天津市灰水足跡的初步評價

常雪羽

摘 要：本文應用灰水足跡概念將天津市2005—2013年間工業、生活及農業領域產生的污染物以計算稀釋這些這些污染物所需要的淡水量來進行量化，初步估計水污染程度。研究表明：①天津市2013年的灰水足跡為55.5億立方米，是水資源總量的3.8倍。②天津市灰水足跡從2008年開始逐年降低。

關鍵詞：灰水足跡；水資源；天津市

1 引言

我國一直以來高度重視水資源危機問題，在對水污染評價方面有很多重要的方法?，F如今灰水足跡的方法的應用在水污染領域的研究中有較大程度突破了[1-2]。

在2008年，灰水足跡由Hoekstra和Chapagain首次提出提出[1]。灰水足跡從水量—水質關系的角度評價水污染程度。國內外的灰水足跡研究主要集中在兩個方面，即評價農業產品的灰水足跡與評價農業產品的灰水足跡[3]。國內有研究，應用灰水足跡的評價方法估計了北京市水污染程度[3]。天津同北京相似，也屬于嚴重的資源型缺水地區。本文將采用同樣方法，評價天津市水污染程度。

2 研究方法與數據的收集

2.1 灰水足跡

灰水足跡的計算和評價，目前只要以《水足跡評價手冊》為指導，他是國際水足跡網絡出版的[1]。污染物經過稀釋，并達到水質標準所需淡水量，以此作為量化，公式如下：

其中，WFgrey用來表示灰水足跡，L則代表污染物排放負荷，Cmax是用來指代達到目前環境水質標準情況的，污染物的最高濃度，Cnat則表示受納水體的自然本體濃度。

2.2 生活和工業方面灰水足跡的計算

工業和生活領域一般在用水工程中產生的污染屬于電源污染[4]。工業和生活領域的灰水足跡采用公式（1）進行計算。對于工業領域和生活領域，化學需氧量（COD）是其中含量最多的物質[5]，所以本研究使用COD的量化作為指標計算此方面的灰水足跡的值。

2.3 農業方面灰水足跡的計算

農業方面以面源污染為主[6]。對于農業領域通常采用氮元素作為灰水足跡的衡量指標[7]，氮肥淋失率即是這類固定值。公式如下：

其中，WFagr-grey為農業領域的灰水足跡，變量Appl表示施用的化學物質量，α表示氮肥淋失率。

2.4 地區的灰水足跡

由于生活和工業的灰水足跡可以兩項可疊加。而氮元素是農業部門的指標。氮元素和COD，其中值大的指標就可以被認為是該地區的灰水足跡，公式如下：

2.5 剩余灰水足跡

一段時間t內累積的剩余灰水足跡（AWFgrey）可采用以下公式進行計算：

2.6 數據的收集

本研究的指導標準是《地表水環境質量標準基本項目標準限值》（GB 3838—2002）[8]，采用相應的水體所含物質濃度標準Cmax=0.002kg/m3。硝態氮為農業中氮肥的主要淋失主要成分[9-10]，硝酸鹽的標準濃度限值為10 mg/L為依據。Cnat常假設為0 mg/L。

《天津市環境狀況公報》[5]和《中國統計年鑒》[11]可提供2005-2013年間生活和工業發方面的處理廢水中COD的量以及氮肥施用量。由于天津屬于華北地區，所以，氮肥淋失率為年均7.4%[12]。

同時，天津市水務局《天津市水資源公報》提供了2005—2013年天津市水資源量和用水量[13]。2005—2009年天津市符合Ⅲ類以上（包括類Ⅲ類）水質標準河道水的比例數據也來自于此。

3 結果分析

3.1 天津市的灰水足跡情況

天津市2013年生活領域的灰水足跡為42.5×108m3，農業領域的灰水足跡為14.6×108m3；工業領域的灰水足跡為13×108m3。2005—2013年間，農業領域灰水足跡較為穩定；工業領域灰水足跡在2008年急劇減少；生活領域灰水足跡從2010年開始逐漸減少（圖1）。

3.2 灰水足跡、水資源與用水量

2005—2013年，天津市對應年份的水資源量遠小于灰水足跡，用水量除2012年外都大于水資源量。就2013年來說，灰水足跡為55.5億立方米，即需要55.5億立方米的淡水稀釋污染物。而全市水資源總量為14.64億立方米，入境水量為29.12億立方米，用水量為23.7560億立方米，只依靠水資源稀釋污染物比較困難。

3.3 天津水污染分析

天津市灰水足跡的趨勢是自2008年開始降低，但是該地區的地表水的水質還在惡化，并沒有好轉。符合Ⅲ類以上（包括Ⅲ類）水質標準的河道水達標率不穩定，原因是水資源量一直是小于該地區的灰水足跡的，其中的污染物不能被有效稀釋，導致每年剩余灰水足跡都為正值，剩余灰水足跡累積。

4結論和討論

研究結果表明：

（1）2013年天津市的灰水足跡為55.5億立方米，是水資源總量的3.8倍。

（2）天津市灰水足跡從2008年開始逐年降低。

（3）雖然灰水足跡在下降水體水質達標率卻下降了。

綜上所述，2012年天津市人均灰水足跡為580m3，2013年天津市人均灰水足跡為555.8m3，相對2012年有所減少，但數值仍舊較大，即水污染問題依舊嚴峻。

參考文獻

[1] Hoekstra A Y，Chapagain A K.Globalization of Water：Sharing the Planets Freshwater Resources [M].Oxford：Black-well Publishing，2008.

[2] Hoekstra A Y，Chapagain A K，Aldaya M M，et al.The water footprint Assessment Manual：Setting the Global Standand [M].London，UK：Eathscan，2011.

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[6] Novony V，Olem H.Water Quality：Prevention，Identification，and Management of Diffuse Pllution [M].New York：Van Nostrand Reinhold Company，1993.

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[10] 陳利頂，傅伯杰.農田生態系統管理與非點源污染控制[J].環境科學，2000，21（2）：98-100.

[11] 中華人民共和國國家統計局.中國統計年鑒[M].北京：中國統計出版社，2005-2013.

[12] Ju X，Xing G，Chen X，et al.Reducing environmental risk by improving N management in intensive Chinses agricultural systems [J]，PNAS，2009，106：3041-3046.

[13] 天津市水務局.北京市水資源公報[R].2005-2013.

（作者單位：天津師范大學地理與環境科學學院）