北京市主要水污染物排放特征及水質(zhì)改善對策

王 剛,潘 濤,齊 珺,李 夏,周 震,張岳鵬

1.北京市環(huán)境保護科學研究院國家城市環(huán)境污染控制工程技術(shù)研究中心，北京 100037

2.東華大學環(huán)境科學與工程學院，上海 201620

3.天津大學環(huán)境科學與工程學院，天津 300072

4.首都師范大學資源環(huán)境與旅游學院，北京 100048

北京市主要水污染物排放特征及水質(zhì)改善對策

王 剛1,2,潘 濤1,3,齊 珺1,李 夏4,周 震1,張岳鵬4

1.北京市環(huán)境保護科學研究院國家城市環(huán)境污染控制工程技術(shù)研究中心，北京 100037

2.東華大學環(huán)境科學與工程學院，上海 201620

3.天津大學環(huán)境科學與工程學院，天津 300072

4.首都師范大學資源環(huán)境與旅游學院，北京 100048

污染排放信息是環(huán)境決策的重要依據(jù)。分析了北京市水環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀，基于最新源排放清單，解析北京市當前主控污染物COD、氨氮排放的結(jié)構(gòu)特征和空間特征，以期為北京市開展基于流域綜合治理的水污染控制和水環(huán)境管理提供依據(jù)。按照工業(yè)源、農(nóng)業(yè)源、生活源和集中處理設(shè)施的環(huán)境統(tǒng)計口徑，2013年，COD、氨氮的排放構(gòu)成分別為2.7%、37.1%、35.0%、25.3%和1.5%、20.1%、54.8%、23.6%。其中，農(nóng)業(yè)源中畜禽養(yǎng)殖排放是主要來源，COD、氨氮總排放分別占農(nóng)業(yè)源總排放量的94.7%和87.0%。在北京市五大水系中，北運河流域排放量最大，COD、氨氮排放量分別占全市總排放量的53.3%和57.4%。為改善北京市水環(huán)境質(zhì)量，建議從加快污水處理廠提標改造、推動面源污染治理、加強水利聯(lián)通、合理規(guī)劃城市規(guī)模布局等4個方面入手。

氨氮；COD；排放結(jié)構(gòu)；空間特征；北京市

中國自20世紀90年代中期確立污染物排放總量控制制度以來，水污染治理工作取得顯著成效，水環(huán)境質(zhì)量總體趨好，但在經(jīng)濟中、高速增長和城市化加速推進的壓力下，水污染防治形勢依然嚴峻[1]。污染源排放信息是環(huán)境決策的重要依據(jù)，明確污染源排放特征也是強化源頭控制、開展環(huán)境數(shù)值模擬及減排措施效果評估的基礎(chǔ)[2-3]。同時，將污染源排放研究與環(huán)境容量核算相結(jié)合，還可為流域水污染物總量控制和削減分配提供依據(jù)[4]。近年來，針對農(nóng)業(yè)非點源污染負荷解析[5-6]、工業(yè)污染源排放特征[7]、城市水體污染源解析[8-9]等開展的大量研究表明，識別主要水污染物排放的結(jié)構(gòu)特征和以流域為單元的空間分布特征，是推動污染物結(jié)構(gòu)減排和流域綜合治理的有效手段。開展污染源排放結(jié)構(gòu)解析，可準確掌握污染物的來源和防控重點，而根據(jù)污染物在地理空間上的分異特征，有針對性地提出差異性的水質(zhì)改善對策，有助于明確優(yōu)控區(qū)域，可提高管控措施的有效性和降低治污成本[10-11]。在當前研究中，排污系數(shù)法和清單分析法被廣泛應(yīng)用于污染源信息的統(tǒng)計和測算[12-14]，其中，排污系數(shù)法對參數(shù)要求低，操作簡單，適合在缺乏資料的情況下使用，而從2007年中國實施污染源普查工作以來積累的系統(tǒng)環(huán)境統(tǒng)計資料，使清單分析法成為污染源分析的重要手段。

北京市作為超大城市，研究其主要水污染物排放特征具有典型性。近年來北京市水環(huán)境質(zhì)量趨向好轉(zhuǎn)，但水質(zhì)達標壓力依然較大，尤其是2008年北京奧運會后進入平臺期，水污染物減排空間減小，水質(zhì)改善不明顯[15-16]。本文基于目前最新的污染源排放清單，分析北京市當前主要水污染物排放的結(jié)構(gòu)特征和流域分布特征，并有針對性地提出水環(huán)境質(zhì)量改善對策措施，以便為北京市開展基于流域綜合治理的水污染控制和水環(huán)境管理提供理論依據(jù)，也為進一步開展“污染源-入河排污口-水質(zhì)的響應(yīng)關(guān)系研究”提供基礎(chǔ)資料支撐。

1 研究區(qū)概況

北京市地處海河流域東北部，地理坐標為39°26′24″～41°03′36″N，115°25′12″～117°30′36″E，全市面積為1.64×104km2。其中，北部和西部為山區(qū)，分別屬于燕山山脈和太行山脈，東南部為平原，山區(qū)和平原區(qū)面積比例分別為62%和38%。北京市境內(nèi)從東到西分布有薊運河、潮白河、北運河、永定河和大清河5條較大水系，除北運河水系發(fā)源于北京市外，其余皆發(fā)源于北京市以外。全市共有100余條較大支流，總長超過2 700 km，有88座大小水庫，30余個湖泊[17]。地表徑流多被山前水庫攔蓄，經(jīng)社會水循環(huán)過程后，再以城鎮(zhèn)污水、處理廠退水的形式進入下游平原河道，流域“自然-人工”二元水循環(huán)特征明顯，城市下游平原河段為典型的缺水污補河段。同時，平原河段又多受閘壩控制，全市有1 061座過閘流量為1 m3/s及以上的水閘，有145座橡膠壩。閘壩阻斷河流水力聯(lián)系，影響水流狀態(tài)，產(chǎn)生顯著的水文水環(huán)境效應(yīng)。根據(jù)人口統(tǒng)計年鑒，2013年，北京全市常住人口為2 114.8萬，其中城鎮(zhèn)人口為1 825.1萬，城市化率達86.3%。按北京市水資源公報2003—2012年平均水資源量25.43億m3計算，目前北京市人均水資源量只有120 m3，不足全國人均水資源量的1/10和世界人均水資源量的1/40，屬于資源型嚴重缺水的超大城市。圖1為研究區(qū)概況。

圖1 研究區(qū)概況

2 數(shù)據(jù)來源及方法

統(tǒng)計口徑為工業(yè)源、農(nóng)業(yè)源、生活源和集中處理設(shè)施，其中農(nóng)業(yè)源包括農(nóng)業(yè)種植、畜禽養(yǎng)殖和水產(chǎn)養(yǎng)殖，按目前的環(huán)境統(tǒng)計口徑，種植業(yè)污染物流失量未統(tǒng)計COD，畜禽養(yǎng)殖主要統(tǒng)計養(yǎng)殖場(小區(qū))及養(yǎng)殖專業(yè)戶，暫不考慮散養(yǎng)。生活源為生活污染物直排環(huán)境量，包括城鎮(zhèn)生活和農(nóng)村生活。集中處理設(shè)施排放包括由污水處理廠退水進入環(huán)境量和通過垃圾填埋廠滲濾液排放環(huán)境量。

工業(yè)源、農(nóng)業(yè)源和集中處理設(shè)施來源于環(huán)境統(tǒng)計資料，城鎮(zhèn)生活直排環(huán)境量由城鎮(zhèn)生活污染物的產(chǎn)生量減去污水處理廠的處理量得到。其中，生活污染物產(chǎn)生量由產(chǎn)污系數(shù)法得到，產(chǎn)污系數(shù)來自《第一次全國污染源普查城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》[18]，人口數(shù)量采用2013年統(tǒng)計年鑒資料。由于污水收集管網(wǎng)配套不完善、設(shè)施運行資金保障缺乏長效機制等原因，農(nóng)村污水處理設(shè)施的設(shè)備完好率和運行率普遍偏低，導致農(nóng)村污水處理率及處理深度很低[19]，此次統(tǒng)計暫按農(nóng)村生活全部直排環(huán)境計算。

由于污染源數(shù)據(jù)一般是按區(qū)縣等行政區(qū)單元進行統(tǒng)計匯總的，需要從區(qū)縣匹配到所在流域上。對于工業(yè)源、畜禽養(yǎng)殖和集中處理設(shè)施，環(huán)境統(tǒng)計資料中有相應(yīng)的坐標和受納水體，可以直接分到流域上。對于農(nóng)業(yè)種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖，按各區(qū)縣分屬不同流域的面積比例進行分配。人口則按各區(qū)縣的人口密度及其分屬不同流域的面積比例進行分配。

另外，研究中用于水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價的北京市主要考核斷面水質(zhì)監(jiān)測資料由北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心提供，數(shù)據(jù)采集年份為2013年。

3 結(jié)果分析

3.1 水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

基于北京市范圍內(nèi)39個考核斷面2013年水質(zhì)監(jiān)測資料，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)的相關(guān)規(guī)定及北京市水體功能和水質(zhì)分類[20-21]，對各考核斷面的水質(zhì)達標情況進行評價。根據(jù)22個基本監(jiān)測項目的年均質(zhì)量濃度值，COD、氨氮濃度超過北京市水功能區(qū)劃規(guī)定類別的斷面所占比例最大，分別達到66.7%和64.1%，其次是總磷，超標斷面占比為56.4%，大多數(shù)監(jiān)測斷面的其他監(jiān)測項目基本能達到相應(yīng)水質(zhì)類別標準?？梢?，在所有污染物的優(yōu)控順序中，首先是有機耗氧污染問題，其次是富營養(yǎng)化，主控污染物為氨氮和COD。

將北京市五大流域分區(qū)內(nèi)的所有監(jiān)測斷面按照月監(jiān)測值去除個別異常值后求平均值，得到如圖2所示的COD、氨氮平均質(zhì)量濃度的月變化過程。

圖2 五大流域COD、氨氮月均質(zhì)量濃度變化曲線

從圖2可以看出，除了潮白河流域的COD、氨氮各月質(zhì)量濃度變化不顯著，多數(shù)監(jiān)測斷面均能穩(wěn)定達標以外，其他流域水質(zhì)監(jiān)測斷面的2項指標(尤其是氨氮)變化幅度均較大。其中北運河流域COD、氨氮年均質(zhì)量濃度分別為46.66、8.63 mg/L，薊運河流域COD、氨氮年均質(zhì)量濃度分別為47.35、8.18 mg/L，均遠超出地表水環(huán)境質(zhì)量V類標準；大清河流域COD年均質(zhì)量濃度為37.36 mg/L，達到了地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類標準，且1、7—12月COD月均質(zhì)量濃度較低，大多在30 mg/L 以下，但氨氮年均質(zhì)量濃度為5.97 mg/L，水質(zhì)為劣Ⅴ類；永定河流域氨氮年均質(zhì)量濃度相對較低，為3.02 mg/L，但COD年均質(zhì)量濃度達到41.53 mg/L，在五大流域中排第三。

3.2 污染排放結(jié)構(gòu)特征

北京市2013年全年COD、氨氮排放量分別為19.39×104、2.15×104t，因為在生活源排放統(tǒng)計中考慮了農(nóng)村生活，所以較北京市環(huán)境狀況公報發(fā)布的2013年北京市COD(17.85×104t)、氨氮(1.97×104t)排放量分別大8.6%和8.9%。

從北京市COD、氨氮排放的結(jié)構(gòu)特征(圖3)看：對于COD而言，農(nóng)業(yè)源排放量比重最大，占到總排放的37.1%；生活直排環(huán)境量次之，占35.0%；集中處理設(shè)施排放占25.3%；工業(yè)源排放量比重最小，僅為總排放的2.7%。對于氨氮而言，生活直排環(huán)境量占54.8%；集中處理設(shè)施占比次之，占23.6%；農(nóng)業(yè)源排放占總排放的20.1%；工業(yè)源排放量占1.5%。其中，在生活直排部分，城鎮(zhèn)生活所占比例較大，COD、氨氮占比分別為74.5%和64.2%，分別達到5.06×104、7 548 t；集中處理設(shè)施部分，主要為污水處理廠排放，通過水廠退水進入環(huán)境的COD、氨氮分別為4.11×104、4 378 t，分別占到集中處理設(shè)施總排放的84.0%和86.0%。

圖3 北京市COD、氨氮排放構(gòu)成

根據(jù)農(nóng)業(yè)源排放構(gòu)成(圖4)可見，畜禽養(yǎng)殖排放是農(nóng)業(yè)污染的主要來源，規(guī)模化養(yǎng)殖場(小區(qū))和養(yǎng)殖專業(yè)戶2項的COD、氨氮總排放分別占農(nóng)業(yè)源總排放量的94.7%和87.0%。其中，養(yǎng)殖場(小區(qū))的排放比例稍大，但養(yǎng)殖專業(yè)戶的排放也不容忽視，COD、氨氮的排放占比分別為44.0%和27.1%。

圖4 北京市農(nóng)業(yè)源COD、氨氮排放構(gòu)成

3.3 污染排放空間特征

北京市主要污染物的空間排放特征見圖5。

圖5 北京市五大流域COD、氨氮排放貢獻

從圖5可見，北運河流域排放量占比最大，COD、氨氮排放量分別占全市總排放量的53.3%和57.4%。從各分項污染源的空間排放特征看，也均以北運河流域的排放比例最高，尤其是集中處理設(shè)施，COD、氨氮排放均達到全市總排放的90%。工業(yè)源的排放貢獻率也占絕對優(yōu)勢，COD、氨氮排放分別占全市總排放的66.6%和71.2%；在農(nóng)業(yè)源排放中，北運河流域、潮白河流域和薊運河流域的排放貢獻率較高，COD排放占比分別為33.7%、29.0%和16.9%，氨氮排放占比分別為31.3%、22.2%和24.9%，三大流域主要污染物排放之和接近全市的80%；對于生活源，北運河流域生活直排環(huán)境量最大，COD、氨氮排放分別占全市生活源總排放的46.2%和52.1%，其次是大清河流域，COD、氨氮排放占比分別為27.6%和20.6%。

4 討論

4.1 污染排放結(jié)構(gòu)解析

4.1.1 生活源

在全市主要污染物排放中，生活剛性需求帶來的排放成為主要污染源。這主要是因為北京市人口持續(xù)增長，2009年常住人口已提前突破《北京城市總體規(guī)劃(2004—2020)》所確定的到2020年全市常住人口控制在1 800萬的調(diào)控目標，2013年達到了2 114.8萬人。人口擴張和聚集給資源、環(huán)境帶來巨大壓力，生活用水量和污水排放量也大幅增加，生活直排和污水處理廠(主要處理生活污水)2項污染源排放的總COD、氨氮達到全市總排放的60%以上。

由于生活源計算主要基于產(chǎn)排污系數(shù)法，因此人口變化基本可以反映生活源排放的變化情況。圖6根據(jù)北京市人口統(tǒng)計年鑒，分別按外來人口與本地人口、城鎮(zhèn)人口與農(nóng)村人口繪制了全市2000—2013年人口變化趨勢。

圖6 北京市2000—2013年人口變化趨勢

從圖6可以看出，北京市常住人口變化趨勢與外來人口變化趨勢高度一致，而本地人口增長趨勢平緩。2000—2013年，北京市本地人口由1 107.5萬增加至1 312.1萬，年均增長率為1.3%；而同期外來人口年均增長率則達到了9.2%，由256.1萬迅速增加到802.7萬，說明北京市常住人口的增長主要取決于外來人口。同時，城鎮(zhèn)人口變化趨勢與常住人口變化基本一致，而農(nóng)村人口在2004—2005年發(fā)生一次明顯的減少變化以后，人口數(shù)量基本保持穩(wěn)定，說明常住人口的增長主要取決于城鎮(zhèn)人口的增加。盡管2010年以來，相對2005—2010年，北京市常住人口增速放緩，但仍保持著年均50.9萬的增長速度，未來生活源排放壓力仍然很大，需加強城鎮(zhèn)人口尤其是外來人口的調(diào)控力度。

4.1.2 其他污染源

根據(jù)新時期北京市城市功能戰(zhàn)略再定位和首都經(jīng)濟圈一體化發(fā)展的相關(guān)規(guī)劃，北京市深化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，有序推進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，加速淘汰“三高一低”產(chǎn)業(yè)，逐步從“大而全”的經(jīng)濟體系轉(zhuǎn)向構(gòu)建“高精尖”的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)。全市單位GDP的污染物產(chǎn)生量和排放量也均呈顯著的下降趨勢。因此，工業(yè)源的COD、氨氮排放占全市總排放的比例很小，分別僅為2.7%和1.5%。

隨著三產(chǎn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整及都市型農(nóng)業(yè)發(fā)展定位，北京市農(nóng)業(yè)主要面向“應(yīng)急保障、生態(tài)休閑、科技示范”發(fā)展，近年來農(nóng)業(yè)排放總體比較穩(wěn)定，COD、氨氮排放占全市總排放的比例分別為37.1%和20.1%。傳統(tǒng)大宗農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)功能相對弱化，而對鮮活安全農(nóng)產(chǎn)品的剛性需求增加?，F(xiàn)階段北京市民消費的農(nóng)產(chǎn)品中，豬肉、牛奶和禽蛋的自給率分別達到32%、54%和66%[22]。因此，畜禽養(yǎng)殖對農(nóng)業(yè)源COD、氨氮排放貢獻很大，分別占總排放的94.7%和87.0%，而農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖排放相對較小。

4.1.3 與其他地區(qū)對比

基于已有文獻資料，將北京市排放結(jié)構(gòu)與南京市進行橫向?qū)Ρ龋M一步分析超大城市水污染物排放結(jié)構(gòu)特征。南京市常住人口規(guī)模為北京市的1/3，屬于特大城市，2012年全市COD、氨氮的排放量分別為10.89×104、1.75×104t[8]。王芳等[8]按照生活源、工業(yè)源、農(nóng)業(yè)源、集中式治理設(shè)施的統(tǒng)計口徑分析了2012年南京市主要水污染物的排放特征，其中生活源包括污水處理廠退水，集中式治理設(shè)施僅指垃圾填埋場。結(jié)果表明：生活源COD、氨氮排放量分別占全市總排放量的61.1%和81.7%，是水污染物的主要來源。這與北京市生活源COD、氨氮占比(56.2%、75.2%)類似，說明生活源減排是大型城市水污染防治面臨的首要問題。南京市工業(yè)源COD、氨氮排放量分別占全市總排放的20.6%和6.9%，與北京市的情況有所不同，主要與南京市內(nèi)尤其是沿長江干流、秦淮河流域產(chǎn)業(yè)高度聚集有關(guān)。農(nóng)業(yè)源COD、氨氮排放分別占全市總排放的17.7%和10.8%，整體上小于北京市農(nóng)業(yè)源排放占比，其中，畜禽養(yǎng)殖業(yè)相對比較分散，養(yǎng)殖污染雖在一些區(qū)域比較集中，但不像北京市一樣占絕對優(yōu)勢；農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)也有較大差異，種植業(yè)污染在部分地區(qū)較為突出。

4.2 污染排放空間特征原因分析

北運河流域排放占比較大的原因主要與流域內(nèi)各區(qū)縣的功能定位有關(guān)。根據(jù)北京市城市總體規(guī)劃，面積為1 085 km2的中心城區(qū)全部屬于該流域，并且約72%的常住人口聚集于北運河流域，是北京市城市化水平最高的流域，生活源排放量大。污水處理廠也較為集中，隸屬北京城市排水集團的高碑店、小紅門、清河、酒仙橋等多座大型污水處理廠，均位于該流域，水廠退水作為污染源排放的比例也比較大，集中處理設(shè)施排放中，COD、氨氮排放占到全市總排放的90%以上。但同時，由于主要污水處理設(shè)施和管網(wǎng)收集系統(tǒng)都分布在中心城區(qū)，郊區(qū)、城鄉(xiāng)結(jié)合部地帶污水處理率較低，北運河流域的生活直排環(huán)境量仍較大。

另外，根據(jù)北京市產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整，第二產(chǎn)業(yè)加快向東、向南聚集的趨勢明顯[23]，全市927家重點工業(yè)企業(yè)多集中布局在大興、通州、房山及北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，因此在工業(yè)源排放中，北運河流域和大清河流域的COD、氨氮排放比例較大。五大流域農(nóng)業(yè)源排放比例取決于畜禽養(yǎng)殖分布，受水土資源自然稟賦條件限制和北京市都市型農(nóng)業(yè)發(fā)展定位，鮮活農(nóng)產(chǎn)品配送業(yè)主要布局于六環(huán)路以外中心城區(qū)外圍，具體包括北運河流域的大興、通州，潮白河流域下游的懷柔、順義，薊運河流域的平谷等。因此，這3個流域農(nóng)業(yè)源COD、氨氮排放比較大，是農(nóng)業(yè)污染源防治重點流域。

4.3 現(xiàn)狀污染物排放量與水環(huán)境容量對比

楊文杰[24]開展了北京市水污染物總量控制研究，得出北京市河流水系COD總的環(huán)境容量為65 540 t，其中北運河流域為21 773 t。北京市環(huán)境保護科學研究院測算出北運河流域COD、氨氮的環(huán)境容量分別為23 843、1 145 t[25]。受研究方法等因素的影響，盡管不同研究結(jié)果有所差異，但2013年北京市的COD排放量(19.39×104t)和北運河流域的COD、氨氮排放量(10.33×104、1.23×104t)，均遠超出其相應(yīng)的水環(huán)境容量。劉明宇[26]對北運河流域的溫榆河進行的水環(huán)境容量研究也表明，在溫榆河干支流中，COD水質(zhì)指標除東沙河實際入河量小于其水環(huán)境容量外，其余干支流的納污量均超載1倍以上；對于氨氮指標，除東沙河、藺溝河超載倍數(shù)小于2外，其余干支流納污量均遠超出其水環(huán)境容量，超載倍數(shù)在5倍以上。對比北京市現(xiàn)狀污染排放量與已有的水環(huán)境容量研究結(jié)果，得到的啟發(fā)是：當前北京市污染物治理仍處于目標總量控制階段，水質(zhì)目標應(yīng)以耗氧污染控制、消除黑臭和水質(zhì)改善為主，容量總量控制尚不符合北京市目前的實際情況。即首先要對污染源進行大幅削減，待水質(zhì)好轉(zhuǎn)至水功能區(qū)水質(zhì)目標范圍內(nèi)，再考慮水環(huán)境容量的約束作用。

5 對策建議

5.1 貫徹執(zhí)行新地方標準，加快污水處理廠提標改造

北京市中下游河段自身產(chǎn)流少，主要接納城市污水處理廠退水，是典型的缺水污補河流。以往污水廠出水水質(zhì)標準低，基本沒有水環(huán)境容量，加之吸收部分直排環(huán)境入流，造成中下游城市河段現(xiàn)狀水質(zhì)多為劣Ⅴ類，水功能區(qū)水質(zhì)不能達標。根據(jù)2013年北京市主要污染物排放的結(jié)構(gòu)特征，通過污水處理廠排放的COD和氨氮均超過全市總排放的1/5。盡管污水處理廠出水的主要污染物控制指標均能達到現(xiàn)有執(zhí)行標準的要求，但由于城鎮(zhèn)污水排放總量大，污水處理廠仍是COD、氨氮排放的重要來源。北京市自2012年7月1日正式實施《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標準》(DB 11/890—2012)，規(guī)定了新(改、擴)建污水處理廠應(yīng)執(zhí)行更為嚴格的排放標準，而中心城城市污水處理廠在2015年底完成升級改造后也執(zhí)行新標準[27]。因此，貫徹執(zhí)行新的地方排放標準，提高城鎮(zhèn)污水處理廠的出水標準，推動污水處理廠由污染控制達標排放向資源化回收和再利用方向發(fā)展，進一步削減污染物的排放，是改善北京市地表水環(huán)境質(zhì)量的重要措施。

5.2 以畜禽養(yǎng)殖和城市面源為重點，推動面源污染治理

城市污水集中處理設(shè)施都是針對點源污染的，面源污染治理尚缺乏有效措施。北京市農(nóng)業(yè)源中，畜禽養(yǎng)殖COD、氨氮排放在農(nóng)業(yè)源總排放量中的占比分別約為94.7%和87.0%，已成為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源。畜禽糞便、污水的利用方式主要是還田，但畜禽養(yǎng)殖場主要集中在城市郊區(qū)[28]，受耕地資源限制，過量的畜禽養(yǎng)殖廢棄物難以被就近消納利用，從而增加養(yǎng)殖區(qū)域的環(huán)境壓力和污染風險。對此，可加強有機肥廠的建設(shè)，促進畜禽糞便有機肥產(chǎn)品的生產(chǎn)加工，從而將部分畜禽糞便外運到其他施用區(qū)，以減輕養(yǎng)殖區(qū)周圍的污染。同時，基于應(yīng)急保障的供給需求確定合理的養(yǎng)殖規(guī)模，并基于環(huán)境承載力約束合理布局養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)，劃定畜禽養(yǎng)殖禁養(yǎng)區(qū)、限養(yǎng)區(qū)和適度養(yǎng)殖區(qū)。對于規(guī)?；B(yǎng)殖場(小區(qū))，加快推進標準化規(guī)模養(yǎng)殖和生態(tài)健康養(yǎng)殖；對于養(yǎng)殖專業(yè)戶，也應(yīng)制定相應(yīng)的污染防治技術(shù)規(guī)范，要求養(yǎng)殖戶做好污水、糞便的收集、貯存工作，減輕對農(nóng)村水環(huán)境的污染。另外，此次統(tǒng)計未包括城市雨水徑流污染。根據(jù)楊龍等[29]的測算，2012年北京市年徑流污染負荷COD為22 194 t，氨氮為610 t，同樣對水體產(chǎn)生重要影響。因此還應(yīng)完善排水管網(wǎng)雨污分流系統(tǒng)，加強初期雨水的收集和處理以及對溢流污水的控制，有效控制城市面源污染負荷。

5.3 加強水利聯(lián)通，顯著改善河流水力條件

水體流動過慢，不利于污染物的遷移擴散，是導致水質(zhì)惡化的主要原因之一[30]。北京市下游平原河道坡降小，水體流動緩慢，又被閘壩層層分割，導致環(huán)境流量的動力學過程弱化或消失，再加上河流以污水處理廠退水、再生水及生活污水為主要水源，水體營養(yǎng)鹽充足，在夏季適宜的水溫光照條件下，就容易發(fā)生水華等富營養(yǎng)化問題。北京市已經(jīng)制定全國最嚴格的《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標準》(DB 11/890—2012)和《水污染物綜合排放標準》(DB 11/307—2013)，從技術(shù)角度改善水環(huán)境的空間變窄，從管理角度突破水環(huán)境治理的瓶頸變得緊迫而必要。水動力條件改善對于水體富營養(yǎng)化的抑制機制已經(jīng)有一定的共識，可通過雙水源(清水和高標準再生水)供水系統(tǒng)，提高生態(tài)環(huán)境用水保證率，利用現(xiàn)有閘壩水利設(shè)施，優(yōu)化水系結(jié)構(gòu)，加強水利聯(lián)通，增加緩流區(qū)流速，促進污染物的遷移擴散，充分利用水體自凈能力改善河流水質(zhì)。

5.4 加快城市總體規(guī)劃修編，合理規(guī)劃城市規(guī)模布局

研究修編城市環(huán)境總體規(guī)劃，改變以往增量式、保障式的規(guī)劃思路，增強規(guī)劃的約束性。突出資源環(huán)境約束在城市發(fā)展中的地位和作用，根據(jù)城市的資源環(huán)境承載力，確立城市增長邊界和規(guī)模調(diào)控目標。人口持續(xù)聚集和快速增長是資源消耗和污染排放的根源，應(yīng)從導致人口增長的根本原因入手，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，通過加強產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和科技創(chuàng)新等方式，提高勞動生產(chǎn)率，控制低端業(yè)態(tài)發(fā)展，降低對外來人口就業(yè)的依賴，從而實現(xiàn)“控增量、壓存量”的人口調(diào)控目標。在城市功能布局上要限制中心城區(qū)再開發(fā)和功能再聚集，加快中心城區(qū)部分功能疏解，引導城市發(fā)展重心轉(zhuǎn)向“副中心”和新城。同時，完善統(tǒng)籌城鄉(xiāng)區(qū)域發(fā)展機制，在郊區(qū)、城鄉(xiāng)結(jié)合部合理規(guī)劃布局污水處理廠等基礎(chǔ)設(shè)施。農(nóng)業(yè)要以量水發(fā)展為基本原則，突出生態(tài)功能和應(yīng)急保障功能，退出耗水多的種植行業(yè)。加快編制畜禽養(yǎng)殖污染防治規(guī)劃，基于環(huán)境承載能力確定合理的養(yǎng)殖規(guī)模，制定規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖用地管理辦法，明確畜禽養(yǎng)殖污染防治目標、任務(wù)、重點區(qū)域，以及污染綜合防治措施。工業(yè)繼續(xù)突出戰(zhàn)略引領(lǐng)和科技創(chuàng)新，調(diào)整疏解一般性產(chǎn)業(yè)，加快淘汰高消耗、重污染產(chǎn)業(yè)。

6 結(jié)論

基于目前最新的污染源排放清單，按照工業(yè)源、農(nóng)業(yè)源、生活直排、集中處理設(shè)施的環(huán)境統(tǒng)計口徑對北京市主要污染物的排放構(gòu)成和空間特征進行解析。從排放構(gòu)成看，生活源(生活直排和污水處理廠)COD排放占全市總排放的56.2%，氨氮排放占全市總排放的75.0%以上。其次是畜禽養(yǎng)殖，COD、氨氮排放分別占全市總排放的35.1%和17.5%。從空間分布看，北運河流域排放量占比最大，COD、氨氮排放量分別占全市總排放量的53.3%和57.4%。當前北京市污染物治理仍處于目標總量控制階段，根據(jù)缺水污補河流的特點，從源頭控制的角度，首先要加快污水處理廠提標改造和再生水廠建設(shè)，提高污水處理率和出水水質(zhì)標準，這是改善北京市地表水環(huán)境質(zhì)量最有效的手段，同時，需要加強對畜禽養(yǎng)殖和城市面源污染的有效控制；從污染物遷移轉(zhuǎn)化的角度，要通過加強水利聯(lián)通，改善河流水動力狀況，提高水體自凈能力；另外，從宏觀調(diào)控的層面，還應(yīng)加快城市總體規(guī)劃修編，對未來城市規(guī)模布局做出合理規(guī)劃。

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Study on the Emission Characteristics of Main Water Pollutants in Beijing and Measures for Water Quality Improvement

WANG Gang1,2,PAN Tao1,3,QI Jun1,LI Xia4,ZHOU Zhen1,ZHANG Yuepeng4

1.Beijing Municipal Research Institute of Environmental Protection,Chinese National Engineering Research Center of Urban Environmental Pollution Control,Beijing 100037,China

2.College of Environmental Science and Engineering,Donghua University,Shanghai 201620,China

3.School of Environmental Science and Technology,Tianjin University,Tianjin 300072,China

4.College of Resource Environment and Tourism,Capital Normal University,Beijing 100048，China

Pollutant emission information is an important basis for environmental decision-making. We analyzed the current situation of Beijing water quality,and the structural and spatial features of the main controlling pollutants in Beijing,including COD and NH3-N,based on the latest emission lists of pollutant source. The emission components of COD and NH3-N are 2.7%,37.1%,35.0%,25.3% and 1.5%,20.1%,54.8%,23.6%,respectively according to the environmental statistics caliber of industrial enterprises,agricultural sources,domestic sources and centralized treatment facilities. Among the agricultural sources,livestock-raising is the main pollutant source,and the total emissions of COD and NH3-N account for 94.7% and 87.0%,respectively of the total emissions of agricultural sources. The North Canal River has the largest emission proportion among the five major river systems in Beijing,and the emissions of COD and NH3-N account for 53.3% and 57.4% of the city's total emissions,respectively. The water quality improvement strategies and suggestions are proposed from four respects,they are speeding up the standard-improving transformation of the sewage treatment plants,promoting the control of non-point source pollutant,strengthening the connection of the water conservancy and planning the city's scale and layout rationally.

NH3-N;COD;emission structure;spatial characteristics;Beijing

2015-04-20;

2015-05-18

國家水體污染控制與治理科技重大專項(2012ZX07203-001-01)

王 剛(1985-)，男，河南平頂山人，博士。

齊 珺

X830.7

A

1002-6002(2016)02- 0081- 08