“第一類污染物”防治需求的緊迫性及其對策措施

傅國偉（清華大學環境學院，北京 100084）

“第一類污染物”防治需求的緊迫性及其對策措施

傅國偉
（清華大學環境學院，北京 100084）

“第一類污染物”是指會對人體健康產生長遠不良影響的污染物，包括8種重金屬和類金屬。已經證實，工業源重金屬超量排放嚴重，使水土及生態環境遭受到“第一類污染物”的嚴重污染，面臨的“第一類污染物”防治形勢更加緊迫。本文在重金屬污染現狀與治理需求分析的基礎上，通過長期調研，針對重點行業提出了6項綜合防治措施，建議從源頭嚴格控制排放總量，對重點企業進行監管與治理，總結與創新重金屬修復新技術等，旨在推動第一類污染物的污染防治。

第一類污染物；重金屬；污水綜合排放標準；污染防治；措施

引言

重金屬帶來的環境污染已經成為國際社會廣泛關注的環境問題之一，其環境危害的隱蔽性、嚴重性和長期性已經引起各國政府的高度重視。“第一類污染物”中重金屬種類占到一半以上，因此“第一類污染物”的污染防治工作與重金屬的消除密切相關。為了控制水污染，保護江河、湖泊、水庫和海洋等地表水以及地下水水質的良好狀態，保障人體健康，維護生態平衡，國家對水污染防治手段進行了積極地探索，特別是加強針對“第一類污染物”防治對策的實施，對于推動未來我國的水污染防治具有重大現實意義。

1　“第一類污染物”的內涵［1］

1.1“第一類污染物”名稱的由來

1988年，中國在總結世界經驗教訓的基礎上，頒布了適用于排放污水和廢水的企、事業單位的《污水綜合排放標準》（GB 8978—1988）。《標準》將排放的污染物區分為兩類，第一類污染物如表1所示的9項，此外均為第二類污染物。1996年進行修訂后又頒布了現行的《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996），該標準將第一類污染物由9項增加為11種、13項，如表2所示，可簡稱為6種重金屬（汞、鎘、鉻、鉛、鎳、銀）、2種類金屬（砷、鈹）、1種有機化學物（苯并a芘）和2種放射性（總α放射性和總β放射性）。

表1　第一類污染物最高允許排放濃度《污水綜合排放標準》（GB 8978-1988） 　單位：mg/L

表2　第一類污染物最高允許排放濃度《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996） 　單位：mg/L

1.2“第一類污染物”與“第二類污染物”的區別

GB 8978—1996中規定：第一類污染物是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2的規定。第二類污染物是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。

從排放控制要求來講，第一類污染物不允許稀釋擴散，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取樣（排污口出水量是一定的，而且很小）；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，可以說采取了“封閉零排放”原則，它與水環境上的總量達標控制要求也完全吻合。（同時，還必須對其相應的廢渣、污泥作為危險固體廢物進行封閉性處置和監管。）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，執行相應的濃度排放標準。而第二類污染物實施的是濃度控制，不能避免企業通過稀釋排放來實現達標。

可見，區分二類污染物的不同排放控制要求十分重要。如果能夠嚴格執行《污水綜合排放標準》（GB8978—1996），可以避免第一類污染物的嚴重超標。

1.3“第一類污染物”與“重金屬”的區別

“第一類污染物”中雖然包括了8種10項“重金屬和類金屬”，但并沒有包括全部的重金屬，還包括了3種非金屬。“重金屬”一般指比重大于5的金屬，約有45種之多。并非所有的重金屬元素都會對人體產生危害，有的重金屬元素還是生命活動所需的微量元素，如錳、銅、鋅。水環境中所有的重金屬超過一定濃度均會對人體產生毒害作用。籠統而言的“重金屬”不能算是“首要控制”污染物，只有表2中的8種重金屬和類金屬才是“首要控制”污染物，否則就把“源頭總量控制”的對象擴大化了。其它重金屬元素屬于第二類污染物，與常規污染物一樣可用水環境容量總量來控制（即允許利用水環境的稀釋擴散容量）。

2　“第一類污染物”行業治理需求［2-4］

2.1重金屬排放量及地區分布

根據2007年第一次全國污染源普查（是目前近期唯一綜合完整可靠的大數據資料）結果，可知重金屬的排放主要來源于工業廢水，其中5種重金屬（鉻、鉛、砷、鎘、汞）的排放量分別達1 643 418 kg、190 854 kg、184 956 kg、36 853 kg、1404 kg。各地區排放量及貢獻比見表3～表7。結果顯示，華南地區的廣東、浙江、福建、湖南和廣西5省（區）是重金屬排放的重點地區，其中湖南地區鉛、砷、鎘、汞的排放量均居全國首位。

表3　總鉻排放量地區分布

表4　鉛排放量地區分布

表5　砷排放量地區分布

表6　鎘排放量地區分布

表7　汞排放量地區分布

2.2重金屬行業貢獻分布

統計分析重金屬排放量居前幾位的行業有金屬制品業、皮革及其制品業、有色金屬冶煉及壓延加工業、化學原料及制品業、有色金屬礦采選業（表8），這些行業排放的重金屬量累計占到全國重金屬排放總量的96.3%，排放企業數累計占到18.3%，可見，重金屬排放的行業分布十分集中。其中，“有色金屬冶煉及壓延加工業”與“化學原料及制品業”的工業產值占比高于其他行業；“金屬制品業”與“皮革及其制品業”的億元重金屬排放量特別高，付出的環境代價特別大。

表8　重金屬排放量行業分布

3　“第一類污染物”污染現狀

重金屬污染與其他有機化合物的污染不同。不少有機化合物可以通過自然界本身物理的、化學的或生物的凈化，使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性，很難在環境中降解。目前我國在重金屬的開采、冶煉、加工及使用過程中，或多或少地造成重金屬進入大氣、水、土壤當中，從而引起嚴重的環境污染。隨廢水排出的重金屬，即使濃度很小，也可在藻類和底泥中富集，從而被魚和貝類體表吸附，產生食物鏈濃縮，從而造成公害。這些重金屬通過食物鏈進入人體后，會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒及嚴重的社會影響。

3.1水體中重金屬污染現狀［5-8］

我國在量大面廣的常規污染物（或稱“第二類污染物”）的控制上做出了很多的努力，也取得了一定的成效，但江河湖海水體中的“第一類污染物”污染問題已非常嚴重。《2009年中國海洋環境質量公報》指出，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已受到嚴重污染，其沉積物和底棲生物中有毒重金屬含量超環境背景值嚴重，如遼東灣沉積物中的鉛、鎘、銀和汞含量已達中度富集污染程度。王海東等［8］指出我國江河湖庫底質的重金屬污染率高達80.1%。顧莉等提出江蘇近海域水環境中鉛、汞含量超海水Ⅱ類標準，鉛超標率達41.5%，最大超標倍數為5.38倍；汞超標率為17.1%，最大超標倍數為2.7倍。湖南有的河流水體當中的鎘濃度已超Ⅴ類水質標準，既喪失了使用功能，又會對下游水體造成污染。這些現象足以證明陸域源頭未得到控制，人為超量排放了大量有毒重金屬，導致近岸水域生態風險升高，水產品質量下降。

3.2土壤中重金屬污染現狀［9-14］

2006年環保部抽測了3.6萬hm2農田土壤中的重金屬，超標率達12.1%；2007年對全國六大地區縣以上170多個大米樣品進行了調查，結果顯示有10%的市場大米鎘超標；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值，超標率分別為95.8%、68.8% 和95.8%；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。2011年環保部組織的全國土壤污染調查數據顯示：全國受重金屬污染的耕地有1.5億畝，約占總耕地的十分之一，也足以證明農田灌溉水域及其企業陸域源頭未得到控制，人為超量排放了大量第一類污染，導致土壤重金屬污染堪憂。

4　“第一類污染物”防治形勢及應對措施

4.1污染防治的現狀和難點

2011年2月國務院正式批復實施《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》［15］，《規劃》遵循源頭預防、過程阻斷、清潔生產、末端治理的全過程綜合防控理念，明確了重金屬污染防治的目標，即到2015年，建立起比較完善的重金屬污染防治體系、事故應急體系和環境與健康風險評估體系，解決一批損害群眾健康的突出問題；進一步優化重金屬相關產業結構，基本遏制住突發性重金屬污染事件高發態勢；規劃目標是：重點區域重點重金屬污染物排放量比2007年減少15%，非重點區域重點重金屬污染物排放量不超過2007年水平。采礦、冶煉、鉛蓄電池、皮革及其制品、化學原料及其制品五大行業成為重金屬污染防治的重點行業，未來5年，中央財政將以百億元為單位增加對重金屬污染防治的投資。

我國對有毒重金屬的防控、監管路線和對策措施及其體制還不完善，要達到“十二五”《規劃》的原定目標還缺少企業源頭監測和監管系統及其制度的建設配合，實施存在的困難不少。目前我國重金屬污染仍然存在源頭排放嚴重問題，同時已出現了由工業向農業轉移、城區向農村轉移、地表向地下轉移、上游向下游轉移、水土污染向生態系統和食物鏈轉移積累的變化。對重金屬污染防治技術的研究主要停留在單項技術上，大部分尚處于研究試驗，缺乏技術的集成配套，經濟性不高，操作性不強，適用范圍受限；在修復方面尚未找到適合我國國情的、可復制、易推廣、適合大規模農田治理的成熟綜合技術措施，并且缺乏相應的政策配套。可見，我國“第一類污染物”污染防治的需求和系統科學性要求也越來越高。

4.2企業防控對策和措施［16-20］

“第一類污染物”的防治工作必然是一項復雜的系統工程。經過幾年的調研，筆者認為，對重點區、重點行業和重點企業應構建以下6項綜合控制對策與措施：

4.2.1切實實施“源頭排放總量”與“水環境背景值”（濃度）雙重控制［16-23］

首要的是糾正一些地方規劃管理者及新建項目環評人員模糊和混淆兩類污染物的不同監管方式及排放標準，籠統以“水環境質量控制”來監管，丟棄了企業源頭對“第一類污染物”的監管。必須對相關企業在企業車間實施“第一類污染物”源頭排放總量的達標控制（指排水量及其水質濃度均限值的總量達標），嚴管排污者“低濃度大量排污”的行為！

同時，在水環境質量上，應當實施當地現實的“水環境背景值”為界來控制水質，并以此來規劃管理檢驗整個控制區（或控制單元）的第一類污染物水上排放總量。 而目前的“地面水環境質量標準”（GB3838—88）中的第一類污染物與“水環境背景值”有相當大差距，亟需修正。在“地面水環境質量標準”（GB3838—88）未修訂前，主要依賴于上述源頭總量達標控制。

4.2.2監管與治理相關企業

根據《第一次全國污染源普查工業污染源產排污系數手冊》［4］中的相關行業、企業、產品、原料的類別及其所產排的水量5種有毒重金屬資料，匯總統計后見表9。此表便于國家和地方專職環保監管員和治理員從《手冊》查找其車間工業廢水排放量、污染物產生量、末端治污方法及其達標排出量的基本信息依據（表10）。

4.2.3相關企業設置標準化在線監測設施

根據已有水質監測站的水質自動采樣器、自動在線監測儀等設備，研發設計既科學又能防止偷排虛報的標準化在線監測設施。相關企業建設標準化在線監測設施是對“第一類污染物”實行有效監管的關鍵措施，地方環保部門應給予支持和指導，由此才能切實糾正目前監管上的偏誤，保證監測信息的可靠性。

4.2.4構建企業監控管理制度

地方工業企業排放“第一類污染物”的監控管理制度，應遵循環保部公布的管理三原則，即守法執法、違法追責、公布信息大眾共管，并且以信息管理為基礎，具體的監管框架是：①建立定期上報相關車間排污口信息制度，包括實測的廢水排放量、污染物濃度及產排污系數；相應企業城區、車間、監測站監管責任人的簽字等。②構建由國家和地方專職環保監管員對相關企業車間排污口排污狀況作規范化綜合評估的制度，綜合評估可包括：達標可信性、超標的清潔生產審計、污染評估及處罰規制等。評估的目的在于切實依法司法、避免“通報了事”，保證盡職盡責。綜合評估結果定期公布于眾，發動群眾共同監管。

4.2.5集成廢水處理與回用技術［24］

國內外常見的重金屬廢水處理技術有化學沉淀、萃取、吸附、離子交換等，并已廣泛應用于重金屬廢水的常規處理中。隨著環境科技的發展與應用，新型的重金屬廢水處理與回用技術尚在研發中，如生物技術、納米復合材料技術、高分子螯合劑的應用、離子交換纖維處理技術、EDI（電去離子）技術及電吸附脫鹽技術等。但上述物理化學方法處理第一類污染廢水尚存在以下問題：廢水處理深度較低，往往達不到重金屬廢水排放標準及部分發達地區的地方標準，且回用率不高，一般在50%以下；膜分離、蒸發濃縮等深度處理技術雖然處理效果較為理想，但投資較大，操作成本偏高，推廣應用存在較大難度，而且也難于分離回收、循環利用；處理過程中又因其產生沉渣和危險廢棄物而引起“二次污染”問題。

表9　五種有毒重金屬與相關行業企業關聯匯總表（示意）

表10　皮革鞣制加工行業產排污系數表

清潔生產是防治重金屬污染的根本出路和最佳途徑。在《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》中已指出：對污染嚴重的行業，僅僅靠末端治理具有很大的局限性，清潔生產作為一種全新的創造性思想，是防治重金屬污染的根本出路和最佳途徑。國家頒發的《工業清潔生產推行“十二五”規劃》中對清潔生產推行的具體操作做出了規劃，包括重金屬污染物削減技術和有毒有害原料（產品）替代。中國環境科學研究院針對電解錳行業的實際需求按照“源頭控制、過程減排、末端循環”清潔生產原則開發了電解錳行業工業廢水源削減成套技術。首先對電解錳廢水進行“五次減量”：即通過陰極板出槽挾帶液刷收分別削減電解出槽挾帶液70%、鈍化出槽挾帶液70%、通過硫酸銨智能識別及干法去除削減硫酸銨結晶98%、通過高效逆流針噴清洗削減清洗廢水80%、通過滾刷酸洗閉路循環實現酸洗槽出槽挾帶液削減100%；再進行“三次循環”：即硫酸銨結晶全部回收利用、廢水中的Cr（VI）經離子交換回收99.7%后循環利用到鈍化工藝、經減量和除鉻后的含高錳濃度、氨氮廢水循環利用到生產工藝中。該技術突破了電解錳企業廢水全過程控制污染點位多、污染源三維移動、相互之間間距長且在高程上分布發散、學科跨度大、工藝環節多等集成技術難點，真正實現電解錳生產廢水零排放，從根本上解決了目前電解錳廢水處理存在的不能穩定達標、鉻渣二次污染隱患、氨氮未有效處理和資源嚴重浪費的問題，從源頭防止了重大污染事件的發生，是一個值得推廣應用的研發實例。

4.2.6創新土壤修復技術

“第一類污染物”污染的土壤修復，既涉及從排污源頭至土壤的系統防治，又涉及土壤本身及其植物系統的修復與防護問題。土壤及其植物的治理與防護則涉及：重金屬污染土壤固化或穩定化，土壤的淋洗修復，植物修復，微生物修復，土壤的聯合修復等技術。

2015年，由中國地質調查局地質科學院資源所承擔的“EK-SS技術聯合修復多重金屬復合污染場地典型示范研究”取得突破性進展。該項目以湘江流域Cd、Hg 和Pb等多種重金屬復合污染場地為對象，開展了復合重金屬污染土壤的電動修復技術（EK-SS）研究。研制的土壤重金屬活化劑能在不破壞土壤結構的前提下，使土壤重金屬大量活化進入水溶液中，并將實驗土壤的電阻從15000 Ω最低降至15Ω左右，使重金屬的去除更加容易，大大降低了修復成本，縮短了修復時間，提高了修復效率。中山大學環境科學與工程學院、廣東省環境污染控制與修復技術重點實驗室針對廣東韶關大寶山礦區開展了多年修復工作，對大寶山礦區周邊重金屬污染進行了污染土壤基質改良實驗、化學—微生物—植物聯合修復實驗。同濟大學污染控制國家重點實驗室研發的鐵基納米材料及其制備技術能富集分離回收砷、鎘等滲入土壤的重金屬殘留，還能把這些有毒物質變成可利用的資源［25］。

5　結語

“第一類污染物”即汞、鎘、鉻、鉛、鎳、銀6種重金屬，砷、鈹2種類金屬再加苯并a芘有機化學物和總α、總β2種放射性，它不同于一般的“第二類污染物”，既是世界公認的有毒致癌物，也是我國GB 8978-1996《污水綜合排放標準》中所規定的企業車間“源頭總量控制”的嚴控對象。防治“第一類污染物”既是關系廣大民眾與子孫后代的健康大事，也是一項復雜的環保系統工程。從政府的政策與規劃、企業的生產與監控、環保的監管與評估、防治工程的推廣與改進、公眾的監督與申報、獨立的司法執法等各方面幾乎是缺一不可的。本文僅就近期的關鍵方向與技術上作了一些探討與論述，相信通過各方的共同合作，必然能夠取得重大的治污推動力，分別、分段防治第一類污染物的污染問題。

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Urgent Demands for Pollution Prevention of the First Kinds of Pollutants and the Countermeasures in China

FU Guowei
（School of Environment， Tsinghua University， Beijing 100084）

The first kinds of pollutants refer to those contaminants having long-term adverse impacts on human health，including eight kinds of heavy metals and metalloids.It has been confirmed that industrial sources discharged alarge quantity of heavy metals， resulting in soils， water and ecological environment being seriously contaminated. The situation for heavy metals pollution prevention and control is seriously urgent. Based on current situation of heavy metals pollution and its governance needs analysis， and after a long-term investigation， this paper raised six comprehensive control measures for key industries. It suggests that strictly controlling the total emissions from the source， exercising supervision to key enterprises，summarizing and innovating new technologies for heavy metals pollution renovation， etc. It is aiming at promoting the pollution prevention of the first kinds of pollutants.

the first kinds of pollutants； heavy metals； integrated wastewater discharge standard； pollution control； measures

X592；TU982.2

1674-6252（2016）04-0015-06

A

10.16868/j.cnki.1674-6252.2016.04.015

傅國偉（1933—），男，清華大學環境學院教授，主要研究領域為環境系統分析，E-mail：fugw@tsinghua.edu.cn。