香港吐露港地區河流水質管理效果研究

潘潤澤，張質明*，李俊奇

（1. 北京建筑大學，北京應對氣候變化研究和人才培養基地，北京 100044；2. 北京建筑大學，城市雨水系統與水環境省部共建教育部重點實驗室，北京 100044）

香港吐露港地區河流水質管理效果研究

潘潤澤1,2，張質明1*，李俊奇2

（1. 北京建筑大學，北京應對氣候變化研究和人才培養基地，北京 100044；2. 北京建筑大學，城市雨水系統與水環境省部共建教育部重點實驗室，北京 100044）

為探討香港水質管理的措施及效果，本文對香港吐露港地區5條河流10個監測點1985—2014年的地表水質數據進行分析，觀察水體整治管理前后污染物濃度的變化。結果表明：10個監測點的氨氮、BOD5、COD和TP的濃度均逐年下降，上下游共同努力，使各項污染物得到很大程度的削減，并且治理前后的濃度存在明顯統計學差異（p＜0.05），且治理之后各項污染物年均濃度趨于平穩，達到標準以內。由此可以看出，香港地區水質管理效果的顯著與其所實施的《水污染管制條例》、禽畜飼養禁制區設立與吐露港及牛尾海污水收集整體計劃密不可分。隨著國務院頒布的《水污染防治行動計劃》的施行，香港吐露港地區治理的措施可為我國現階段黑臭水體整治工作所借鑒。

河流水質管理；污染物控制；吐露港地區

引言

隨著社會經濟的快速發展和城市化進程的加快，水環境污染、水和資源短缺已成為制約經濟可持續發展的因素[1]。20世紀70年代，工業發達國家的水體污染已經很嚴重：美國、蘇聯、日本、馬來西亞等國家因城市人口的急劇膨脹、工農業的發展對河流造成了嚴重的負面影響，水域污染面積均超過40%以上[2-5]。水環境質量的持續惡化導致全球可利用水資源進一步減少，水資源供需矛盾進一步激化[6]。歐美國家在經濟高速發展之后，花費巨資治理城市污染河流，經過幾十年的治理后，許多城市河流水質才恢復正常。

我國水體污染狀況相當嚴重[6]，部分城市的飲用水安全受到嚴重威脅[7]，我國水體低于III類標準的水體所占比例超過40%[8]，盡管到2000年年底全國工業污染企業主要污染物實現了達標排放[9]，但達標仍然是低水平的，并且粗放型經濟增長方式尚未改變，工業結構造成的污染嚴重，布局不合理，城市污水的處理率總體還相當低，農業面源污染問題已變得十分嚴重。因此控制水體污染是我國水污染防治工作中的第一要務[10]。

20世紀80年代，我國香港地區河流同樣存在嚴重污染的狀況。隨后，香港地區采取了一系列措施有效地控制了水污染，這些措施包括：制定相關法律法規；積極推行1994年修改的《廢物處置條例》[12,13]；全面限制禽畜廢物的排放，并且資助有需要裝設廢物處理設施的農戶，改善廢物排放標準；配合香港全境內實行的污水收集整體計劃，在新界東部70多個無污水收集設施的鄉村和地區建立了公共污水管道，截至2005年，受惠的村屋已超過4000間[14]。

為了評估香港吐露港在水質管理措施實施前后的效果，本研究基于t檢驗法，對1985—2014年香港吐露港地區5條河流10個監測站點的多項水質指標的數據進行分析，并參照香港為吐露港地區所執行的管理措施，分析香港地區河流水質管理效果，為我國內地現階段黑臭水體整治工作提供參考。

1 區域概況和數據來源

1.1 區域概況

吐露港是香港新界一個主要的內港，位于沙田區以北、大埔區以東，呈西南-東北走向，出口處為赤門海峽，海水從此處流進香港東北面的大鵬灣。氣候屬于南亞熱帶季風氣候類型。年平均氣溫為22.8℃，最高氣溫可達33℃，6月、7月、8月三個月降雨量最多，約占全年降雨量的75%；地勢西南高東北低，入海口周圍以山地為主，高度幾乎都在500～700m，西部為大帽山，南部為獅子山，東部為馬鞍山，鄰近的山峰還有牛押山、大金鐘、鹿巢山、水牛山、雞公山等。有多條河流流向吐露港，包括沙田城門河及大埔林村河。本文研究區域為香港的吐露港及赤門地區沙田城門河的5條河流：城門河、觀音山溪、大圍明渠、小瀝源明渠、田心明渠，這5條河流匯集流入沙田海。

吐露港地區的河流水質污染物主要來自以下三方面：第一，郊區地區分布著密集的禽畜農場（豬場、雞場和其他家禽農場），其廢物經沖洗或由水道排入河流；第二，多個鄉村沒有公共污水渠道，生活污水只靠低效率的化糞池處理，或直接排入附近河流；第三，20世紀80年代，不少工業大廈及商業樓宇的污水非法接駁排污管道，使廢水排入河流而進入香港海域[14]。內地很多城市也存在與吐露港地區相似的情況，所以香港吐露港地區的治理經驗可以被當下的內地眾多濱海擁有禽畜養殖業與排水設施不完善的城市所借鑒。

1.2 吐露港水質管理措施

隨著新界的新市鎮迅速發展，工商業設施日漸增多，其中很多地區將未經處理的污水排入雨水渠系統而非污水渠，導致河流污染問題加劇。1986年，區內24%監測站的水質指數等級為“惡劣”或“極劣”，同年全區水質指標整體達標率僅為57%[14]。為解決這個問題，政府推行了多項措施削減污染：

（1）頒布《水污染管制條例》。授權政府在全港設立水質管制區，列明管理香港河溪和海水水質的基本規范，所以各水質管制區的水質指標不盡相同。為了實現水體的保育目標，水質指標是用科學的方法表達不同水質管制區所需達到的水質水平。

（2）實施污水排放牌照制度。隨著新界的新市鎮迅速發展，工商業設施日漸增多，有些樓宇非法接駁排污管渠（將未經處理的污水排入雨水管渠系統而非污水管渠），導致河溪污染問題加劇，制度規定除了排入公共污水收集系統的住宅污水外，所有工業、商業及公共機構單位在排放污水前，必須申領污水排放牌照。每個牌照均注明排污條款與章則[13]，包括污水所需的預先處理程序，同時列明排污標準。環保署則會巡查所有排污設施，以確保其遵守排污牌照的條款與章則，另外也需確保廢水處理設施的妥善運作及維修。香港環境保護署在已建立公共污水收集系統的地區亦有權要求物業業主將廢水管接駁至公共污水管道，否則對非法排放單位進行罰款。

（3）實行禽畜廢物管制計劃。新界地區內河溪污染程度并不是非常惡劣，但由于禽畜廢物隨意排放入河溪內[12]，匯入新界內灣，部分內灣（尤其是吐露港）容易出現水體富營養化和藻類大量繁殖的問題。吐露港因被陸地包圍，只有一條狹窄的水道作為出海口，潮汐難以沖刷凈化灣內聚積的污染物。20世紀80年代期間，吐露港經常出現赤潮，所以1988年香港政府開始全面禁止在禁制區范圍內飼養禽畜[13]。圖1顯示為禽畜廢物禁制區。

（4）推行污水整體收集計劃。由于很多濱海鄉村和城市沒有建立完整的污水收集與處理系統， 20世紀80年代大量生活污水未經處理直接排入河溪并匯入吐露港，導致吐露港內氨氮、BOD5、COD和TP濃度嚴重超標，為了達到既定指標而設立全港性的污水收集系統，1993年香港政府開始推行污水整體收集計劃[14]，整體收集處理污水達標后再進行排放。

1.3 水質管理效果評估方法

1.3.1 統計方法

采用SPSS19.0統計軟件進行數據分析，對管理前后的水質多年數據年均值采用回歸分析曲線估計，采用一次方檢驗、指數檢驗和Logistic檢驗，分析總體污染物濃度走勢，并對吐露港水質管理措施實施前后的各監測站數據的統計資料采用均值t檢驗，p〈0.05為有統計學差異。

1.3.2 數據情況

在研究區流域設有10個監測點，其中1個監測點設在入海口內（TR19I），觀音山溪設有1個監測點（KY1），城門河設有3個監測點（TR17、TR17L、TR19I），大圍明渠設有3個監測點（TR19、TR19A、TR19C），田心明渠設有1個監測點（TR20B），小瀝源明渠設2個監測點（TR23A、TR23L）。研究區域見圖2紅框內區域。

圖2 研究區域示意圖

研究區域河溪水質的長期檢測數據（1985—2014年）來源于香港環境保護署。選取4個有代表性的數值參數，包括氨氮、五日生化需氧量（BOD5）、化學需氧量（COD）和總磷（TP）。每個地表水質指標采樣在每年的每個月中進行一次。

2 結果與討論

2.1 結果

2.1.1 氨氮

經過分析，各監測點氨氮濃度下降趨勢明顯。1990年之前氨氮年均濃度較高，部分河流斷面呈現逐年上升趨勢，但1990年（開始實行水質管理辦法）后，濃度呈現明顯的下降趨勢，20世紀90年代前后小部分監測點呈現斷崖式下降，這與80年代末所實行的禁制區內禁止養殖禽畜有很大的關系，其他檢測點呈現出漸變式下降趨勢，如圖3所示。2000年后氨氮濃度幾乎與之前保持持平，從而證明水質管理是一項長期工作。

經過t檢驗，管理前后濃度數據存在明顯統計學差異，見表1。可以看出，所有監測點氨氮濃度的治理效果都非常明顯（所有p〈0.05），有著明顯的統計學差異，且6個監測點的t檢驗p〈0.01，這更加證明了香港政府實行的管理措施對于河流中氨氮濃度狀況改善非常有效。

圖3 氨氮年均濃度回歸分析圖（上為斷崖式下降，下為漸變式下降）

經過長時間的管理，各監測站點2009年以后氨氮濃度相比于1991年以前得到了很大程度的削減，各監測站點的年均氨氮濃度削減量也非常可觀，見表2。

所有檢測點的氨氮濃度都得到了很大程度的削減，而且由于各條河流上游的氨氮濃度削減百分比都是各條河流中最大的（其中TR17、TR19A和TR23L為上游監測點），緩解了下游水體氨氮濃度達標的壓力，使水質得到了顯著的改善，這與該地區所實行的各項水質管理措施與較少污染物排放政策密不可分。

2.1.2 BOD5

根據回歸曲線估計，各監測點BOD5濃度均呈逐年下降趨勢。一次方檢驗、指數檢驗和Logistic檢驗時間與污染物濃度曲線均成反比關系。1990年之前BOD5年均濃度有所上升，但1990年后（開始實行水質管理辦法后），濃度明顯下降，亦呈現斷崖式下降和漸變式下降兩種趨勢，如圖4所示。因禽畜廢物中含有高濃度的BOD5，所以實行禁止禽畜養殖后，多數監測站點BOD5濃度呈現出斷崖式下降的趨勢，2000年后部分監測點的 BOD5濃度雖有小范圍波動，但年濃度已經達到了禽畜廢物管制計劃所要求的50mg/L以下。進一步配合生活污水整體收集整治行動，使BOD5濃度大幅下降，趨于平穩。

表1 各監測站點氨氮濃度管理前后變化

表2 各監測站點氨氮濃度削減程度

圖4 BOD5年均濃度回歸分析圖（左為斷崖式下降，右為漸變式下降）

經過t檢驗，管理前后濃度數據存在明顯統計學差異，見表3。所有監測點的BOD5濃度的治理效果都非常明顯（所有p〈0.05），有著明顯的統計學差異，且有3個監測點的t檢驗p〈0.01，多個監測站點的濃度得到了很大程度上的改善，通過有效的管理措施使水質得到了提升，證明了香港政府實行的管理措施對于河流中BOD5濃度狀況改善非常有效，各監測站點2009年以后BOD5濃度相比于1991年以前得到了很大幅度較少，各監測站點的年均BOD5濃度得到很大程度削減，見表4。

位于各條河流上游的TR17、TR19A、TR20B和TR23L上游監測點，BOD5濃度幾乎都得到了最大程度的削減，緩解了下游水體BOD5濃度達標的壓力，使水質得到了顯著的改善，可見有效收集并處理生活污水結合禽畜廢物整治計劃使得BOD5濃度明顯改觀。

2.1.3 COD

根據回歸曲線估計，各監測點COD濃度均呈逐年下降趨勢，且幾乎所有監測點COD濃度都呈現出明顯的斷崖式下降，見圖5。一次方檢驗、指數檢驗和Logistic檢驗時間與污染物濃度曲線均成反比關系。1990年之前COD年均濃度嚴重超標，但1990年后（開始實行水質管理辦法后），濃度明顯下降，雖然部分河流的COD濃度出現波動，2000年后各監測站點COD年均濃度均已達標且保持持平。

經過t檢驗，管理前后COD濃度數據存在明顯統計學差異，見表5。所有監測點的COD濃度的治理效果都非常明顯（所有p〈0.05），存在明顯的統計學差異，且有4個監測點的t檢驗p〈0.01，且多個監測站點的COD濃度都得到了很大程度上的改善，從過量的濃度超標治理恢復到正常范圍，相比于其他污染物，COD濃度的削減程度也是最為顯著的，見表6。

表3 各監測站點BOD5濃度管理前后變化

表4各監測站點BOD5濃度削減程度

圖5 COD年均濃度回歸分析圖

除KY1監測點原本污染就不嚴重外，其他所有河流監測點COD濃度削減百分比都超過90%，位于各條河流上游的TR17、TR19A、TR20B和TR23L上游監測點，COD濃度幾乎都得到了最大程度的削減，緩解了下游水體COD濃度達標的壓力，通過上游下游共同控制污染物的排放，水質得到了顯著的改善，近30年香港地區氣候并未出現明顯變化[17]，所以有效收集并處理生活污水結合禽畜廢物整治計劃使得COD濃度大幅下降。

2.1.4 TP

根據回歸曲線估計，各監測點TP濃度均呈逐年下降趨勢，見圖6。一次方檢驗、指數檢驗和Logistic檢驗時間與污染物濃度曲線均成反比關系。1990年之前TP年均濃度存在明顯波動，但1990年后（開始實行水質管理辦法后）濃度明顯下降，因TP濃度相比于其他污染物較低，所以各監測站點均呈現出漸變式下降趨勢，2000年后各監測站點TP年均濃度均已達標且保持持平。

表5 各監測站點COD濃度管理前后變化

表6 各監測站點COD濃度削減程度

經過t檢驗，管理前后TP濃度數據存在明顯統計學差異，見表7。所有監測點的TP濃度的治理效果都非常明顯（所有p〈0.05），有著明顯的統計學差異，且有8個監測點的t檢驗p〈0.01，幾乎全部站點都體現出了極為明顯的統計學差異。這說明，通過有效的管理措施，香港政府實行的措施使TP濃度得到了很大程度的改善。

從表8不難看出，經過長時間的管理，各監測站點2009年以后TP濃度，相比于20世紀90年代以前得到了很大程度的削減，而且更加體現了源頭控制對于水體污染物濃度削減的重要性，所有位于各條河流上游的TR17、TR19A、TR20B和TR23L監測點，都是該河流TP年均濃度絕對削減量最大的監測點，這說明，有效減少上游的排放，使得下游地區的TP濃度得到了有效的改善，通過上游下游共同控制污染物的排放，河流整體水質得到改觀。

圖6 TP年均濃度回歸分析圖

2.2 討論

香港吐露港地區河流水質狀況得到如此顯著的改善與香港政府和環境保護署所實行的相關政策密不可分。香港政府所頒布的《水污染管制條例》根據各水質管制區的特質和用途[14]（即水體的主要功能，如飲用、康樂活動、灌溉等）擬定一套適合該區域的水質指標，根據吐露港地區的污染物類型，制定適合吐露港地區的水質標準與管理方法。吐露港地區多為禽畜養殖農戶與居民，禽畜養殖污水和生活污水為此地區主要水質污染物，香港環境保護署針對水體中的氨氮、BOD5、COD和TP進行管理，并規定除排入公共污水收集系統的住宅污水外，所有工業、商業及公共機構處所在排放污水前，必須申領污水排放牌照。每個牌照均注明排污條款與章則，包括污水所需預先處理程序，同時列明排污標準，也需確保廢水處理設施的妥善運作及維修，而且環境保護署會定期巡視檢查[15]。

表7 各監測站點TP濃度管理前后變化

表8 各監測站點TP濃度削減程度

設立禽畜養殖禁制區是減少水體污染的一項重要措施，禽畜養殖污水中的污染物主要為氨氮、BOD5、COD 和TP[11]。設立禁制區要求區域內完全禁止禽畜養殖與禽畜養殖污水的排放，并要求管制區和限制區內所有禽畜養殖污水都要達標排放，對于沒有達標排放能力的農戶，香港政府會提供協助，協助農戶建設禽畜污水處理設施，或對沒有建設能力而轉業的養殖戶提供一定的轉業津貼。從1988年開始實行，到1990年中期，所有農戶的禽畜養殖污水均已達標排放，河流水質達標率也由1986年的49%提升到1990年的61%。這證明，限制禽畜廢物的排放，有效降低了河流中污染物的濃度。

從檢驗結果中的回歸分析圖也可以看出，雖然水體中各項污染物濃度呈下降趨勢，但也經歷了約10年時間的小范圍波動，才達到近幾年的低濃度且趨于平穩。上游地區監測點在所在河流所有監測點內，污染物絕對削減量均處于相對更高的位置，在為下游減少污染物削減壓力的同時，配合下游的治理措施，共同努力使水質得到了很大程度的改善。根據香港河溪水質年報，吐露港地區雖然從實行禽畜廢物管理措施后，河流水質得到改善，但從1990年至1992年的這三年間，吐露港地區的河流水質達標率一直維持在60%左右[12]。1993年香港政府開始推行“吐露港及牛尾海污水收集整體計劃”，在新界東部70多個無污水收集設施的鄉村和地區建立了公共污水管道，推行污水整體收集計劃[13]。處理吐露港地區的生活污水，配合堅決執行禽畜養殖禁制區政策，使得河流中氨氮、BOD5、COD和TP的濃度進一步降低，1997年達標率上升為78%[15]，2008年達到90%[16]，2014年達到93%。結合各監測站點的各項污染物削減百分比和絕對削減量不難看出，實行源頭減排措施非常重要，通過多項措施長期有力地執行，上游地區污染物的排放得到有效的減少，從而減少了下游地區污染負荷，除幾個本身污染并不嚴重的站點外，其他監測點的各項污染物濃度都得到了至少80%以上的減少，這與有效地實行污水集中收集和禽畜廢物管制計劃有很大關系，所以不斷地改進河流整治方案，多項措施長期聯合實行，使河流水質得到明顯改善。

通過對香港吐露港地區河流管理效果的分析，所得到的經驗也可為內地所借鑒：我國很多濱海城市也存在禽畜養殖對河流的污染與排水設施不健全等問題，應加強關于河流水質污染控制政策的制定與實施效果的長期監管；在禽畜養殖管理方面，多部門應共同協調配合，禁止未經處理的污水進入河道，并對放棄禽畜養殖的農戶提供補貼。

3 結論與展望

通過諸多措施的執行與配合以及二十余年的不斷改進與努力，香港吐露港地區河流水質的達標率由1986年的49%提升到2014年的93%[17]。

本文結合香港水質管理措施的內容，通過對比吐露港地區在措施實施前后的河流水質狀況，研究水質管理措施對河流改善的作用及效果，得出如下結論：

（1）對于禽畜養殖業和鄉村生活污水處理設施的薄弱的地區，通過限制禽畜的養殖與加強污水處理措施可以有效控制水體中氨氮、BOD5、COD與TP的濃度，這對于重度污染的河流水質改善效果顯著。

（2）對于長期受到污染的河流，水質管理措施需要持續實施才能達到良好的效果，需要加大監管力度，以提高河流水質改善效率。

（3）對于受污染河流，需要上下游共同努力削減污染物的排放，同時需要上游削減更多污染物排放為下游減輕壓力，從而使河流水質得到有效改善。

我國很多濱海地區城市如廣西省很多城市、上海市和廣東省部分城市也存在禽畜養殖對河流的污染與排水設施不健全等問題。我國大部分鄉村地區也均沒有建立完備的污水收集與處理系統，許多禽畜養殖污水和生活污水未經處理便排入附近河流。通過對香港吐露港地區河流管理效果的分析，可以看出，香港地區政府所推行的水質管理措施的經驗可為內地相同情況城市及鄉村所借鑒：

（1）加強對關于河流水質污染控制政策的制定與政策實施的監管，多部門配合與長時間的努力，有效減少上游污染物的排放，對于改善水體環境必不可少。

（2）不同地區可根據情況因地制宜地制定適合該地區的水質標準。

（3）對于禽畜養殖者的管理也應進一步加強，禁止未經處理的污水進入河道可以從很大程度上緩解河流內污染物的濃度，并對放棄禽畜養殖的農戶提供一定的資金補貼。

（4）對于鄉村地區，加強排水設施的建設，全面收集并治理污水后再排放。

通過這些舉措的聯合與長期執行，可以進一步改善我國河流水質的惡化問題。

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Study on the Effects of River Water Quality Management in the Tolo Harbor of Hongkong

PAN Runze1,2, ZHANG Zhiming1*, LI Junqi2
( 1. Beijing Climate Change Response Research and Education Center, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044; 2. Key Laboratory of Urban Stormwater System and Water Environment, Ministry of Education, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044 )

To discuss the measures and effects of water quality management in Hongkong, local surface water quality data from 10 monitoring points of 5 rivers in 1985-2014 were analyzed, and the concentration changes of pollutants before and after treatment were observed. The results showed that NH3-N, BOD5, COD and TP concentration of 10 monitoring points declined year by year, and the concentration before and after the treatment existed significant difference (p〈0.05) and an average concentration of various pollutants after treatment tended to be stable within the standard. Conclusion that the effects of water quality management was significantly associated with the implementation of the water pollution control ordinance, livestock rearing prohibition area set up, the effluent collecting overall plan of Tolo Harbour and Port Shelter in Hong Kong. With the State Council promulgated the “water pollution prevention action plan”, the measures can be used for the present black and smelly water remediation work in China.

river water quality management; pollutant control; Tolo Harbor

X522

1674-6252（2017）01-0091-07

A

10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.01.091

本研究得到北京市自然科學基金青年項目（No.8154044）支持。

潘潤澤（1993—），男，北京建筑大學在讀研究生，主要從事河流污染物分析，應對氣候變化及雨水控制與管理工作，E-mail: 2315906856@qq.com。

*責任作者： 張質明（1984—），男，講師，博士，北京建筑大學碩士研究生導師，主要從事污染物控制與應對氣候變化管理研究。