城市水環境承載力分析和水污染物削減對策研究

劉秀芬，楊漢杰，李 穎，胡浩鋒

(1.廣州市環境技術中心，廣東 廣州 510240；2.生態環境部華南環境科學研究所，廣東 廣州 510655；3.生態環境部珠江流域南海海域生態環境監督管理局生態環境監測與科學研究中心，廣東 廣州 510610)

1 引言

水環境承載力大致分為兩類，廣義水環境承載力是指以可持續發展為原則，以維護生態環境良性發展為條件，在水資源得到合理的開發利用下，能支持該地區人口增長與經濟發展的最大能力[1]，主要指能承受的社會經濟發展的最大能力；狹義水環境承載力是指水體在滿足人類社會和生態環境用水功能、水環境功能不朝惡性方向轉變的前提下所能容納的各種污染物的閾值[2，3]，主要強調水體的納污能力。

《資源環境承載能力監測預警技術方法(試行)》明確了資源環境承載能力等基本概念，提出了資源環境承載能力監測預警的指標體系、指標算法與參考閾值、集成方法與類型劃分、超載成因解析及政策預研分析方法等技術要點，為開展資源環境承載能力評價提供了技術指南。城市地表水環境系統對經濟社會活動產生的各類水污染物具有一定的承受與自凈能力，開展城市水環境承載力分析評價，進而對水環境承載狀態進行判定，為進一步加強水污染防治工作、實現水環境質量的持續改善提供理論依據和決策建議。

2 指標體系

文中從水環境質量狀況出發，根據水環境質量狀況的主要監測指標與水環境質量目標標準限值相對比，用“水污染物濃度超標指數”表征水環境承載能力。選取《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中的溶解氧、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量、化學需氧量、氨氮、總磷6項有機污染水質監測指標，依據水環境質量目標，計算污染物濃度超標指數，用以分析評價水環境承載能力。地表水各評價水質指標標準限值見表1。

表1 地表水評價水質指標標準限值 mg/L

3 研究概況

3.1 河流斷面概況

文中選取2020年某地6個轄區18個監測斷面進行水環境承載力評價分析，各斷面水質年均濃度監測值采用2020年數據，污染源等數據采用2019年數據。監測斷面的基本情況見表2。

表2 2020年監測斷面水質基本狀況 mg/L

3.2 各污染物來源分析

文中河流監測斷面污染源包括城鎮生活污染、工業污染、農業源污染等。而2012～2019年化學需氧量及氨氮排放量增速情況見圖1、圖2。2012～2019年化學需氧量和氨氮的排放量總體上呈減少的趨勢，城鎮生活源化學需氧量和氨氮排放量的變化不大，工業源化學需氧量和氨氮排放量明顯降低，農業源化學需氧量和氨氮排放量呈現在2012～2014年逐年增加，2012～2019年則呈逐漸減少的趨勢。

圖1 2012～2019年各污染源化學需氧量增速變化趨勢

圖2 2012～2019年各污染源氨氮增速變化趨勢

隨著經濟水平的提高，人口增多，城鎮生活污染物排放量雖然總體上呈減少的趨勢，但相較其他污染源占比越來越大，水環境治理依然面臨不少問題和挑戰。

4 研究方法

4.1 單項水污染物濃度超標指數

以河流各監測斷面主要污染物年均濃度與該項污染物水質目標下水質標準限值的差值作為水污染物超標量。標準限值采用2020年各監測斷面水質目標中確定的各類水污染物濃度的水質標準限值。計算公式如下：

(1)

(2)

(3)

式(1)～(3)中，R水ijk表示第j個轄區第k個斷面第i項水污染物濃度的超標指數，Cijk表示第j個轄區第k個斷面第i項水污染物的年均濃度監測值，Sik表示第k個斷面第i項水污染物的水質標準限值；式(3)中，R水ij表示第j個轄區第i項水污染物濃度的超標指數。i表示污染物，分別對應溶解氧、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量、化學需氧量、氨氮、總磷；j表示轄區；k表示某一監測斷面，k=1,2,…，Nj，Nj表示第j個轄區內監測斷面個數。

4.2 水污染物濃度超標指數

通過單項水污染物濃度超標指數計算水污染物濃度超標指數，公式如下：

(4)

(5)

式(4)中，R水jk表示第j個轄區第k個斷面的水污染物濃度超標指數；式(5)中，R水j為第個轄區的水污染物濃度超標指數。

根據水污染物濃度超標指數，將評價結果劃分為污染物濃度超標、接近超標和未超標3種類型。水污染物濃度超標指數越小，表明該區域水環境系統對社會經濟系統的支撐能力越強。通常，當Rj>0時，污染物濃度處于超標狀態；當Rj介于-0.2～0時，污染物濃度處于接近超標狀態；當Rj<-0.2時，污染物濃度處于未超標狀態。Rj數值越小，水環境質量越好，進一步接納污染物的能力越強。

5 研究結論

該地6個轄區的水污染濃度超標指數處于超標狀態的斷面分別為：斷面5(溶解氧)、斷面12(氨氮、總磷)。根據水環境承載力評價結果，其中有轄區A處于超標狀態，轄區F處于接近超標狀態，轄區B、C、D、E處于未超標狀態。各斷面水污染物濃度超標指數見表3，各轄區水污染物濃度超標指數見表4。

表3 2020年各斷面水污染濃度超標指數 mg/L

表4 2020年各區水污染濃度超標指數 mg/L

6 對策與建議

根據對該地2020年6個轄區18個斷面水質狀況評價情況，水污染濃度超標的河流斷面分別為斷面5(溶解氧)、斷面12(氨氮、總磷)。該地需要進行水污染削減的主要流域為河段5和干流1。針對河段5和干流1流域提出了水污染物削減建議：

6.1 優先推進重點流域水污染物削減工作

優先推進河段5和干流1等重點流域的水污染物削減工作，建議從環保設施建設、源頭污染治理、推進河道綜合整治等方面開展，促進斷面水質持續改善。

6.1.1 加快完善環保設施建設

以流域為體系，全面梳理污水、雨水兩套系統問題，補齊源頭截污、雨污分流的短板；加快推進流域內排水單元達標項目建設以及大型合流渠箱清污分流，打開合流截污閘，恢復排水通道，查找濃度低的截污片區并重點突破，優先開展清污分流；對部分進水濃度低的污水處理廠查找原因，排查已建管網錯接、混排、滲漏情況，實施剝離清水改造，修復重大滲漏節點，疏通堵塞管道，對高程不匹配或能力不匹配的管段增加有壓管道銜接；推進污水管網接駁工程，激活“僵尸管”，打通“斷頭管”，修復破損管網，真正實現污水進管，充分發揮污水處理廠治污效能；推進重污染流域污水提質增效工作，重點提高流域河段5和干流1污水處理廠的進水濃度。

6.1.2 推進源頭污染治理工作

加強重污染企業管控，杜絕污染物超量超標排放；強化聯合執法、交叉執法，嚴厲打擊偷排漏排行為；優先推進企業清污分流改造，規范排污口設置。開展“散亂污”清理和生活垃圾清理專項行動，對各類破壞生態環境的“無證無照”的企業開展整治；加大流域內環境衛生清理整治，改善各轄區內環境衛生狀況，全面淘汰不符合要求的生活垃圾收集點，確保環境衛生干凈整潔，無積存垃圾、無衛生死角。

6.1.3 整治重污染河段，推進河涌生態修復

通過控源截污、內源控制、水生態修復等整治措施，全面提升城市水體的水環境質量；以“枯水期污水無直排”為原則，全面整治污水直排口。開展河道底泥清淤，有效控制內源污染。以改善水質為核心，推進河涌生態修復，重建河涌好氧自凈生態體系，從根本上改善河涌水質和自凈能力。

6.2 加強跨界河流斷面污染通量貢獻率研究

在水文、水質與污染通量系統觀測的基礎上，結合社會經濟與污染源調查數據，核算該地市外來水污染通量及內河涌排水污染通量占比情況，定量評估外地等來水以及本地排水污染負荷貢獻，厘清各方責任，切實推動各地推進水環境綜合治理工作，保障該轄區內各斷面水質的提升。

6.3 建立水環境承載能力監測預警機制

推動水環境承載能力監測預警工作規范化、常態化、制度化，實行定期監測、定期評估、定期預警，為水環境治理工作提供有益參考，為生態文明建設目標評價考核、政府績效考核、自然資源資產核算和綠色國民經濟核算等方面發揮基礎性作用。