國內(nèi)外入河排污口管理研究進展

柴 潔

(重慶市勘測院航測遙感所，重慶 400020)

隨著經(jīng)濟快速增長，資源能源等消耗大幅度增加，污染物排放強度加大，部分流域入河污染負(fù)荷遠(yuǎn)超過其環(huán)境容量，導(dǎo)致河道污染嚴(yán)重。入河排污口是指直接或者通過溝、渠、管道等設(shè)施向江河、湖泊排放污水的排污口。從整個水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測來看，入河排污口是污染物從產(chǎn)生源頭流入地表水體的主要途徑，是陸域污染源進入河流、湖泊、水庫等水域的通道。因此，對入河排污口進行有效監(jiān)控、管理，建立污染源、入河排污口、地表水環(huán)境質(zhì)量之間的響應(yīng)關(guān)系，完善整個水環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，是保護地表水環(huán)境至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

1 國內(nèi)外入河排污口管理法規(guī)政策

美國1970年制訂了廢物排放許可證計劃(Refuse Act Permit Program，RAPP);1977年美國以名為《清潔水法》(Clean Water Act)的修正案對1972年聯(lián)邦水污染控制法再次修訂，它制定了控制美國污水排放的基本法規(guī);20世紀(jì)60—70年代推行“污染物排放削減計劃”(National Pollutant Discharge Elimination System，NPDES)基本控制了工業(yè)和市政產(chǎn)生的點源污染問題，隨后發(fā)現(xiàn)非點源污染是導(dǎo)致河流、湖泊、河口地區(qū)、濕地、地下水污染的主要原因，因此推廣“最大日負(fù)荷總量”(Total Maximum Daily Loads，TMDL)計劃，對 Christina River、Lower Cuyahoga River、Los Angeles River Watershed、Chester Creek等21個河流湖泊實施;幾十年來，美國對入河排污口管理頒布的法規(guī)日趨完善，如《安全飲用水法》、《公眾參與政策》、水質(zhì)管理規(guī)劃、非點源控制計劃、“社區(qū)知情權(quán)”方案等均涉及對入河排污口管理的相關(guān)規(guī)定?，F(xiàn)在，工業(yè)廢水均需處理去除污水中不溶解的污染物和寄生蟲卵、將各種復(fù)雜的有機物氧化降解為簡單的物質(zhì)，達到嚴(yán)格的水質(zhì)、水溫、供氧量等要求后才允許排放入河。

歐洲共同體在1970年就開始通過立法保護河川水源并制定了嚴(yán)格的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);到1990年，歐洲通過“嚴(yán)格規(guī)范市區(qū)及郊區(qū)廢水處理”和“嚴(yán)格規(guī)范農(nóng)業(yè)硝酸鈉使用”的兩項立法，并制定嚴(yán)格的制度治理河川污染，保護地面水、地下水及河水、海水等所有水源;到1993年歐盟正式成立后，依據(jù)污染綜合防治指令(International Plant Protection Convention，IPPC)和水政策行動框架指令，制定了諸多環(huán)境指令，如飲用水水質(zhì)指令、城鎮(zhèn)污水處理指令、危險物質(zhì)指令等均涉及對污染物排放的規(guī)定;此后，歐盟根據(jù)IPPC指令建立起涉及若干污染行業(yè)一體化的工業(yè)污染防治系統(tǒng)，以防止或減少企業(yè)向水體排放污染物;歐盟還推廣最佳可行技術(shù)(best available techniques)等認(rèn)可制度，要求成員國對特定工業(yè)(能源工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等)和特定污染物(有機鹵化物、生物累積性有機毒物、氰化物、金屬、砷等)制定排放限值;2000年制定了共同體水政策行動框架(water framework directive)，簡稱水框架指令，將環(huán)境質(zhì)量管理和排放管理相結(jié)合來進行污染預(yù)防和控制，建立水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和排放標(biāo)準(zhǔn)體系。

英國1989年《水法》將地方水務(wù)局轉(zhuǎn)制成為供排水公司，負(fù)責(zé)地區(qū)供排水業(yè)務(wù)，授權(quán)國家河流管理局進行環(huán)境監(jiān)管;1991年，《水工業(yè)法》重新確定了它的權(quán)力和職責(zé)，《水資源法》規(guī)定了水質(zhì)的分類和目標(biāo)，《土地排水法》將地方當(dāng)局內(nèi)部排水權(quán)轉(zhuǎn)移至國家河流管理局;1995年《環(huán)境法》規(guī)定由國家環(huán)境署發(fā)放排污許可證，實行污水排放和河流水質(zhì)控制。

日本相應(yīng)的法律、法規(guī)相當(dāng)完善。19世紀(jì)的《河川法》是日本水法體系中最基本的立法，以流域為單元對河流的入河排污口進行綜合管理解決了跨行政區(qū)域的流域水污染防治與治理的難題，流域水污染不受行政轄區(qū)界限的限制;20世紀(jì)50年代制定《工業(yè)用水法》、《上水道法》、《下水道法》、《特定多功能水庫法》;20世紀(jì)60年代制定《水資源開發(fā)促進法》，《公害對策基本法》確定了水質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn);1970年制定了《水污染防治法》;1973年頒布《瀨戶內(nèi)海環(huán)境保護特別措施法》;1993年《環(huán)境基本法》等法律的出臺，形成了水染防治立法的有機體系。全國城市工業(yè)和生活污水執(zhí)行嚴(yán)格的排污標(biāo)準(zhǔn)和法律管制，處理率都在98%以上。

我國在1989年發(fā)布的《飲用水水源保護區(qū)污染防治管理》中規(guī)定:一級保護區(qū)內(nèi)禁止向水域排放污水，已設(shè)置的排污口必須拆除;二級保護區(qū)內(nèi)原有排污口必須削減污水排放量，保證保護區(qū)內(nèi)水質(zhì)滿足規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2002年《中華人民共和國水法》確立了江河、湖泊的水功能區(qū)劃制度及排污口管理制度，提出了飲用水水源地的保護、水功能區(qū)劃、入河排污口的監(jiān)督管理3個基本管理制度。2003年《水功能區(qū)管理辦法》規(guī)定按照水功能區(qū)的需求確定保護目標(biāo)，調(diào)查全國入河排污口實施普查登記管理，了解入河排污口的基本情況，核定水域納污能力。2004年《入河排污口監(jiān)督管理辦法》規(guī)定了在運河、渠道、水庫、江河、湖泊等水域新建、改建或擴大排污口，以及對排污口使用的監(jiān)督管理辦法;規(guī)定了排污口設(shè)置審批制度、已設(shè)排污口登記制度、飲用水水源保護區(qū)內(nèi)已設(shè)排污口的管理制度、入河排污口檔案和統(tǒng)計制度、監(jiān)督檢查制度等;對入河排污口監(jiān)督管理制度與環(huán)境影響評價制度、取水許可制度、河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目管理制度的銜接均有明確規(guī)定。2005年發(fā)布《關(guān)于加強入河排污口監(jiān)督管理工作的通知》，按照水利部統(tǒng)一部署安排，啟動七大流域入河排污口普查登記工作。長江流域水資源保護局修改了《入河排污口辦事指南》，出臺入河排污口驗收辦法，建立流域、省、市、縣四級入河排污口統(tǒng)計制度和年報制度，開展流域入河排污口優(yōu)化布局規(guī)劃工作?！堕L江片水資源保護規(guī)劃》及《長江片水功能區(qū)劃》實現(xiàn)了規(guī)劃水質(zhì)及總量管理目標(biāo)，指出落實入河污染物控制量及削減量等指標(biāo)，是對入河排污口有效的監(jiān)督管理規(guī)劃及區(qū)劃實施的重要保障［1］。黃河流域?qū)⑷牒优盼劭诒O(jiān)督管理納入法制化、規(guī)范化、制度化的軌道;2008年，黃河流域水資源保護局進行了流域入河排污口監(jiān)督管理權(quán)限的劃分，完善入河排污口審批許可制度、審批程序，制定了辦事指南及程序圖，加強干流重點入河排污口管理。珠江流域水資源保護局完成《珠江流域(片)入河排污口監(jiān)督管理辦法實施細(xì)則》，明確入河排污口分級管理權(quán)限，推動入河排污口監(jiān)督管理;2011年出臺了《入河排放口管理技術(shù)導(dǎo)則》(SL532—2011)，標(biāo)志著入河排污口的各項管理體系基本形成。

2 國內(nèi)外入河排污口管理模型運用

美國環(huán)境保護署為實施TMDL計劃、污染負(fù)荷分配及流域保護規(guī)劃，提出了TMDL模型工具箱，集數(shù)學(xué)模型、模型工具和數(shù)據(jù)庫為一體，可進行地表水環(huán)境(河流、港灣、湖泊、河口和近海岸區(qū)域等)的物質(zhì)輸移和水質(zhì)過程的靜態(tài)和動態(tài)模擬，它包含如下模型:評價模型有WRDB(水資源數(shù)據(jù)庫)、WCS(流域特征系統(tǒng))、WCS(沉淀物工具)、WCS(汞模型)、WCS LSPC(基于C++的負(fù)荷模擬程序);流域模型有LSPC、WAM View(流域評價模型)、SWMM(暴雨徑流管理模型);匯流模型有QUAL2K(河流水質(zhì)模型)、CONCEPTS(海峽演變和污染物擴散系統(tǒng))、EFDC(環(huán)境流體動力學(xué)程序)、WASP(水質(zhì)分析模擬程序)。TMDL計劃方案的模型模擬相關(guān)研究不斷開展:French等建立模擬氮輸移轉(zhuǎn)化模型，指出采用適當(dāng)?shù)哪Ｐ湍M污染物在水體中的變化過程是實施TMDL計劃的關(guān)鍵;Joseph等指出目前大部分的TMDL實施所選用的模型不能最有效地體現(xiàn)模擬效果，提出了計算水域的TMDL時選取模型的主要原則:將管理目標(biāo)、地形特征等資料作為主要因素，建立了TMDL水污染控制計劃方案模型選取、模擬預(yù)測的理論框架。

國外許多學(xué)者將模型技術(shù)運用于入河排污口管理研究:Sharon采用MODSIM水量計算模型和HEC－5Q水質(zhì)計算模型，評價克拉馬斯河干流部分排污管理的方案［2］;Kang等［3］描述了南朝鮮馬山灣的水下排水口的位置等特征，并進行了近岸海域周圍水體對排污口排放的廢水的初始稀釋作用的研究，并與Proni對邁阿密排污口的研究和1996年Jirka提出的CORMIX(混合區(qū)域模型)的預(yù)測結(jié)果作了對比;Niksokhan等［4］利用隨機沖突決議模型進行了河流系統(tǒng)的污染物排放許可證制度的研究;Nandalal開發(fā)了經(jīng)典隨機動態(tài)規(guī)劃模型(SDP)計算各個排污口的最佳排放量;Fontane等［5］將 WESTEX水質(zhì)模擬模型和動態(tài)規(guī)劃模型相結(jié)合在多排污口選擇性收回結(jié)構(gòu)中運用最優(yōu)法。

國內(nèi)，武漢大學(xué)的張萬順應(yīng)用水質(zhì)模型在長江及三峽庫區(qū)、漢江、武漢東湖、南湖等排污口進行模擬評價，為入河排污口的設(shè)置管理服務(wù)［6］;黃平等［7］根據(jù)河流水質(zhì)的差分模型，推導(dǎo)出感潮河流的排污規(guī)劃與管理模型，建立了河段上各排口允排量與各排口單獨排放時的允排量的關(guān)系;李吉學(xué)等［8］采用DHI的MIKE11一維河道、河網(wǎng)綜合模擬軟件對排污河段水質(zhì)進行數(shù)值模擬，分析排污口污水排放對水功能區(qū)、水生態(tài)和第三者權(quán)益的影響;李亞民運用排污等效模型，根據(jù)等效排污量確定允許利用濃度，提出控制濃度的合理定量化模型。

3 國內(nèi)外入河排污口監(jiān)測管理指標(biāo)

國外的污染物指標(biāo)研究的典型代表是美國的TMDL計劃，除涉及COD、營養(yǎng)素、溶解氧、沉淀物、氮、磷、氨、揮發(fā)性固體、pH、泥沙等常規(guī)污染物指標(biāo)外，還對病原體、細(xì)菌、大腸桿菌、重金屬(銅、鉛、鋅、鉻、硒)等非常規(guī)污染物的TMDL指標(biāo)進行了分析。針對各種不同污染物TMDL計劃方案建立的研究最初主要集中于對營養(yǎng)性物質(zhì)氮、磷等常規(guī)污染物的比較:Carl等［9］采用流域風(fēng)險分析管理框架(WARMF)考察溫排水對水庫中磷TMDL的影響;Havens等［10］研究淺水湖泊中生物化學(xué)作用對TMDL的影響，將其應(yīng)用于佛羅里達州Okeechobee湖磷的TMDL建立;Schreiber等［11］在建立氮、磷TMDL研究擴散機制的作用對水質(zhì)的影響。隨后，TMDL計劃方案研究擴展到對廢水中的金屬元素的研究領(lǐng)域中:Lemly［12］針對危害水體的污染物硒建立TMDL計劃;Quinn等［13］提出建立了非點源鹽度(氯度、NaCL、KCL等)的TMDL水污染控制計劃方案，在弗吉尼亞的Cheat河建立了針對酸性廢水中金屬元素的TMDL;Brian［14］在Savannah河對最小限度汞計劃(MMP)在TMDL中的應(yīng)用作了相應(yīng)的研究。此外，澳洲、荷蘭、韓國等地的科學(xué)家也利用TMDL作了污染物指標(biāo)分析研究，如Ferguson等針對水體中病原體TMDL的建立展開了討論［15］。

我國現(xiàn)行的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中按照污水排放去向，對69種水污染物的最高允許排放濃度進行了具體的規(guī)定。將排放的污染物按其性質(zhì)分為2類:第一類污染物指能在環(huán)境或動物體內(nèi)蓄積，對人體健康產(chǎn)生長遠(yuǎn)不良影響者，包括總汞、烷基汞、總鎘、總鉻、六價鉻、總鉛等11種重金屬和總α放射性、總β放射性污染物;第二類污染物主要指生化需氧量(BOD5)、化學(xué)需氧量(CODcr)、懸浮物、氨氮、總氮、總磷等常規(guī)污染物以及揮發(fā)酚、動植物油、硝基苯類等有機污染物。根據(jù)污水性質(zhì)和來源，將入河排污口排出的污廢水分為工業(yè)、生活、醫(yī)院、城市污水處理出廠水和市政公共混合污水，其污水檢測項目如表1所示。

表1 污水監(jiān)測項目表Table 1 Sewage monitoring items

根據(jù)行業(yè)廢水污染物排放控制指標(biāo)，歸納出常規(guī)污染物和非常規(guī)污染物，如表2所示。

可見，行業(yè)廢水中的常規(guī)污染物的排放指標(biāo)主要有:五日生化需氧量(BOD5)，化學(xué)需氧量(COD-cr)，懸浮物，氨氮，總氮，總磷，硫化物，氯化物，氰化物，石油類，動植物油，揮發(fā)酚等;而非常規(guī)污染物主要包括:重金屬(汞、鉻、砷、鉛、鎘、鎳、銀、銅、鋅、錳、硒、鈹?shù)?，有機物(苯系物、硝基化合物、甲醛等)，核素、病菌、大腸菌群等。不同行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)對污染物的排放指標(biāo)的限制各有側(cè)重，如制糖工業(yè)廢水的排放指標(biāo)就不涉及對非常規(guī)污染物的限制，而醫(yī)院廢水的排放指標(biāo)主要就是針對病菌、類大腸桿菌群等非常規(guī)污染物的限制，而核電廠則主要是對核素以及重金屬等非常規(guī)污染物的排放控制指標(biāo)的限制。

表2 行業(yè)廢水中的常規(guī)污染物與非常規(guī)污染物列表Table 2 Conventional and non-conventional pollutants in wastewater of different industries

4 國內(nèi)外入河排污口監(jiān)測管理技術(shù)

20世紀(jì)90年代后期，美國TMDL水污染控制計劃方案的研究主要集中于建立并完善監(jiān)測方法、管理體系等方面。如Carleton等［16］采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析的方法對TMDL建立過程中非點源監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進行了評估，建立水體監(jiān)測分析數(shù)據(jù)庫(WMAD)。

美國對排放污水的企業(yè)都要求申請排污許可證，對重點和非重點企業(yè)有不同的處理要求。排污許可證規(guī)定了水質(zhì)方面和排放污水量的指標(biāo)，當(dāng)包括排放總量時，企業(yè)必須安裝連續(xù)流量監(jiān)測裝置，監(jiān)測的頻率非常高。對一些取樣和分析成本比較高的有機污染物，在不確定或懷疑有重大問題的前提下，一般每季度檢測1次。如俄亥俄州環(huán)保局規(guī)定的由廢水排放量、凈污比以及排放規(guī)律等因素決定的工業(yè)污染源監(jiān)測頻率確定方法，見公式(1)和表3。

式中:SF代表每月的監(jiān)測頻率;A代表排放流量指數(shù);B代表排放流量和河流流量的比率;C代表變化性(variability)指數(shù)。

表3 工業(yè)污染源監(jiān)控頻率確定指數(shù)Table 3 Indexes of industrial pollution sources to determine the frequency of monitoring

我國《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(HJ/T 91—2002)》規(guī)定“地方環(huán)境監(jiān)測站對污染源的監(jiān)督性監(jiān)測每年不少于1次，被國家或地方環(huán)境保護行政主管部門列為年度監(jiān)測的重點排污單位，應(yīng)增加到每年2～4次”;《水污染物排放總量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(HJ/T 92—2002)》規(guī)定“環(huán)境保護行政主管部門所屬的監(jiān)測站對排污單位的總量控制監(jiān)督監(jiān)測，重點污染源每年4次以上，一般污染源每年2至4次”。對所有的污染源都要求進行監(jiān)督性監(jiān)測工作幾乎是不可能的，就我國目前的監(jiān)測手段和監(jiān)測力量而言，即使對絕大多數(shù)污染源實施監(jiān)督性監(jiān)測也是不現(xiàn)實的。因此，地方環(huán)境監(jiān)測站基本上都是針對本轄區(qū)的重點污染源開展監(jiān)督性監(jiān)測。重點污染源的范圍依據(jù)排污量相對較大的原則(占本轄區(qū)全部工業(yè)污染源排污總量85%以上或日排水大于100 t)進行動態(tài)調(diào)整，每年實施國家規(guī)定次數(shù)的監(jiān)督性監(jiān)測或常規(guī)采樣監(jiān)測。

七大流域針對入河排污口管理開展了大量工作，入河排污口管理技術(shù)體系基本形成:長江流域水資源保護局啟動入河排污口監(jiān)控體系建設(shè)，“長江流域水資源保護監(jiān)督管理地理信息系統(tǒng)”投入試運行，符合流域管理與區(qū)域管理相結(jié)合水資源管理體制要求、操作性強、規(guī)范化的入河排污口監(jiān)督管理工作方式于2010年基本形成;黃河流域水利委員會及黃河流域水資源保護局已基本建立常規(guī)監(jiān)測與自動監(jiān)測相結(jié)合、定點監(jiān)測與機動巡測相結(jié)合、定時監(jiān)測與實時監(jiān)測相結(jié)合、加強監(jiān)督性監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測的入河排污口監(jiān)測體系;珠江水利委員會、珠江流域水資源保護局建立入河排污口檔案及河流納污資料數(shù)據(jù)庫，限制省界區(qū)域入河排污口設(shè)置，實現(xiàn)入河排污口監(jiān)督、管理、規(guī)劃站網(wǎng)的優(yōu)化;淮河水利委、淮河流域水保局及海河水利委員會、海委水保局，對流域入河排污口進行了監(jiān)督監(jiān)測;松遼水利委員會完成了松遼流域入河排污口地理信息系統(tǒng)的創(chuàng)建;太湖水資源保護局于2005年啟動太湖流域入河排污口監(jiān)測工作，對重點入河(湖)排污口進行定期監(jiān)督性監(jiān)測和查勘。

許多學(xué)者對流域入河排污口的監(jiān)測管理技術(shù)進行了研究:鄭建國［17］提出對黃河流域?qū)嵭兴δ軈^(qū)動態(tài)管理、二級區(qū)污染物限排總量分配、建立排污權(quán)分配與交易制度、制定入河排污口設(shè)置綜合規(guī)劃;王翠欣［18］將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用到入河排污口管理領(lǐng)域，并提出排污口分類管理策略;陳長茵等［19］利用等標(biāo)污染負(fù)荷法對入河排污口進行評價，確定主要污染源和污染物，提出入河排污口的管理措施和建議。

此外，諸多學(xué)者對流域入河排污口的監(jiān)測管理系統(tǒng)進行了研究:劉耀賓等［20］進行了MapX在入河排污口信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，研發(fā)了淮河流域入河排污口信息管理平臺;馬民濤等［21］從區(qū)城水環(huán)境管理的要求出發(fā)，基于ArcGIS Engine開發(fā)了排污口管理與水質(zhì)預(yù)測信息系統(tǒng);陳宏立等［22］采用MapX開發(fā)城市管網(wǎng)信息系統(tǒng)，基于GIS技術(shù)對入河排污口信息管理系統(tǒng)設(shè)計與研究;祝瑜［23］根據(jù)Google Earth的技術(shù)特點和入河排污口管理信息化數(shù)據(jù)處理的需求，在GE－GIS系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)了長江流域水資源保護監(jiān)督管理地理信息系統(tǒng)。

5 結(jié)論

入河排污口管理的法規(guī)政策體系雖然不斷完善，但存在著執(zhí)法不嚴(yán)的現(xiàn)象，造成入河排污口監(jiān)督管理工作落實不到位;入河排污口管理的模型技術(shù)運用雖然比較廣泛，但是缺乏應(yīng)用一個比較完善的水質(zhì)模型對地區(qū)性河流進行綜合管理;當(dāng)前我國排污口監(jiān)測管理指標(biāo)主要是針對常規(guī)污染物，對而非常規(guī)污染物等涉及較少，這正是入河排污口管理上欠缺的，也是今后需要加強的方面;入河排污口監(jiān)測管理技術(shù)方面，有些地方管理水平還停留在手工階段，即便實現(xiàn)了計算機管理，也只是應(yīng)用電子表格工具對入河排污口監(jiān)測的數(shù)據(jù)作簡單的匯總和分析，因此如何利用高新技術(shù)為入河排污口管理提供高效的技術(shù)支持還需要深入研究;地區(qū)形成的入河排污口的監(jiān)測管理體系的時空覆蓋范圍、集成規(guī)模和總體服務(wù)功能距水資源保護制度對水質(zhì)監(jiān)測的高標(biāo)準(zhǔn)要求還有較大差距，必須進一步加快監(jiān)測現(xiàn)代化步伐，建立高效、完善、系統(tǒng)的監(jiān)測管理體系對地區(qū)性河流上的入河排污口進行全面有效的綜合管理。

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