每日最大污染負(fù)荷(TMDL)計(jì)劃的借鑒意義與我國(guó)水污染總量控制管理流程

劉　莊,劉愛萍,莊　巍,張　麗,何　斐,解宇鋒,杭小帥,高吉喜

(環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所,江蘇 南京　210042)

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每日最大污染負(fù)荷(TMDL)計(jì)劃的借鑒意義與我國(guó)水污染總量控制管理流程

劉莊,劉愛萍,莊巍,張麗,何斐,解宇鋒,杭小帥,高吉喜①

(環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所,江蘇 南京210042)

摘要：在系統(tǒng)調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,分析了美國(guó)每日最大污染負(fù)荷 (total maximum daily loads,TMDL)計(jì)劃的框架、特點(diǎn)和研究進(jìn)展,對(duì)比美國(guó)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),對(duì)我國(guó)水污染總量的控制管理和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了全面分析,認(rèn)為污染總量削減考核指標(biāo)單一、總量控制和減排目標(biāo)的制定未考慮水環(huán)境容量、總量控制和減排未與水質(zhì)改善掛鉤以及管理與科研脫節(jié)等是我國(guó)目前水污染總量管控存在的主要問題。需加強(qiáng)水質(zhì)模型、污染負(fù)荷與水環(huán)境容量計(jì)算方面的研究,建立相對(duì)客觀且可操作性強(qiáng)的污染減排效果評(píng)估與考核方案。借鑒TMDL計(jì)劃,提出了完善我國(guó)水污染總量管控技術(shù)流程與方案的建議。

關(guān)鍵詞：水污染總量控制;每日最大污染負(fù)荷;水環(huán)境容量

污染物進(jìn)入水體后會(huì)以各種形態(tài)滯留于水體懸浮物、底泥和水生生物體內(nèi),清除流域水體中的污染物不僅技術(shù)復(fù)雜、代價(jià)高昂,而且難以取得滿意的效果。基于以上原因,各國(guó)都將控制污染物排放作為保護(hù)流域水環(huán)境的根本措施。美國(guó)國(guó)會(huì)于1972年通過的《清潔水法案》303(d)條款中提出了每日最大污染負(fù)荷量(total maximum daily loads,TMDL,LTMD)的概念,要求對(duì)無法達(dá)到相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水體制定并執(zhí)行TMDL計(jì)劃,根據(jù)水體所能容納的最大污染負(fù)荷嚴(yán)格控制進(jìn)入水體的污染總量[1]。我國(guó)的水污染總量控制研究起始于20世紀(jì)70年代末對(duì)松花江BOD總量控制標(biāo)準(zhǔn)的研究[2],從第九個(gè)五年規(guī)劃開始,我國(guó)正式將污染總量管控納入國(guó)家環(huán)境保護(hù)規(guī)劃。目前,第十三個(gè)環(huán)境保護(hù)五年規(guī)劃正處于編制階段,有必要對(duì)我國(guó)的水污染總量管控開展系統(tǒng)總結(jié)和分析,借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),提出改進(jìn)建議,為下一階段國(guó)家污染總量控制方案的制定提供參考。

1TMDL計(jì)劃的特點(diǎn)及其應(yīng)用和研究狀況

1.1TMDL計(jì)劃的背景、框架與發(fā)展進(jìn)程

TMDL是指在滿足特定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的條件下,水體能夠接受的某種污染物的最大日負(fù)荷量,包括點(diǎn)源和非點(diǎn)源污染[3]。TMDL計(jì)劃的核心思想是根據(jù)水環(huán)境容量確定需要削減的污染負(fù)荷,并將削減任務(wù)分配到各個(gè)污染源,通過將進(jìn)入水體的污染物削減到環(huán)境容量所能允許的范圍內(nèi),使受損水體逐步恢復(fù)并達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。TMDL計(jì)劃的實(shí)施過程大體包括以下流程:(1)受損水體識(shí)別;(2)優(yōu)先等級(jí)確定;(3)TMDL計(jì)劃制定;(4)污染控制措施實(shí)施;(5)污染控制措施效果評(píng)估(圖1)。

圖1TMDL計(jì)劃實(shí)施流程

Fig.1Flow-chart of the TMDL project

TMDL計(jì)劃的核心是每日最大污染負(fù)荷LTMD的計(jì)算。

LTMD=∑AWL+∑AL+LB+SM。

(1)

式(1)中，AWL為允許的點(diǎn)源污染負(fù)荷;AL為允許的非點(diǎn)源污染負(fù)荷;LB為水體自然背景負(fù)荷;SM為安全邊際。

美國(guó)1987年修訂的《清潔水法》要求,如果各州的不達(dá)標(biāo)水體在實(shí)施基本技術(shù)和水質(zhì)控制措施后,仍未能滿足相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),EPA就要求對(duì)這類水體實(shí)施TMDL計(jì)劃。截至2012年2月,美國(guó)各州制定的TMDL計(jì)劃數(shù)量已經(jīng)達(dá)到4萬多個(gè),為改善水質(zhì)發(fā)揮了重要作用[4]。

1.2TMDL計(jì)劃的特點(diǎn)及研究進(jìn)展

TMDL計(jì)劃的制定和實(shí)施依據(jù)流域水環(huán)境變化的基本規(guī)律,有較為堅(jiān)實(shí)的科學(xué)理論基礎(chǔ)。下面以美國(guó)巖溪(Rock Creek)TMDL計(jì)劃為例[4],簡(jiǎn)要分析其制定過程和特點(diǎn)。巖溪位于愛荷華州東部,流域以農(nóng)業(yè)用地為主,由于水質(zhì)惡化,被列入1998年的303(d)清單,相關(guān)部門通過調(diào)查,確定流域水環(huán)境問題主要由氨氮和硝酸鹽/亞硝酸鹽引起。根據(jù)《愛荷華州水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》,該流域水體的主要功能為水生生物生態(tài)用水,其次為娛樂用水、作物灌溉、家庭生活和畜牧用水等。根據(jù)相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和水動(dòng)力狀況,計(jì)算得到流域的每日最大允許污染負(fù)荷：氨氮，2.67 kg·d-1；硝酸鹽/亞硝酸鹽氮，13.61 kg·d-1。通過對(duì)污染源的調(diào)查,確定流域內(nèi)主要點(diǎn)源污染源有4個(gè),其中迪摩爾污水處理廠直接排入巖溪,其他3個(gè)不向巖溪直接排污,但可通過地下水影響巖溪。盡管農(nóng)業(yè)用地在流域占主導(dǎo)地位,但面源并不是污染的主要來源。根據(jù)不同污染源的貢獻(xiàn)率和污染減排能力,對(duì)污染負(fù)荷削減任務(wù)進(jìn)行分配,根據(jù)污染負(fù)荷變化與水質(zhì)變化之間的相關(guān)關(guān)系制定相應(yīng)的減排方案和后續(xù)監(jiān)測(cè)措施,尤其是針對(duì)通過地下水的污染,提出了移除污水池(地下水污染的主要來源)、建立人工濕地等措施。整個(gè)巖溪的污染減排方案根據(jù)TMDL的規(guī)范制定,由于明確了流域水環(huán)境問題和污染源,實(shí)施了有針對(duì)性的減排措施,取得良好效果。

根據(jù)以上實(shí)例,可以看出TMDL具有如下特點(diǎn):

(1)以流域?yàn)閷?shí)施對(duì)象,污染控制的對(duì)象和目標(biāo)明確。TMDL計(jì)劃一般都針對(duì)具體的流域,要求明確水體的用途(如飲用水供應(yīng)、水生生物保護(hù)、公共娛樂等),根據(jù)指定用途確定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估水體受損狀況并確定水質(zhì)恢復(fù)目標(biāo)。

(2)綜合考慮多種污染源對(duì)水質(zhì)的影響,有利于分析和識(shí)別水質(zhì)問題的根源。污染源評(píng)估是TMDL計(jì)劃制定的重要環(huán)節(jié),除考慮點(diǎn)源以外,非點(diǎn)源也是調(diào)查分析的重點(diǎn),一些TMDL計(jì)劃甚至還考慮大氣沉降等方面的因素。根據(jù)污染源評(píng)估結(jié)果確定流域內(nèi)造成水體受損的重要污染源及其污染貢獻(xiàn)和影響區(qū)段,不僅有利于分析和識(shí)別流域水質(zhì)問題的根本原因,也有利于污染責(zé)任的界定。

(3)基于現(xiàn)狀污染負(fù)荷量和水環(huán)境容量制定污染削減方案,關(guān)注污染削減與水質(zhì)變化間的聯(lián)系。建立污染負(fù)荷變化與水質(zhì)變化間的聯(lián)系是TMDL計(jì)劃最重要的特點(diǎn)。TMDL計(jì)劃制定過程中一般需要通過水質(zhì)模型或其他技術(shù)方法建立水質(zhì)變化對(duì)污染負(fù)荷變化的響應(yīng)關(guān)系,使污染負(fù)荷量的確定以及污染負(fù)荷削減方案的制定具有相對(duì)可靠的依據(jù),也為TMDL計(jì)劃實(shí)施效果的評(píng)估提供了客觀、可行的手段。

(4)重視后續(xù)保障措施,確保計(jì)劃的實(shí)施。完整的TMDL計(jì)劃除要求提出污染削減和分配方案以外,還要求制定后續(xù)的實(shí)施方案和監(jiān)測(cè)評(píng)估方案,包括監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的布設(shè)、監(jiān)測(cè)時(shí)間以及分析實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)證級(jí)別等。計(jì)劃的執(zhí)行者需要根據(jù)監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)果,分析TMDL計(jì)劃的實(shí)施效果,根據(jù)實(shí)施過程中的實(shí)際情況,對(duì)實(shí)施方案及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和修訂,確保計(jì)劃的實(shí)施效果。

經(jīng)過多年發(fā)展,TMDL計(jì)劃在美國(guó)取得很大成效,其他國(guó)家的研究者也開始運(yùn)用TMDL的思路開展污染負(fù)荷控制研究。GULATI等[5]探索了在農(nóng)業(yè)土地利用方式為主的流域中,運(yùn)用常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)算流域污染負(fù)荷并建立TMDL計(jì)劃的技術(shù)方法;KANG等[6]對(duì)SWAT模型進(jìn)行了改進(jìn),使之能適應(yīng)水稻田非點(diǎn)源污染負(fù)荷計(jì)算的需要;KIM等[7]則運(yùn)用污染負(fù)荷歷時(shí)曲線法計(jì)算每日最大負(fù)荷量,簡(jiǎn)化了非點(diǎn)源污染負(fù)荷的計(jì)算。在污染削減與水質(zhì)變化的相關(guān)關(guān)系研究方面,LEBO等[8]研究了流域水質(zhì)變化對(duì)污染負(fù)荷削減的響應(yīng)關(guān)系,用于評(píng)估TMDL計(jì)劃的實(shí)施效果;VASQUEZ等[9]在洛杉磯Echo Park 湖多氯聯(lián)苯(PCBs)TMDL計(jì)劃的研究中,不滿足于單純分析水質(zhì)與污染負(fù)荷間的相關(guān)關(guān)系,還進(jìn)一步研究了污染負(fù)荷變化對(duì)沉積物、水體懸浮物和魚類體內(nèi)污染物濃度的影響,推動(dòng)了TMDL研究的深入發(fā)展。TMDL計(jì)劃沒有硬性規(guī)定哪些污染物需要控制和削減,而是根據(jù)流域水污染的實(shí)際狀況來確定需要開展污染總量控制的污染物類型。SAHOO等[10]在加利福尼亞Tahoe湖TMDL計(jì)劃的研究中,不僅考慮了常規(guī)的點(diǎn)源和非點(diǎn)源污染,還考慮了河岸侵蝕、大氣干濕沉降和地下水等多種因素的影響,計(jì)算了不同類型污染源對(duì)顆粒物、TP和TN這3種主要污染指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。此外,相關(guān)研究中TMDL計(jì)劃所考慮的污染物還包括硒[11]、SO42-和NO3-[12]、沉積物[13]和大腸桿菌[14]等多種類型。

國(guó)內(nèi)的學(xué)者也開展過一些零星的TMDL研究,ZHAO等[15]運(yùn)用三維水動(dòng)力和水質(zhì)模型計(jì)算了污染負(fù)荷變化對(duì)撫仙湖COD、TN和TP等水質(zhì)指標(biāo)的影響,并對(duì)不同污染負(fù)荷削減方案的實(shí)施效果進(jìn)行模擬和分析;CHEN等[16]將污染負(fù)荷歷時(shí)曲線法與貝葉斯分析相結(jié)合,運(yùn)用污染負(fù)荷歷時(shí)曲線法計(jì)算長(zhǎng)樂江的TN負(fù)荷與水環(huán)境容量,運(yùn)用貝葉斯分析法進(jìn)行不確定性分析并計(jì)算安全邊際值;萬金保等[17]運(yùn)用TMDL計(jì)劃的思路分析了贛江污染物最大日負(fù)荷的變化特征,比較了贛江流域的現(xiàn)狀負(fù)荷通量和允許負(fù)荷通量;柯強(qiáng)等[18]研究和分析了TMDL技術(shù)在農(nóng)業(yè)面源污染控制管理中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)。

由于我國(guó)并未將TMDL納入水污染負(fù)荷控制計(jì)劃,因此,國(guó)內(nèi)的TMDL研究大多由科研工作者自行開展,缺乏系統(tǒng)性和延續(xù)性。TMDL計(jì)劃在美國(guó)經(jīng)過30多年的發(fā)展和數(shù)萬個(gè)案例的實(shí)際運(yùn)作,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),其基本方案和思路被證明是有效和可行的,對(duì)污染控制和水質(zhì)改善發(fā)揮了重要作用。

2我國(guó)水污染總量控制管理現(xiàn)狀及存在的問題

2.1我國(guó)水污染總量控制管理和研究現(xiàn)狀

在國(guó)家水污染總量控制管理制度逐步建立的過程中,相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者在污染負(fù)荷與水環(huán)境容量的計(jì)算、污染物削減任務(wù)的合理分配等方面也開展了一系列研究工作。在污染負(fù)荷與水環(huán)境容量方面,于晶等[19]在對(duì)濟(jì)南市水污染源開展調(diào)查的基礎(chǔ)上,分析和研究了污染源水污染總量的評(píng)價(jià)和控制方法;魏文龍等[20]提出了兼顧目標(biāo)總量和容量總量的水污染排放限值計(jì)算方法;陳龍等[21]結(jié)合我國(guó)的總量控制制度,借鑒國(guó)內(nèi)外實(shí)施季節(jié)性排污計(jì)劃的經(jīng)驗(yàn),構(gòu)建了季節(jié)性水污染物總量控制的基本框架。我國(guó)一般以行政區(qū)作為污染管控的基本單元,但污染負(fù)荷與環(huán)境容量通常以流域?yàn)橛?jì)算單元,因此,污染負(fù)荷及污染削減指標(biāo)的分配一直是我國(guó)水污染總量管控研究的難點(diǎn)。不少研究者在此領(lǐng)域開展了一系列探索性的研究,田平等[22]應(yīng)用WASP 模型在張家港平原水網(wǎng)區(qū)開展水環(huán)境容量計(jì)算,結(jié)合環(huán)境基尼系數(shù)提出了水污染物總量分配的優(yōu)化方案;劉媛媛等[23]構(gòu)建了“污染源類型-污染源細(xì)類-排污單位”的3層分配結(jié)構(gòu),以常州武南河控制單元為例,開展了COD容量分配的研究;劉巧玲等[24]基于熵權(quán)法建立了體現(xiàn)區(qū)域差異的“改進(jìn)等比例分配方法”,并對(duì)我國(guó)省際間COD削減總量分配進(jìn)行了案例研究;呂麗等[25]研究了決策偏好對(duì)水污染物總量分配的影響;劉年磊等[26]在考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、水污染物削減潛力以及主體功能區(qū)環(huán)境目標(biāo)約束等因素的基礎(chǔ)上,嘗試構(gòu)建了國(guó)家水污染物總量控制目標(biāo)分配指標(biāo)體系,針對(duì)我國(guó)2015年COD與氨氮的省際分配進(jìn)行了實(shí)例研究;王媛等[27]在考慮排污權(quán)公平準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了以加權(quán)信息熵最大化為目標(biāo)的水污染物總量分配模型。

經(jīng)過多年的探索和實(shí)踐,我國(guó)的污染管控研究和制度建設(shè)取得了很大成就,為國(guó)家污染物的減排和控制做出了巨大貢獻(xiàn),但相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家,無論是管理思路還是科研水平,依然存在很大差距，主要體現(xiàn)在污染削減與水質(zhì)改善之間的相關(guān)關(guān)系研究較少。

2.2我國(guó)水污染總量管控存在的主要問題

我國(guó)從第九個(gè)五年計(jì)劃開始正式將污染總量控制和減排納入環(huán)境保護(hù)五年規(guī)劃。從歷屆環(huán)保規(guī)劃的實(shí)施情況看,各級(jí)行政單元的污染總量控制和減排任務(wù)大多完成較好,大部分地區(qū)的水體污染負(fù)荷總量呈現(xiàn)下降趨勢(shì),但水質(zhì)狀況卻并未出現(xiàn)持續(xù)改善,很多地區(qū)甚至還有惡化趨勢(shì),說明我國(guó)的水污染總量控制管理依然存在不完善之處。相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家,我國(guó)的水污染管控主要存在以下問題:

(1)過分依賴行政區(qū)的管理職能,忽視流域水環(huán)境管理能力的建設(shè)。由于歷史原因,我國(guó)的污染管控主要以行政區(qū)為基本單元,流域水環(huán)境管理能力相對(duì)欠缺,水污染總量控制和削減也基本上是由國(guó)家確定總體控制和削減指標(biāo),按照行政區(qū)層層分解和落實(shí)。但對(duì)于水環(huán)境而言,水資源量、水體污染負(fù)荷與水環(huán)境容量的計(jì)算,都需要以流域?yàn)閱卧?現(xiàn)行的污染總量控制方案,對(duì)于跨行政區(qū)的流域,尤其是跨省界的流域,實(shí)施難度很大,在各個(gè)行政區(qū)之間開展污染負(fù)荷削減指標(biāo)的分解和分配也存在很大困難,影響了污染控制和削減方案的實(shí)施效果。

(2)污染總量控制考核指標(biāo)單一,難以反映不同流域的實(shí)際水環(huán)境問題。與美國(guó)相比,我國(guó)的水污染總量控制和減排考核指標(biāo)相對(duì)單一,第十一個(gè)五年計(jì)劃期間水污染總量控制的考核指標(biāo)只有COD,第十二個(gè)五年計(jì)劃期間增加了氨氮,但實(shí)際上,不同流域的水污染問題非常復(fù)雜,很多污染問題(如重金屬污染)無法通過這2個(gè)指標(biāo)反映,對(duì)很多流域而言,僅僅控制2種污染指標(biāo),遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能解決問題。相對(duì)而言,TMDL計(jì)劃沒有統(tǒng)一規(guī)定需要控制和削減的污染物,而是按照流域水體受損的具體情況,由計(jì)劃的制定和實(shí)施部門根據(jù)實(shí)際情況確定需要開展總量控制的污染指標(biāo),有針對(duì)性地控制和削減關(guān)鍵污染物的負(fù)荷量,不僅更有成效,也避免了治理費(fèi)用的浪費(fèi)。

(3)污染總量控制和減排目標(biāo)制定的依據(jù)不充分,未考慮水環(huán)境容量。我國(guó)目前的污染總量控制主要還是基于目標(biāo)總量,基本上是要求所有水體按照統(tǒng)一的比例削減污染物。但我國(guó)不同水體和流域水污染狀況的差異很大,對(duì)一些重污染水體,削減10%遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到水質(zhì)改善的效果,而對(duì)一些水質(zhì)本已達(dá)標(biāo)的水體,無差別地開展污染負(fù)荷削減,又造成不必要的浪費(fèi)；還有一些地區(qū),水質(zhì)超標(biāo)是由于環(huán)境本底污染或污染削減能力已經(jīng)達(dá)到極限,根本無法完成考核目標(biāo)。TMDL計(jì)劃一般根據(jù)流域水環(huán)境容量確定污染負(fù)荷削減量,雖然實(shí)施過程相對(duì)復(fù)雜,但更有針對(duì)性，也更加符合實(shí)際情況,值得我國(guó)借鑒。

(4)總量控制和減排未與水質(zhì)掛鉤,缺乏客觀的減排效果考核標(biāo)準(zhǔn)。水體污染總量控制和減排的根本目標(biāo)是為了改善水質(zhì),但我國(guó)目前的總量控制管理體系中,并未要求分析并建立污染負(fù)荷與水質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系,環(huán)境管理部門在考核減排效果時(shí),一般是通過審查污水處理廠和工業(yè)企業(yè)污水處理設(shè)施的運(yùn)行記錄以及當(dāng)?shù)匚廴酒髽I(yè)的關(guān)并情況來核算污染負(fù)荷削減量,不僅工作量巨大,而且效果不理想。由于缺乏客觀的減排效果考核標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致污染控制和減排計(jì)劃執(zhí)行不力,也難以發(fā)現(xiàn)減排方案實(shí)施中的問題并進(jìn)行調(diào)整。

(5)管理與科研脫節(jié),管理方案的制定和實(shí)施缺乏理論和技術(shù)支撐。我國(guó)目前的污染總量控制和削減計(jì)劃主要由政府部門主導(dǎo),科研人員參與較少,管理與科研脫節(jié)的問題比較突出。一方面,污染負(fù)荷與水環(huán)境容量的計(jì)算、污染削減計(jì)劃的制定、后續(xù)效果監(jiān)督監(jiān)測(cè)與考核方案的實(shí)施等都是技術(shù)性很強(qiáng)的工作,但由于缺乏科研支持,實(shí)施效果受到影響;另一方面,科研人員自發(fā)開展的污染負(fù)荷與水環(huán)境容量計(jì)算等方面的研究,由于缺少實(shí)際應(yīng)用和驗(yàn)證的渠道,也嚴(yán)重影響了科研成果的推廣和在實(shí)際工作中的檢驗(yàn)與改進(jìn)提高。

3對(duì)我國(guó)水污染總量控制和管理的建議

經(jīng)歷改革開放后30多年的高速發(fā)展,我國(guó)開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型階段,傳統(tǒng)的高速度、高污染發(fā)展模式已經(jīng)難以為繼,加之全民環(huán)保意識(shí)的提高,公眾更加關(guān)注環(huán)境質(zhì)量,無論是中央還是地方政府,都感受到巨大的環(huán)保壓力。如果污染總量控制和減排還是僅僅圍繞抽象的污染物削減量或削減比例，卻不與環(huán)境質(zhì)量掛鉤,污染減排的實(shí)際效果無法在水質(zhì)改善方面得到體現(xiàn)的話,各級(jí)政府和環(huán)保部門的工作將很難得到全社會(huì)的認(rèn)可。

同時(shí),經(jīng)過數(shù)十年的科研積累,相關(guān)領(lǐng)域的研究已經(jīng)有了長(zhǎng)足發(fā)展,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出一大批相對(duì)成熟的水動(dòng)力和水質(zhì)模型,能夠滿足水污染負(fù)荷及水環(huán)境容量計(jì)算的需求,已經(jīng)具備在我國(guó)建立和推廣基于環(huán)境容量和水質(zhì)改善的污染總量管控制度的條件。為進(jìn)一步提高我國(guó)水污染總量控制和管理水平,有必要借鑒TMDL國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)研究并完善我國(guó)的水污染總量管控制度。

(1)建立以流域?yàn)橹黧w、流域與行政區(qū)相結(jié)合的水污染總量管控模式。從水環(huán)境的特點(diǎn)看,流域既是集水區(qū)域,也是污染物匯集的區(qū)域,基于流域開展污染負(fù)荷與水環(huán)境容量計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，也更加符合科學(xué)規(guī)律,流域應(yīng)當(dāng)成為水污染總量控制和管理的基本單元,要逐步強(qiáng)化流域水環(huán)境管理機(jī)構(gòu)的職能和權(quán)威。同時(shí),考慮到我國(guó)的環(huán)境管理主要還是以行政區(qū)為基本單元,短期內(nèi)完全基于流域開展管理還有困難,應(yīng)當(dāng)建立以流域?yàn)橹黧w、流域與行政區(qū)相結(jié)合的水污染總量管控模式,可以考慮按流域計(jì)算水環(huán)境容量并確定污染負(fù)荷削減定額,根據(jù)兼顧責(zé)任與公平性的原則,將削減定額分配到流域內(nèi)不同的行政單元和污染源。

(2)建立相對(duì)客觀且可操作性強(qiáng)的污染負(fù)荷減排效果評(píng)估與考核方案。我國(guó)水污染總量控制管理目前存在的最主要問題是減排方案難以落實(shí),實(shí)施效果難以保障,這其中最主要的原因就是缺乏客觀且可操作性強(qiáng)的污染負(fù)荷減排效果評(píng)估與考核方案。應(yīng)當(dāng)借鑒TMDL的經(jīng)驗(yàn),研究水體污染負(fù)荷與水質(zhì)變化之間的相關(guān)關(guān)系,依據(jù)水質(zhì)的改善程度來評(píng)價(jià)污染減排的實(shí)際效果,根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等客觀性指標(biāo)考核污染減排措施的落實(shí)情況?？己酥笜?biāo)可以不局限于COD和氨氮等常規(guī)指標(biāo),而是根據(jù)不同流域水污染的具體情況,選擇合適的考核指標(biāo)。

(3)加強(qiáng)水質(zhì)模型、污染負(fù)荷與水環(huán)境容量計(jì)算方面的研究。水質(zhì)模型以及污染負(fù)荷與水環(huán)境容量計(jì)算是開展污染總量控制管理的重要技術(shù)基礎(chǔ)。長(zhǎng)期以來,由于實(shí)施的是目標(biāo)總量控制制度,未對(duì)污染負(fù)荷與水環(huán)境容量的計(jì)算提出硬性要求。因此,我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的研究相對(duì)落后,缺乏符合我國(guó)流域特點(diǎn)的水質(zhì)模型以及污染負(fù)荷與水環(huán)境容量測(cè)算技術(shù),但基于水環(huán)境容量的污染總量控制是今后的大趨勢(shì),我國(guó)應(yīng)當(dāng)在相關(guān)領(lǐng)域加強(qiáng)研究,研發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、能夠適應(yīng)我國(guó)水環(huán)境特點(diǎn)的水質(zhì)模型以及污染負(fù)荷與水環(huán)境容量計(jì)算方法。

(4)借鑒TMDL的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),完善我國(guó)水污染總量控制和削減的技術(shù)規(guī)范與流程。經(jīng)過多年發(fā)展,TMDL計(jì)劃已經(jīng)形成了一整套管理方案與技術(shù)流程,可借鑒TMDL的思路和經(jīng)驗(yàn),建立具有中國(guó)特色的污染總量控制管理技術(shù)流程與規(guī)范?；谝陨纤悸?筆者嘗試提出了我國(guó)水污染總量控制管理的基本流程(圖2)。

這一流程包括:(a)流域水環(huán)境問題調(diào)查識(shí)別。重點(diǎn)開展流域水文、水質(zhì)狀況調(diào)查,分析主要污染源的排污情況,確定需要開展總量控制的污染物指標(biāo);(b)污染負(fù)荷削減量分析。運(yùn)用數(shù)學(xué)模型或其他技術(shù)方法計(jì)算現(xiàn)狀污染負(fù)荷及水環(huán)境容量,確定需要削減的污染負(fù)荷;(c)污染減排任務(wù)分配。根據(jù)流域內(nèi)各個(gè)行政單元的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r以及不同污染源對(duì)流域水污染的貢獻(xiàn)和污染削減潛力,運(yùn)用環(huán)境基尼系數(shù)法、熵權(quán)法等技術(shù)方法,將流域水污染削減任務(wù)合理分配到各個(gè)行政單元和污染源;(d)污染削減方案制定。提出污染削減的規(guī)劃和方案,包括污水處理能力建設(shè)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和面源污染控制等方面的要求;(e)污染減排保障措施。建立污染負(fù)荷削減與水質(zhì)變化的相關(guān)關(guān)系,計(jì)算并預(yù)測(cè)水質(zhì)變化趨勢(shì),制定水質(zhì)監(jiān)測(cè)方案,根據(jù)水質(zhì)變化評(píng)估污染減排方案的實(shí)施效果,根據(jù)實(shí)際情況對(duì)減排方案進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。

圖2水污染總量控制管理流程

Fig.2Flow-chart of the management of

water pollution load control

4結(jié)論與展望

污染總量控制是應(yīng)對(duì)水環(huán)境問題的有效手段之一,也是我國(guó)水污染控制的長(zhǎng)期方針和政策。目前,我國(guó)雖然已經(jīng)將污染總量控制納入環(huán)境保護(hù)五年規(guī)劃并制定相應(yīng)的總量減排目標(biāo),但在減排目標(biāo)制定的科學(xué)性與合理性以及減排任務(wù)的落實(shí)等方面,還有很多值得研究和探索的地方。

我國(guó)水污染總量管控的最終目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是建立環(huán)境質(zhì)量和排放總量雙約束的管理體系,TMDL計(jì)劃等國(guó)外先進(jìn)管理方案在這些方面開展了有益的探索并取得成功,其中最重要的內(nèi)容就是基于環(huán)境容量的水污染削減目標(biāo)制定和分配,它將污染減排與水質(zhì)改善緊密聯(lián)系在一起,而這一方面恰恰是我國(guó)現(xiàn)行水污染總量控制管理制度的不足之處,需要加強(qiáng)相關(guān)領(lǐng)域的研究。

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(責(zé)任編輯： 陳昕)

Use of TMDL for Reference and Flow-Chat of Management of Water Pollution Volume Control in China.

LIUZhuang,LIUAi-ping,ZHUANGWei,ZHANGLi,HEFei,XIEYu-feng,HANGXiao-shuai,GAOJi-xi

(Nanjing Institute of Environmental Sciences, Ministry of Environmental Protection, Nanjing 210042, China)

Abstract:Based on the review of relevant literatures, the framework and characters of TMDL(total maximum daily loads) and the research in progress have been analyzed. Using the TMDL for reference, problems in pollution volume control of China are discussed. The results show that the indices for performance assessment of total pollution volume reduction are too simple; the formulation of the targets of the total volume control and pollution reduction failed to take into account of aquatic environmental capacity; the total volume control and pollution reduction is not related to improvement of water quality; and management and scientific research go adrift.It is, therefore, essential to strengthen the researches on water quality modeling and calculation of pollution load and water environmental capacity, and to develop a relatively objective and highly operable scheme for evaluation and performance assessment of pollution reduction. Proposals are brought forth for consummate the technical flow and scheme for water pollution total volume control in China.

Key words:water pollution load control;TMDL;water environmental capacity

作者簡(jiǎn)介：劉莊(1969—),男,江蘇姜堰人,研究員,博士,主要從事水體污染負(fù)荷計(jì)算與水質(zhì)變化預(yù)測(cè)方面的研究。E-mail: liuzhuang@nies.org

通信作者①E-mail:gjx@nies.org

基金項(xiàng)目：江蘇省自然科學(xué)基金(BK2011081);國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2014ZX07503-004,2012ZX07506-007)

收稿日期：2015-04-07

DOI：10.11934/j.issn.1673-4831.2016.01.009

中圖分類號(hào)：X52;X321

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-4831(2016)01-0047-06