江蘇1.1840.087浙江1.7760.120山東0.7540.064廣東1.1060.071全國平均2.7170.171

5結語

本文在剖析國內外水環境質量標準與排放標準制定的技術依據以及對排放限值制定的技術方法及存在問題基礎上，探討了美國TMDL在現階段我國北方地區應用的可行性，提出了基于水環境質量達標的排放標準制定技術方法，并對山東在水污染物排放標準方面的實踐及取得的成效進行了分析。研究表明：地方環境標準不但能體現環境要求的行業差異，還能體現環境要求的地域差異，其針對性和可操作性更強，可以彌補國家環境標準建設的不足，便于執行和實施，并能更及時地得到反饋和修訂，促進地方環境質量的改善，因此地方排放標準的地位需要進一步強化。

受工藝特點和污染治理水平影響，高污染、高耗水行業執行寬松的排放限值，短期內具有一定的合理性，但從長遠來講是不符合社會發展要求的。對于仍然存在的不適應先進生產力和時代發展要求的一些落后的生產方式，既不能采取安于現狀、保護落后的態度，也不能脫離實際地簡單化地加以排斥，搞“一刀切”，而要立足實際，以逐步加嚴的標準引導上述企業加以改造、改進和提高，逐步使它們向先進適用的生產方式轉變，并最終取消高污染行業的排放特權，實現排放標準與環境質量標準相銜接。

參考文獻：

[1]孟偉，王海燕，王業耀.流域水質目標管理技術研究( IV)——控制單元的水污染物排放限值與削減技術評估 [J].《環境科學研究》，2008，21(2)：1-8.

[2]史會劍，蔡燕，謝剛.山東省流域水污染物綜合排放標準[J].《中國環境管理干部學院學報》，2011，21(3)：1-3.

[3]史會劍，謝剛，蔡燕.山東省大氣污染物排放標準體系建設與推進策略[J].《環境與可持續發展》，2013，38(4)：69-72.

[4]USEPA. Federal water pollution control act [Z].Washington DC：USEPA，2002.

引用文獻格式：史會劍.我國北方地區水污染物排放標準實踐與創新[J].環境與可持續發展，2015，40(1)：68-71.

Practice and Innovation of Water Pollutant Emission Standards in North of China

SHI Huijian

(Shandong Academy of Environmental Science，Jinan 250013)

Abstract：This paper analyzed the technical basis for establishing water environment quality standards and water pollutants emission standards at home and abroad，dissected the technical methods and current problems for formulating pollutants emission limits，explored the application feasibility of the total maximum daily load (TMDL) of United States in northern region of China，and proposed technical methods for establishing pollutants emission standards based on water environment quality permissible condition. The practices and effects of water pollutants emission standards in Shandong province were also analyzed，providing a reference for establishing water pollutant emission standards in other regions of China.

Keywords：Northern region；Water environment quality standards；Water Pollutants Emission Standards；Practice and innovation

中圖分類號：X52

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2015)01-0068-04

作者簡介：史會劍，碩士，工程師，主要從事環境標準、政策等方面的研究