江蘇省太湖流域污染物排放變化規(guī)律及總量削減率的確定

謝蓉蓉，逄 勇，徐心彤，張 鵬

(1.福建師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,福建福州 350007；2河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇南京 210098；

3.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點實驗室,江蘇南京 210098)

江蘇省太湖流域污染物排放變化規(guī)律及總量削減率的確定

謝蓉蓉1，逄 勇2，3，徐心彤2，張 鵬2

(1.福建師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,福建福州 350007；2河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇南京 210098；

3.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點實驗室,江蘇南京 210098)

基于江蘇省2007年、2009—2011年4次污染源普查資料,選取COD和NH3-N為研究因子,統(tǒng)計江蘇省太湖流域2007年、2009—2011年污染物排放變化規(guī)律；根據(jù)已核定的區(qū)域納污能力以及總量控制值,對研究區(qū)域入河量及排放量進行削減分析(以2010年為現(xiàn)狀年)。結(jié)果表明：①2007年、2009—2011年江蘇省太湖流域污染物排放總量逐年下降,其中城鎮(zhèn)點源所占比例呈逐年下降趨勢,面源比例呈增長趨勢；①“十二五”期間,江蘇省太湖流域COD和NH3-N的入河量削減率分別為20%和65%；③“十二五”期間,江蘇省太湖流域COD和NH3-N的點源排放削減率分別為27%和35%。

太湖流域；點源污染；非點源污染；污染源普查；納污能力；總量控制

近年來,我國流域污染問題日益突出,自2007年太湖藍藻暴發(fā),太湖流域的污染控制成為國內(nèi)外關(guān)注的重點。控制和消除河流污染源是防止污染的根本措施[1],研究太湖流域污染排放規(guī)律以及總量控制對太湖流域水質(zhì)管理意義重大[2]。

長期以來,缺乏流域污染源資料是國內(nèi)外管理者面臨的最大難題,也是國內(nèi)外學(xué)者研究的薄弱環(huán)節(jié)。李慧穎等[3-4]采用等標污染負荷法分析了東北地區(qū)工業(yè)廢水污染物排放的時空變化規(guī)律。陶明清[5]建立了鎮(zhèn)江人均GDP與工業(yè)環(huán)境污染物排放模型。韓學(xué)平[6]通過對奶牛養(yǎng)殖場的長期監(jiān)測,得出了青海省奶牛養(yǎng)殖業(yè)污染物排放的季節(jié)性變化規(guī)律。污染源數(shù)據(jù)是重要的基礎(chǔ)環(huán)境數(shù)據(jù),為加強環(huán)境監(jiān)督管理,全面掌握環(huán)境污染狀況,提高科學(xué)決策水平,國務(wù)院于2007年提出了開展第一次全國污染源普查,調(diào)查對象包括我國境內(nèi)的工業(yè)污染源、集中式污染治理措施、生活污染源和農(nóng)業(yè)污染源[7-9]。江蘇省于2007年、2009年、2010年和2011年等4年開展了江蘇省太湖流域污染源普查,4次大規(guī)模的污染普查為筆者的研究提供了強有力的數(shù)據(jù)支撐。隨著三條紅線之一“水功能限制納污”的實施,從嚴核定水域納污容量,嚴格控制入河湖排污總量,成為“十二五”水污染防治規(guī)劃的主要內(nèi)容。污染物總量控制必須基于水環(huán)境質(zhì)量標準[10]、納污能力[11](水環(huán)境容量)[12],傳統(tǒng)的納污能力(水環(huán)境容量)是指水體在規(guī)定的環(huán)境目標下所能容納的污染物的最大負荷,其大小與水體特征、水質(zhì)目標及污染物特性有關(guān),通常以單位時間內(nèi)水體所能承受的污染物總量表示[13]。這一定義并未考慮污染源與水功能區(qū)的特點,特別是我國對飲用水地表水源各級保護區(qū)及準保護區(qū)內(nèi)的排污有嚴格規(guī)定,即禁止向水域傾倒工業(yè)廢渣、城市垃圾、糞便及其他廢棄物,針對這一問題,本文所提飲用水源地的納污能力僅考慮難以進行總量控制的面源入河量。

基于江蘇省4年的污染源普查資料及統(tǒng)計年鑒,筆者選取COD和NH3-N為研究因子,分析了江蘇省太湖流域污水處理廠、工業(yè)點源、人口變化及總污染物排放量和入河量的年變化規(guī)律。根據(jù)核定的江蘇省太湖流域納污能力分析了“十二五”期間研究區(qū)域現(xiàn)狀入河量削減狀況。結(jié)合江蘇省“十二五”環(huán)境污染防治規(guī)劃中提出的總量控制值,從源頭排放控制提出了江蘇省“十二五”點源排放總量控制值及削減率。長序列的污染源普查對本文研究提供了強有力的支撐,研究成果可為保障太湖流域環(huán)境規(guī)劃與管理提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)域污染源排放變化規(guī)律分析

江蘇省太湖流域面積19399km2,占整個太湖流域面積約52.6%,占全省面積的19%。江蘇省太湖流域位于長江三角洲中部,江蘇省南部,東臨上海,南接浙江,東依長江,范圍涉及蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江和南京5個省轄市的31個縣(市、區(qū)),其中蘇州、無錫和常州地區(qū)是所有轄區(qū)內(nèi)的26個縣(市、區(qū)),鎮(zhèn)江地區(qū)是丹陽市和句容市,南京地區(qū)是溧水區(qū)和高淳區(qū)。

1.1 污水處理廠變化

污水處理是減少污染的必要手段,近年來,污水處理廠個數(shù)量逐年增加(圖1)。從2007年的197個處理廠到2011的268個,數(shù)量漲幅達36%。圖2為研究區(qū)內(nèi)這4年污水處理廠污水處理量及處理生活和工業(yè)污水變化情況。由圖2可見污水處理量顯著增加,相較于2007年,2011年污水處理增幅達到60.1%；其中處理工業(yè)污水部分的量基本保持穩(wěn)定,主要增量體現(xiàn)在處理生活污水部分的量,說明這4年生活污水收集率明顯提高。

圖1 研究區(qū)域污水處理廠數(shù)量變化

圖2 研究區(qū)域污水處理廠污水處理量及生活、工業(yè)污水處理量變化情況

1.2 工業(yè)點源變化

1.2.1 工業(yè)排放量統(tǒng)計

工業(yè)是社會發(fā)展的經(jīng)濟命脈,其帶來的環(huán)境污染不可忽略,在清潔化生產(chǎn)浪潮的推動下,近年來,工業(yè)企業(yè)的整改已成為流域污染控制的有力措施,由圖3可知:自2009年,工業(yè)污水排放總量逐年減少,但直排的污水量略有減少。

江蘇省太湖流域污染物直接排放量變化見圖4,2011年污染物質(zhì)排放呈明顯下降趨勢,相較于2007年,總削減率COD為41.2%,NH3-N為44.9%。

1.2.2 行業(yè)結(jié)構(gòu)變化

根據(jù)GB/T 4754—2011《國民經(jīng)濟行業(yè)分類標準》,筆者將江蘇省太湖流域直排工業(yè)分為采礦業(yè)、

圖3 研究區(qū)域工業(yè)廢水排放量變化

圖4 研究區(qū)域污染物直接排放量變化

食品、木材及加工、造紙印刷文具、石油加工、化工及制藥、礦物制品及冶煉、設(shè)備機械及工藝品制造、回收加工業(yè)、電力燃氣及水的生產(chǎn)供應(yīng)等11類。由表1可知:2007,2009—2011年間,主要產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)基本不變,COD主要污染行業(yè)為紡織印染、化工及制藥、礦物制品及冶煉業(yè)和設(shè)備機械及工藝品制造；NH3-N主要污染行業(yè)為紡織印染、礦物制品及冶煉業(yè)和設(shè)備機械及工藝品制造業(yè),產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。

表1 研究區(qū)域COD、NH3-N主要產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分布變化

1.3 人口變化

1.3.1 城鎮(zhèn)人口

近年來城鎮(zhèn)人口按一定比例持續(xù)增加(圖5),城鎮(zhèn)污水總排放量逐年增加,直接排入水體的污染物逐年減小(圖6)。數(shù)據(jù)表明生活污水收集率有明顯提高,據(jù)統(tǒng)計2011年污水處理廠污水收集率為86.3%。

1.3.2 農(nóng)村人口

農(nóng)村人口數(shù)基本保持穩(wěn)定,略有下降(圖7)；圖8為COD和NH3-N的排放量逐年變化圖,自 2009年起,農(nóng)村污染物排放逐年減小,但農(nóng)村污水仍存在較大收集處理空間。

圖5 研究區(qū)域城鎮(zhèn)人口變化

圖6 研究區(qū)域城鎮(zhèn)生活污染物排放量變化

圖7 研究區(qū)域農(nóng)村人口變化

1.4 污染物排放量及入河量變化

根據(jù)2007年、2009—2011年的江蘇省4次污染源普查資料及江蘇省統(tǒng)計年鑒,統(tǒng)計得到江蘇省太湖流域COD和NH3-N的排放量和入河量變化(圖9),由圖9可知,污染源排放量和入河量逐年下降。圖10為江蘇省太湖流域污染物排放量來源比例逐年變化圖,從江蘇省“十二五”總量控制管理角度[14],筆者將太湖流域排放量來源分為城鎮(zhèn)點源

圖8 研究區(qū)域農(nóng)村生活污染物排放量變化

圖9 研究區(qū)域污染物排放量及入河量變化

圖10 研究區(qū)域污染物排放量來源比例變化

(包括工業(yè)和城鎮(zhèn)生活)、農(nóng)村點源(包括畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村生活)及面源(即農(nóng)田)3類,由圖10可知: 2007—2011期間,COD和NH3-N的城鎮(zhèn)點源排放比例呈下降趨勢,面源呈現(xiàn)增長趨勢。

2 研究區(qū)域污染物總量削減分析

2.1 納污能力與入河量削減分析

根據(jù)2012年江蘇省水利廳水資源處修訂的1 329個水功能區(qū)劃計算得到江蘇省太湖流域納污能力(表2),基于江蘇省太湖流域納污能力計算方法[15],對江蘇省水利廳課題《江蘇省地表水(環(huán)境)功能區(qū)納污能力和限制排污總量意見》及江蘇省環(huán)保《課題太湖流域(江蘇)水環(huán)境容量研究》成果進行重新核定計算；以2010年現(xiàn)狀入河量為基準年,計算“十二五”的入河量削減,結(jié)果見表2。由表2可知:①江蘇省太湖流域“十二五”期間,COD和NH3-N的入河量削減率分別為20%和65%；①南京和鎮(zhèn)江的削減率較高,主要由于南京和鎮(zhèn)江的部分區(qū)域內(nèi)只有少數(shù)水功能區(qū)劃屬于太湖流域,導(dǎo)致計算得到這兩個區(qū)域的納污能力遠低于全區(qū)域的污染物入河量。

表2 基于現(xiàn)狀年(2010年)入河量的“十二五”削減率

2.2 總量控制值及排放量削減分析

文獻[14]明確各地市總量控制值,總量控制值是在滿足水域功能前提下,控制區(qū)域中對于城鎮(zhèn)點源(包括城鎮(zhèn)生活和工業(yè))和農(nóng)村點源(包括畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村生活)的排放總量控制值。太湖流域各地市總量控制值見表3,與2010年現(xiàn)狀點源排放量比較可得:①江蘇省太湖流域“十二五”期間,COD和NH3-N的點源排放削減率分別為27%和35%；①無錫和蘇州為重點削減區(qū)域。

表3 基于現(xiàn)狀年(2010年)點源排放量的“十二五”削減率

3 結(jié) 論

①近幾年江蘇省太湖流域COD和NH3-N的城鎮(zhèn)點源排放比例呈下降趨勢,面源呈增長趨勢；①江蘇省太湖流域“十二五”期間,COD和NH3-N的入河量削減率分別為20%和65%；③COD和NH3-N的點源排放削減率分別為27%和35%。

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Research on pollutant discharge tendency in Taihu Lake Basin of Jiangsu Province and determ ine of cutting total volum e quota

XIE Rongrong1,PANG Yong2,3,XU Xintong2,ZHANG Peng2
(1.College of Environmental Science and Engineering,Fujian Normal University,Fuzhou 350007,China；2.College of Environment,Hohai University,Nanjing 210098,China；3.Key Laboratory of Integrated Regulation and Resource Development on Shallow Lakes, Ministry of Education,Hohai University,Nanjing 210098,China)

Based on four large-scale censuses of pollution sources in 2007,2009,2011 in Jiangsu Province, selecting pollutant discharge rule of chemical oxygen demand(COD)and ammonia nitrogen(NH3-N)as the research object,the pollutant discharge tendency in Taihu Lake Basin in 2007,2009-2011 is fixed out.According to the defined allowable permitted assimilative capacity and the controlled discharge volume for point pollution source,the cut rate for the total volume was derived.Results indicate as follows:(1)the total discharge volume of pollution declined in Taihu Lake Basin of Jiangsu Province in 2007,2009-2011.The proportion of urban pointsource declined while the proportion of non-point source had the tendency of rise；(2)The export load of COD and NH3-N in Taihu Lake Basin of Jiangsu Province should be decreased by 20%and 65%in the research area during the twelfth-five-year period；(3)the cut rate of point source discharge volume of COD and NH3-N should be 27% and 35%in the research area in the twelfth-five-year period.

Taihu Lake Basin；point pollution；non-point pollution；pollution source census；assimilative capacity；total volume control

X522

：A

：1004 6933(2015)06 0165 05

10.3880/j.issn.1004 6933.2015.06.027

2015 03 02 編輯:徐 娟)

國家科技重大專項(2012ZX07506-007)

謝蓉蓉(1987—),女,講師,博士,主要從事水資源規(guī)劃與保護研究。E-mail:xierr1118@163.com