防控水環境有毒重金屬污染的監管路線和對策

傅國偉楊玉峰 清華大學環境學院 國家發展和改革委員會能源研究所

防控水環境有毒重金屬污染的監管路線和對策

傅國偉1楊玉峰21 清華大學環境學院 2 國家發展和改革委員會能源研究所

對第一類污染物實施《源頭總量控制》是污控執法和促進經濟結構改革的保證條件。這種監管方式自2008年《笫一次全國污染源普查工業產排污系數手冊》公布以來，更具有其切實實施的可行性。《源頭總量控制》與《水環境總量控制》2種監管方式既是各自獨立、缺一不可，又是相互依賴和相互補充的關系，目前一些地方的規劃管理者模糊和混淆了兩類污染物和兩種監管的內容和方式，籠統以《水環境總量控制》來監管所有污染物，丟棄了《源頭總量控制》，使本應嚴加管理的飲用水水源地喪失了控制第一類污染物的能力。我國《地面水環境質量標準》（GB3838-88）中第一類污染物的水質指標與我國實際的水環境背景值有很大差距，存在著“放寬允排量”和“價態轉化引發危害”的問題；以一個10t電解鉛的企業為例，證明2種監管方式的鉛允排量相差甚大。總之，把第一類污染物與第二類污染物統一實施《水環境容量總量控制》將帶來眾多的危害，應當嚴格實施《源頭總量控制》與《水環境總量控制》相結合的監管方式。

第一類污染物；《源頭總量控制》；《水環境總量控制》；水環境背景值；污控執法

1 有毒重金屬污染已成為我國的重大環境問題

盡管近年來我國在量大面廣的常規污染物控制上作了很多努力，取得了一定的成效，但自2008-2011年起，我國江河湖泊海洋水體中的有毒重金屬污染形勢日益嚴峻，可以說已達到驚心的地步[1]-[8]。

據《2009年中國海洋環境質量公報》，2009年全海域未達到清潔海域水質標準的面積為146,980平方公里，比上年增加7.3%。73.7%的入海排污口超標排放污染物，河流攜帶入海污染物總量增長較大。嚴重污染海域主要分布在渤海灣、遼東灣、長江口、杭州灣、珠江口和部分大中城市近岸局部水域；渤海灣目前已成為污染最為嚴重的海域之一；對珠江口近岸、深圳灣、渤海灣、遼東灣附近海域的沉積物和底棲生物樣品中有毒重金屬的含量測定和潛在生態危害指數計算（以工業化前沉積物的最高背景值為標準）表明遼東灣沉積物中鉛、鎘、銀、汞重金屬已達到中度富集，近岸水產品質受影響，生態風險升高，足可證明陸域源頭已超量排放了大量的有毒重金屬。

我國土壤重金屬污染形勢也相當嚴峻[9]-[15]。2006年，環保部抽測了30萬公頃農田保護區中3.6萬公頃土壤的重金屬含量，測得的重金屬超標率高達12.1%；2007年對中國六大地區縣以上行政區的170多個大米樣品調查發現，10%市場大米屬鎘超標；我國已發生數十起特大有毒重金屬污染事件，其中2010年約有九起超300人血鉛超標事件，2011年僅浙江多地發生上百人血鉛超標事件。在已被列為環保部重點防護區的湖南省，湘江水中的As、Cd、Pb排放總量約占全省90%以上，使自衡陽到長沙區段的蔬菜中As、Cd、Pb含量超過食品中污染物限量，超標率分別為95.8%、68.8%和95.8%；使1公里外株州馬家河鎮新馬村耕地中水稻100%Cd超標，葉菜類98%Cd超標，2006年該村1100多名村民被診斷為Cd超標準，其中200多人被定為嚴重超標。株州市Cd污染超標5倍以上的土地面積達160平方公里、重度污染區達34平方公里，部分地區實施村民搬遷，涉及移民2萬多人。根據地面水標準，按河水中Cd濃度分類，湖南某流量為每秒73立方米，長度為50公里的河流已屬超5類水，不僅不具備使用功能，而且作為有毒有害的大污染源，將污染物不斷擴散到下游地區。

土壤中的重金屬有多種來源，包括大氣顆粒物、廢污水、尾礦、廢渣、污泥池等。就對人體健康的影響而言，應是已暴露在環境中的重金屬，這里“暴露”指的也即是人為的“排放”。沈路路等[16]對我國部分地區汞暴露的來源作了如下分析：沿海地區和江河流域居民汞攝入量大都來自水產品；作為我國汞礦的主要產地（約占73%），貴州居民的汞攝入量中有73%來自稻米，18%來自蔬萊，僅6%來自大氣；長春市降塵中鉛主要來自汽車尾氣、鎘主要來自工業塵（經雨水逕流又進入土壤和河道）。總體而言，可認為土壤重金屬污染物主要來自灌溉水。分行業來看，土壤重金屬污染物主要來自采礦、冶煉、鉛蓄電池、皮革及其制品、化學原料及其制品等五個行業。

2011年2月，國務院正式批復環境保護部牽頭的《重金屬污染綜合防治規劃》作為“十二五規劃”的首項內容。2011年10月7日，國務院向各部委、各直屬機構、各省市人民政府發布了《關于加強環境保護重點工作的意見》，指出環保形勢依然十分嚴峻，強調要集中治理重金屬污染遺留問題。2012年1月，國務院又發布了《關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》。可見有毒重金屬污染的控制已成為當前和今后一個時期內環境保護的大事[17]-[21]。

面對當前重金屬污染的嚴峻形勢，人們不禁會問：怎么會在短短幾年內出現如此嚴峻的水土重金屬污染問題呢？是什么方面出了問題？該從何處入手解決？

應該說造成污染的因素是多種多樣的，大體可歸納為3個方面：（1）監管技術路線的偏誤；（2）監管責任制的缺失（包括公眾監管方面）；（3）監管法律（特別涉及刑事犯罪方面）的不健全。由于監管技術路線是污控的先行者，本文僅以監管的技術路線為主要分析對象。

經3年多的調查研究認為：端正對有毒重金屬污染物監管原則和方式的認識是當務之急。關鍵之一：分清二類污染物，對有毒重金屬嚴格實施《源頭總量控制》；關鍵之二：對水環境有毒重金屬水質評價和控制的依據應當是“環境背景值”。目前《地面水環境質量標準》中“有毒重金屬”水質標準已遠大于江河水環境背景值，需修訂。

2“有毒重金屬”《源頭總量控制》是污控執法和促進經濟結構改革的必須

2.1 有毒重金屬《源頭總量控制》是現行法規GB8978-1996的要求[22]

我國早在1988年起即對第一類污染物（主要是Hg、Cd、As、Pb、Cr五種有毒重金屬）實施GB8978-88《污水綜合排放標準》，對企業車間排放廢水濃度達標進行《源頭總量控制》的。1996年進行修訂后頒布了GB 8978-1996《污水綜合排放標準》（見表1），推行沿用至今。該標準明確將排放的污染物按其性質分為兩類：

“第一類污染物，指能在環境或動植物體內蓄積，對人體健康產生長遠不良影響者。含有此類有害污染物質的污水，不分行業和污水排放方式，也不分受納水體所具有的功能類別，一律在車間或車間處理設施排出口取樣，其最高允許排放濃度必須達到表1的規定。”這里的“第一類污染物”并不是指所有的重金屬（如銅、錫、鋅、錳等就不屬于第一類污染物），第一類污染物可簡稱為8種“有毒”重金屬或稱“汞、鎘、鉻、砷、鉛、鎳、鈹、銀”8種重金屬再加“苯并a芘”和“α、β放射性”。

“第二類污染物，指其長遠影響小于第一類的污染物質，其最高允許排放濃度和部分行業最高允許排水定額必須符合第二類污染物最高允許排放濃度的規定。”

2.2 如何理解和評價GB8978-1996《污水綜合排放標準》[22]

1930-1986年間西方國家和日本工業化高速發展時，世界“十大公害事件”（包括水的汞污染、鎘污染和化學泄漏等）所造成的危害震驚了整個世界。至今遺留在環境中的有毒重金屬魔影還在美、日等國人們身邊出現（如飲用水水源地中出現）。

表1 第一類污染物最高允許排放濃度(mg·L-1)

GB8978-1996《污水綜合排放標準》正確貫徹了世界的潮流和共識，科學地制訂了一條污染物排放的技術路線：區分兩類性質完全不同的污染物及其控制排放的原則、方法和標準（當然20多年后的今天，這個標準還有待于增補一些新的項目，如更多的重金屬和POPs等）。

從污染物性質講，第一類污染物能在環境或動植物體內持久蓄積并對人體具有致癌、致畸或致突變性；而第二類污染物則能在環境或動植物體內降解，因此后者可以利用環境的部分稀釋自凈能力來達到受納水體的功能要求。

從排放要求講，第一類污染物應采取封閉零排放的基本原則，不允許稀釋擴散、不允許與其他廢水相混，而只允許在企業車間或車間處理設施排出口（排出水量是限定很小的）取樣，不得超過最高允許排放濃度，其允許排出的第一類污染物總量很低；同時，還必須對其相應廢渣、污泥作為危險固體廢物進行封閉性處置和監管。因此，相對大水體而言第一類污染物本質上屬于零排放的性質，或者說它是一種十分嚴格又微量排出的“總量控制”。第二類污染物則可以按照受納水體功能類別的控制斷面水質標準要求，實施入河排放口污染物河水稀釋、擴散、降解的總量控制。

在企業車間排口實施《源頭總量控制》的監管方式具有以下優點：

（1）嚴格將能在環境或動植物體內持久蓄積并對人體具有致癌、致畸或致突變性的質，與量大面廣的第二類污染物廢水區分開，從而正確體現兩種完全不同的排放原則。

（2）由于企業車間排出口排出的廢水量是很小的，因此達標企業實際排出的第一類污染物總量是很小的，排出后也能滿足地面水環境質量要求。

（3）對不達標企業可以按照“清潔生產法”進一步實施企業清潔生產審計，并成為促進企業工藝改造和治污建設以及地區經濟結構改革的重要依據。

如果能嚴格貫徹執行GB8978-1996《污水綜合排放標準》，顯然不至于出現第一類污染物的大量嚴重超標。

2.3“源頭總量控制手冊”[23]增添了有毒重金屬監控之現實可行性

2008年1月在國務院第一次全國污染源普查領導小組辦公室和國家環境保護總局相關司的指導下，中國環境科學研究院作為項目承擔單位編印出版了《笫一次全國污染源普查工業產排污系數手冊》（可簡稱“總量控制手冊”）。“總量控制手冊”基本反映了我國各加工行業不同產品、原料、工藝、規模下所產生的工業廢水量以及污染物產生量和達標排出量（經企業車間末端治理后）。《手冊》不僅反映了2008年時期我國第一類污染物已實施過的達標排放總量的平均水平，說明實施《源頭總量控制》是現實可行的，也是我國當下控制第一類污染物的基本依據和進一步改革發展的寶貴參照值。該手冊在我國首次通過調查系統全面地對五種有毒重金屬相關行業（計39個），相關企業產品（約150個）提供了《源頭總量控制》達標的產排污系數表。經歸納統計總結成“五種有毒重金屬相關行業企業的匯總統計表”（見表2）。

3 二類污染物統一實施《水環境容量總量控制》將帶來眾多的危害

3.1 《水環境容量總量控制》已廣泛應用于第二類污染物的水環境規劃管理

經深入研究，對第一類污染物外的常規污染物，如COD、BOD5、NH3-N、P、總N等進行水環境功能區容量總量控制的監管方式已取得系統性進展，成為水環境管理部門廣泛采用的規劃管理辦法。它是以滿足水環境水質要求相應的污染物允許總量為前提，去反推（或“倒逼”）限制、分配、削減排污源的污染物量。它既保護了區域水環境質量，利用了水體自凈容量，又可使區內各排污源得到合理優化的削減分配。對第二類污染物推行《水環境容量總量控制》這一監管方式已在我國取得良好成效。

表2 五種有毒重金屬相關行業企業的匯總統計表

續表2 五種有毒重金屬相關行業企業的匯總統計表

3.2 《源頭總量控制》與《水環境容量總量控制》兩者的關系

《源頭總量控制》與《水環境容量總量控制》是針對兩類不同污染物的不同監管方式。它們各自獨立，對區域水污染控制構成相互結合、相互依賴的關系，二者缺一不可。《源頭總量控制》第一類污染物可以說是區域水污染控制的重要約束和前提條件。對水環境（包括河水和底質）第一類污染物水質的監測評價又是追索排污源頭和檢驗《源頭總量控制》實際效果的重要輔助信息支持。

但一直以來，一些地方的規劃管理者模糊和混淆了兩類污染物和兩種監管的不同要求和方式，籠統以《水環境總量控制》來監管所有污染物，典型表現有在對最應嚴格管理的飲用水水源地采用：只管河水水質中常規污染物是否達到地面水環境質量Ⅱ級標準；只管河水水質中各污染物是否達到地面水環境質量Ⅱ級標準；對河流區段僅以入河排污口的水質監測站點（自動或人工）作為監管評價依據，不顧或放棄第一類污染物排污源的監管；對不久前曾經遭受有毒重金屬嚴重污染的飲用水水源地，只關心河水中各污染物是否達到地面水環境質量Ⅱ級標準，不管河床底泥中已存在的有毒重金屬對水生生態的污染。

3.3 將所有污染物統一實施《水環境容量總量控制》帶來的危害

籠統以《水環境總量控制》來監管所有污染物，預期將造成以下的危害：

（1）這意味著不再在企業車間廢水排出口作水質和總量的取樣監測，丟棄了“源頭排污達標監管”和“清潔生產審計”的執法武器和第一道防護線，也無從提供企業達標狀況的公眾監督信息。這為企業任意排污打開了方便之門。

（2）企圖靠《水環境容量總量控制》來倒逼企業控制、削減第一類污染物的排放，不僅難上加難、不可實現，而且由于地面水標準允許利用水體的流量稀釋擴散，大大放寬了第一類污染物的水環境允排量標準，實際上對第一類污染物任意排放打開了方便之門，造成有毒重金屬大面積超量排放。

表3 電解鉛企業車間鎘產污系數、排污系數及與GB8978-96排放標準對照

（3）使大量飲用水水源地面臨生態環境污染加重的嚴重威脅。一旦水土環境被8種重金屬污染，想修復環境、消除這種持久性污染物是十分困難的，且要付出巨大代價。

4 有毒重金屬實施《源頭總量控制》與《水環境總量控制》的實例對照

以一個實有小型河流段的飲用水水源區，存在一個年產10t電解鉛的鉛鋅冶煉企業為例（電解鉛企業排放鎘、鉛、砷三種污染物，本文僅以鎘為例），其煉鉛電解工藝產污系數、經中和法處理后的排污系數及與排放濃度標準對照見表3。

只要監管切實到位，經治理后該企業車間完全可達到鎘2.49g的排污總量進入水源地，河水中鎘的濃度僅為0.00125×10-5mgL-6。遠低于Ⅰ類水質濃度，達到該水體環境背景值的要求。可見，地面水功能水質標準僅對常規污染物適用，對第一類污染物是很不適用的。

若管理者混淆兩類性質完全不同的污染物，對此年產10t的電解鉛企業以“環境容量”總量監控鎘，即按目前Ⅱ類水質（0.005mg/L）、小型河流（年均流量為20億立方米）對應1000kg鎘允許年排量來監控，該標準超過企業允許年排量l20,000倍以上，該企業完全不必治污，直排即可。即使有一個年產1萬t的電解鉛企業，仍可直排無誤。可見依照現行的地面水功能Ⅱ類水質標準監管，極大地放寬了鎘等重金屬污染物的排出量。（與“水環境容量”相比，企業鎘等重金屬的允許年排量幾乎近於零！）

5《地面水環境質量標準》（GB3838-88）中有毒重金屬水質指標存在著“放寬允排量”和“價態轉化引發危害”的問題

5.1 GB3838-88中有毒重金屬水質指標與我國實際的環境背景值有很大差距

我國的GB3838-88《地面水環境質量標準》（表4）是在1988年頒布的。限于條件，當時沒有區分兩類污染物的概念，也沒有第一類污染物水環境背景值調查實證的基礎。因此GB3838-88中第一類污染物的水質指標僅僅是參考國外數據選定的。1988-1993年國家“七五”科技攻關環境保護項目對“環境背景值”開展了專項研究。1993年科學出版社出版《環境背景值和環境容量研究》一書，分別收集了長江源頭區河水與其他淡水［24］、金沙江水系主要支流和湖泊［25］、烏江水系原水［26］中五種“有毒重金屬”元素環境背景值研究結果（參見表5、表6、表7和表8）。

表4 GB3838-88《地面水環境質量標準》（單位：mg·L-6）

表5 長江源頭區河水與其他淡水中鎘、鉛的背景值比較（μg·L-6）

表6 金沙江水系主要支流和湖泊中原水重金屬元素環境背景值（μg·L-6）

表7 金沙江水系原水重金屬元素環境背景值（μg·L-6）

表8 烏江水系原水重金屬元素環境背景值（μg·L-6）

文獻[24]表明，長江源頭區河水與其他淡水中大多數元素背景值在10-4～10-5mg?L-6，Cd和Hg甚至在10-5～10-6mg?L-6數量級中。文獻[25]表明金沙江水系主要支流和湖泊Cd的原水量范圍為3×10-5～37×10-5mg?L-6，世界未污染淡水中溶解態Cd的原水量范圍為1-7×10-5mg?L-6，Pb的原水量范圍為84～879×10-5mg?L-6，Pb的原水量為60×10-5mg?L-6。文獻[26]表明烏江水系原水中As的原水量為38～48×10-5mg?L-6，Cd的原水量為0.6～1.4×10-5mg?L-6，Cr的原水量為38～136×10-5mg?L-6，Hg的原水量為0.6～1.9×10-5mg?L-6，Pb的原水量為33～80×10-5mg?L-6。

根據這次水環境背景值的集中研究，可得：Cd和Hg的水環境背景值約在10-5～10-6mg?L-6之間，As、Cr、Pb等的水環境背景值約在10-4～10-5mg?L-6之間。

與GB3838-88《地面水環境質量標準》Ⅱ類水第一類污染物選用的水質標準值（Cd：5×10-5mg?L-6；Hg：5×10-5mg?L-6；As 、Cr、Pb：5×10-2mg?L-6）相比，除總汞比較相近外，總砷、六價鉻、總鉛等Ⅱ類水質標準值超過實測水環境背景值100多倍，從水環境標準上大大放寬了第一類污染物允排量！可惜這些寶貴的第一類污染物水環境背景值調研成果，至今未能在《地面水環境質量標準》上得到應用和改正。

5.2 潛在的價態轉化引發危害問題

上述水環境背景值的調查還沒有反映Hg、As、Cr等重金屬在水環境中發生形態和價態的轉化，從而對水生動物和人體產生危害的問題。如金屬汞進入水環境被甲基化形成甲基汞或二甲基汞，使人體對其脂溶性增強；五價砷還原成三價砷，其毒性增強50倍；而三價鉻氧化成六價鉻毒性增強30倍等。考慮到價態轉化，對這類污染物應該制定更加嚴格的排放標準。

總的來說，目前地面水環境質量標準中第一類污染物指標急待修正，當前首要的是依靠《源頭總量控制》監管方式來控污。

6 結語

建議對有毒重金屬嚴格實施源頭總量控制。要扭轉當前我國水土重金屬污染嚴重的局面，首先應當端正環保系統的技術路線。建議在水污染控制上區分2類污染物，對有毒重金屬嚴格實施《源頭總量控制》與《水環境背景值評價控制》相結合的監管方式。

建議對現行“地面水環境質量標準”中第一類污染物指標抓緊修正。

同時建議研究建立有效的監管責任制度（包括公開監管信息與公眾參與），開展對違法行為試行司法部門“獨立刑事追責制度”的改革。

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[23]《笫一次全國污染源普查,工業產排污系數手冊》中國環境科學研究院，2008.

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[26] 烏江水系地球化學條件及元素的水環境背景值，吳正提等（貴州省環境保護研究所），國家“七五”科技攻關環境保護項目論文集，環境背景值和環境容量研究，P.64-73，科學出版社，1993。

[27] 傅國偉:防控日益嚴重的水土重金屬污染之我見,［J］．水利水電科技進展2012，32（1）

[28] 傅國偉：對“有毒重金屬”實施2種總量控制監管方式的利害分析,［J］．環境科學2012,33（12）.

[29] 傅國偉:用水水源地嚴格管理水質的對策分析―對實行嚴格水資源管理問題上的看法和建議,［J］．環境科學2013-06-55.

傅國偉，清華大學環境學院教授，主要研究領域是環境系統分析，是我國水環境系統分析和水質模擬模型構建方面著名專家。