“一帶一路”沿線中歐國家地表水環(huán)境污染狀況分析

馮亞坤,張 偉,3,4,左其亭,3，李佳璐，郝明輝，韓淑穎

(1.鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院,河南 鄭州 450001; 2.鄭州市水資源與水環(huán)境重點實驗室,河南 鄭州 450001;3.河南省地下水污染防治與修復(fù)重點實驗室,河南 鄭州 450001; 4.河南省水體污染防治與修復(fù)重點實驗室，河南 平頂山 467036)

位于“一帶一路”沿線的中歐國家有波蘭、捷克、斯洛伐克和匈牙利。這4個國家經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和發(fā)展模式既有共同點，又各有明顯差異：工業(yè)均較發(fā)達，采礦、冶金和機械制造等重工業(yè)占比較大，同時農(nóng)業(yè)、啤酒產(chǎn)業(yè)和林業(yè)等也在國民經(jīng)濟中占重要地位，而此類行業(yè)的發(fā)展均高度依賴于良好的水質(zhì)。以捷克為例，其最具特色的啤酒業(yè)具有較大的生產(chǎn)和消費能力，所生產(chǎn)的啤酒遠銷德國和美國等國家，而每生產(chǎn)1 L啤酒需要5 L干凈水。同時，4個國家的首都華沙、布拉格、布拉迪斯拉發(fā)和布達佩斯均依河而建(華沙位于維斯瓦河兩岸、布拉格位于伏爾塔瓦河兩岸、布拉迪斯拉發(fā)和布達佩斯位于多瑙河兩岸)，其他許多大城市也均坐落在河畔，如維斯瓦河上的克拉科夫、格但斯克等。因此，系統(tǒng)了解中歐國家地表水資源和水環(huán)境現(xiàn)狀具有重要意義，可促進自身水資源的可持續(xù)性利用、各行業(yè)發(fā)展以及“一帶一路”的建設(shè)。

目前，對“一帶一路”沿線國家水資源與水環(huán)境的研究多集中于主體水資源區(qū)劃分、自然地理特征[1-4]、水資源利用與管理[5-6]等方面，已經(jīng)確定11個水資源一級分區(qū)，也對沿線國家的自然地理特征有了較為系統(tǒng)的梳理。此外還有一些關(guān)于虛擬水、社會政策方面的研究[7-9]。關(guān)于水環(huán)境污染，尤其針對中歐國家的地表水環(huán)境研究還相對較少。水環(huán)境污染會加劇“一帶一路”沿線國家的水資源短缺矛盾，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，制約國民經(jīng)濟發(fā)展。同時，水環(huán)境污染會影響飲用水、地下水和農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，對人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。本文對中歐沿線國家的水環(huán)境污染狀況進行系統(tǒng)總結(jié)，并對未來治理的方向提出建議。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于東經(jīng)12°05′～24°09′、北緯 45°44′～54°50′之間，北部地區(qū)地勢平坦，平均海拔為173 m，其中大部分地區(qū)位于低矮的波德平原；東部地區(qū)大部分位于捷克-摩拉維亞高原，海拔較高，平均海拔可達500～600 m，而拉貝河平原和比爾盆地的海拔低于500 m；中部地區(qū)位于喀爾巴阡山脈西部，地勢最高，平均海拔超過1 000 m；南部地區(qū)地勢平坦，屬于多瑙河中游流域，80%地區(qū)的海拔不足200 m。研究區(qū)域內(nèi)主要河流有維斯瓦河、奧得河、拉貝河、伏爾塔瓦河和多瑙河等。維斯瓦河是波蘭第一長河，發(fā)源于貝斯基德山脈，長1 047 km，流域面積占波蘭國土面積的2/3，最后注入波羅的海；奧得河為國際河流，發(fā)源于捷克，流經(jīng)波蘭西北部，最后注入波羅的海；伏爾塔瓦河為捷克第一長河，長435 km，流經(jīng)捷克西部地區(qū)，在梅爾尼克附近匯入拉貝河；拉貝河是國際河流，發(fā)源于捷克-波蘭邊境的蘇臺德山脈，流經(jīng)捷克北部地區(qū)，之后進入德國；多瑙河是世界上最為國際化的河流，發(fā)源于德國西南部，從布拉迪斯拉發(fā)附近進入斯洛伐克境內(nèi)，沿斯洛伐克和匈牙利邊界向東流動，在布達佩斯北部折向南流，之后流經(jīng)匈牙利全境。研究區(qū)域及河流分布如圖1所示。

相關(guān)學(xué)者對研究區(qū)的測試指標(biāo)主要集中于氮、磷、重金屬等常規(guī)污染物以及藥物等新興污染物，而這些污染物也被認(rèn)為是影響水環(huán)境的重要污染物，屬于研究的熱點和難點。本文主要對研究區(qū)的氮、磷、重金屬以及藥物等污染物指標(biāo)進行分析。

圖1 研究區(qū)域及河流分布

2 地表水環(huán)境污染狀況

2.1 維斯瓦河流域

波蘭經(jīng)濟體制轉(zhuǎn)變后，眾多企業(yè)和工廠關(guān)閉，在此背景下，維斯瓦河的水質(zhì)從20世紀(jì)70年代開始有顯著的改善，部分污染物，如N和P的排放得到有效控制，在水體中的濃度趨于穩(wěn)定。1985—2005年，河流中COD和NH3-N濃度整體上呈下降趨勢[10]；2009—2015年，河流的平均TN排放量為 140 597 t/a，TP排放量為10 676 t/a[11]，較2009年，2015年的TN排放量下降了約20%，TP排放量下降了約26%。河流中的N、P主要來源于地下水、管網(wǎng)排水和污水處理廠，所占比例分別為40%、30%和10%。同時，河流中Hg濃度在升高。2006年7月檢測到維斯瓦潟湖鸕鶿腎臟和肝臟中Hg質(zhì)量比分別為13.1 μg/g和7.71 μg/g[12]，呈升高趨勢。由于檢測的鸕鶿主要以維斯瓦湖為棲息地，所以可以間接反映出維斯瓦河中Hg濃度也在升高。Hg有劇毒，可在人體內(nèi)累積并造成巨大傷害，如水俁病就是由Hg污染引起的，所以對維斯瓦河水體中Hg濃度的升高要有足夠的重視。

從相關(guān)數(shù)據(jù)中得知，維斯瓦河流域中N、P等的污染程度基本得到控制，但近年來由于抗生素等藥物的廣泛使用和大量排入流域環(huán)境，抗生素等新興污染物對流域水體造成的污染已不可忽視。在華沙市Czajka污水處理廠維斯瓦河排放處下游的 10 m 處檢測到呋塞米和氫氯噻嗪(心血管藥物)(2014年)，質(zhì)量濃度分別為2 670 ng/L和 1 270 ng/L[13]。在維斯瓦河上游華沙市生活用水取水處附近檢測到了阿奇霉素(抗生素)和霉酚酸(免疫抑制劑)，質(zhì)量濃度分別為53 ng/L[14]和1.5～5.5 ng/L[15]。水體中的藥物會引起較為嚴(yán)重的后果，如抗生素會引起抗生素污染，即導(dǎo)致敏感菌耐藥性的增強以及耐藥基因在環(huán)境中的擴展和演化，對其他生物也可能產(chǎn)生一定的毒性[16-19]。在城市以及大型污水處理廠下游水體中檢測到抗生素等的濃度要遠高于河流水體中的平均水平，所以生活污水等的排放是河流中抗生素等藥物[20]的主要來源。

2.2 奧得河流域

奧得河干流和支流流經(jīng)西里西亞地區(qū)，兩岸坐落有拉齊布日、弗羅茨瓦夫、什切青等重要城市。西里西亞地區(qū)屬高度污染區(qū)域，主要產(chǎn)業(yè)為煤炭開采、金屬采礦和金屬冶煉等，有許多石油煉制、鋼鐵鑄造等工礦企業(yè)。奧波萊市屬于奧得河洪泛區(qū)，2010年，在奧波萊市南部所取土壤樣品中檢測到的重金屬Zn、Cu、Cd、Pb、Cr、Hg質(zhì)量比分別為 50.51 mg/kg、17.41 mg/kg、0.09 mg/kg、9.41 mg/kg、5.36 mg/kg和0.04 mg/kg。土壤中重金屬可能會通過降雨和地表徑流等方式進入水體，從而對奧得河造成污染。Biaa Przemsza河流經(jīng)西里西亞地區(qū)，主要受重金屬污染，2014年監(jiān)測到的Pb和Cd平均質(zhì)量比分別為56.6 μg/g和1.62 μg/g[21]。上述重金屬元素在自然界中較難降解，可通過生物鏈進行富集，從而引起高血壓，甚至導(dǎo)致腎功能衰竭。該地區(qū)的重金屬污染主要由西里西亞地區(qū)石油化工等工業(yè)造成。礦化巖石的風(fēng)化會導(dǎo)致水環(huán)境中重金屬濃度升高，現(xiàn)在該地區(qū)的采礦和冶煉活動大大加快了重金屬向環(huán)境中的排放。與維斯瓦河相似，雖然經(jīng)過波蘭經(jīng)濟轉(zhuǎn)型后，西里西亞地區(qū)的采礦和冶金等工業(yè)活動有所減少，也針對重金屬污染進行了一定程度的治理，但奧得河干流及支流的重金屬濃度依然較高。工業(yè)活動中較大量的重金屬排放，以及重金屬在該地區(qū)的遷移和二次污染，可能是造成重金屬污染的原因。

過去近50年，人類活動的加劇對奧得河水環(huán)境產(chǎn)生了較大影響。2009—2015年，流域內(nèi)平均TN和TP的排放量分別達94 550 t/a和5 051 t/a[11]，2014年奧得河和奧得河潟湖存在富營養(yǎng)化，該流域中甘醇二甲醚(工業(yè)溶劑)質(zhì)量濃度較高(二甘醇二甲醚0.056 μg/L；三甘醇二甲醚0.219 μg/L，四甘醇二甲醚0.786 μg/L)。工業(yè)溶劑可通過皮膚或呼吸系統(tǒng)進入人體，從而對人體產(chǎn)生危害。奧得河中甘醇二甲醚的重要來源為萊格尼察市的污水處理廠[22]，此外靠近河流的眾多印刷廠、木材工廠以及化工企業(yè)也造成了奧得河水環(huán)境的污染，是奧得河及支流中甘醇二甲醚等有機污染物的重要來源。

2.3 拉貝河-伏爾塔瓦河流域

表1 2004—2007年比利納河重金屬含量

2.4 多瑙河流域

3 地表水環(huán)境污染的影響與未來治理對策

“一帶一路”沿線波蘭、捷克、斯洛伐克和匈牙利等4個中歐國家的水環(huán)境污染物主要有氮、磷、重金屬、多環(huán)芳烴等常規(guī)污染物，以及藥物等新興污染物。雖然部分河流(如維斯瓦河)中氮、磷污染由于經(jīng)濟轉(zhuǎn)型、工業(yè)活動等減少而得到了有效控制，但仍存在富營養(yǎng)化的風(fēng)險，奧得河流域的重金屬和有機污染物含量依然較高，所以還需要進行進一步治理。抗生素等新興污染物由于近年來大量使用抗生素，且社會以及政府環(huán)境部門等對其關(guān)注和治理的力度很低，所以其在河流中的含量正在逐年上升，對人體以及環(huán)境的危害將更加深遠，嚴(yán)重程度并不亞于氮、磷等常規(guī)污染物。水資源是工農(nóng)業(yè)發(fā)展不可或缺的基礎(chǔ)資源，保證水資源的清潔程度具有重要意義，而目前中歐4個國家地表水環(huán)境的污染會嚴(yán)重阻礙其發(fā)展，進而將對“一帶一路”倡議“五通”(政策溝通、設(shè)施聯(lián)通、貿(mào)易暢通、資金融通、民心相通)的構(gòu)建產(chǎn)生不利影響。針對中歐地區(qū)國家特點和“一帶一路”的政策需求，未來可針對以下方面進行重點治理：

a. 在水體中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量有所下降但仍存在富營養(yǎng)化風(fēng)險的基礎(chǔ)上，繼續(xù)堅持相關(guān)的政策和措施，使水體中營養(yǎng)物質(zhì)含量進一步下降，水質(zhì)持續(xù)改善。

b. 針對造成水體中重金屬污染的采礦、冶金等工業(yè)活動進一步進行治理，并對重金屬元素在水環(huán)境中的遷移和二次污染進行重點研究。

c. 有機污染物的治理比重金屬污染的治理難度更大，未來可在科學(xué)使用農(nóng)藥、化肥以及加強污染物無害化處理等方面采取有效措施。

d. 規(guī)范抗生素、免疫抑制劑等藥物的使用，并加大對大型城市生活污水以及污水處理廠處理過程中抗生素等藥物的監(jiān)測和處理力度，從源頭上減少排放到水環(huán)境中的藥物。由于抗生素等藥物屬于新興污染物，與常規(guī)污染物不同，目前對其在水體中質(zhì)量濃度的測定以及不同地區(qū)分布情況的檢測均處于初始階段，未來要加強這方面的工作，并完善相關(guān)法律。

e. 由于“一帶一路”沿線中歐4個國家中涉及多條國際河流，所以國家之間關(guān)于水環(huán)境污染治理的合作將變得尤為重要。如東南亞地區(qū)的湄公河流經(jīng)中國、老撾、緬甸等6個國家，近年來各個國家之間不斷加強河流治理的交流與合作，達成了一些有效的協(xié)議與機制。未來波蘭、捷克、斯洛伐克、匈牙利之間也應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上(如由14個國家組成的多瑙河保護國際委員會等)進一步加強國家之間環(huán)境部門的高層互訪，為跨界河流制定統(tǒng)一的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等，并協(xié)商建立關(guān)于河流污染信息的共享、溝通、反饋機制。這既可以加強對跨界河流水體污染的治理，又能促進“一帶一路”倡議“五通”的構(gòu)建。

4 結(jié) 語

“一帶一路”沿線波蘭、捷克、斯洛伐克和匈牙利4個中歐國家水環(huán)境中氮、磷、重金屬等常規(guī)污染物的污染程度近幾十年來有了一定的改善，但仍存在一定的問題，而且抗生素等新興污染物污染程度不斷加劇，已經(jīng)日漸成為另一個水環(huán)境污染重點。未來應(yīng)該鞏固好目前治理成果，使常規(guī)污染物的污染程度進一步減輕，并加強關(guān)于新興污染物監(jiān)測、研究、法律法規(guī)制定等方面的工作。國家之間還應(yīng)該針對跨界河流進行共同治理，使水環(huán)境在整個流域不斷改善，避免只對部分河段進行治理，之后卻又遭受其他河段水體污染情況的出現(xiàn)。“一帶一路”合作倡議提出時間較短，針對中歐地表水環(huán)境污染的研究還相對較少。水環(huán)境污染是“一帶一路”實施亟須解決的問題。本文對“一帶一路”沿線中歐4個國家地表水環(huán)境污染的分析涉及范圍較廣，在具體問題上的分析深度不夠，今后可針對具體的污染物進行深入研究。