天津市灰水足跡的初步評價(jià)

常雪羽

摘 要：本文應(yīng)用灰水足跡概念將天津市2005—2013年間工業(yè)、生活及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生的污染物以計(jì)算稀釋這些這些污染物所需要的淡水量來進(jìn)行量化，初步估計(jì)水污染程度。研究表明：①天津市2013年的灰水足跡為55.5億立方米，是水資源總量的3.8倍。②天津市灰水足跡從2008年開始逐年降低。

關(guān)鍵詞：灰水足跡；水資源；天津市

1 引言

我國一直以來高度重視水資源危機(jī)問題，在對水污染評價(jià)方面有很多重要的方法?，F(xiàn)如今灰水足跡的方法的應(yīng)用在水污染領(lǐng)域的研究中有較大程度突破了[1-2]。

在2008年，灰水足跡由Hoekstra和Chapagain首次提出提出[1]?；宜阚E從水量—水質(zhì)關(guān)系的角度評價(jià)水污染程度。國內(nèi)外的灰水足跡研究主要集中在兩個(gè)方面，即評價(jià)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的灰水足跡與評價(jià)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的灰水足跡[3]。國內(nèi)有研究，應(yīng)用灰水足跡的評價(jià)方法估計(jì)了北京市水污染程度[3]。天津同北京相似，也屬于嚴(yán)重的資源型缺水地區(qū)。本文將采用同樣方法，評價(jià)天津市水污染程度。

2 研究方法與數(shù)據(jù)的收集

2.1 灰水足跡

灰水足跡的計(jì)算和評價(jià)，目前只要以《水足跡評價(jià)手冊》為指導(dǎo)，他是國際水足跡網(wǎng)絡(luò)出版的[1]。污染物經(jīng)過稀釋，并達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所需淡水量，以此作為量化，公式如下：

其中，WFgrey用來表示灰水足跡，L則代表污染物排放負(fù)荷，Cmax是用來指代達(dá)到目前環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)情況的，污染物的最高濃度，Cnat則表示受納水體的自然本體濃度。

2.2 生活和工業(yè)方面灰水足跡的計(jì)算

工業(yè)和生活領(lǐng)域一般在用水工程中產(chǎn)生的污染屬于電源污染[4]。工業(yè)和生活領(lǐng)域的灰水足跡采用公式（1）進(jìn)行計(jì)算。對于工業(yè)領(lǐng)域和生活領(lǐng)域，化學(xué)需氧量（COD）是其中含量最多的物質(zhì)[5]，所以本研究使用COD的量化作為指標(biāo)計(jì)算此方面的灰水足跡的值。

2.3 農(nóng)業(yè)方面灰水足跡的計(jì)算

農(nóng)業(yè)方面以面源污染為主[6]。對于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域通常采用氮元素作為灰水足跡的衡量指標(biāo)[7]，氮肥淋失率即是這類固定值。公式如下：

其中，WFagr-grey為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的灰水足跡，變量Appl表示施用的化學(xué)物質(zhì)量，α表示氮肥淋失率。

2.4 地區(qū)的灰水足跡

由于生活和工業(yè)的灰水足跡可以兩項(xiàng)可疊加。而氮元素是農(nóng)業(yè)部門的指標(biāo)。氮元素和COD，其中值大的指標(biāo)就可以被認(rèn)為是該地區(qū)的灰水足跡，公式如下：

2.5 剩余灰水足跡

一段時(shí)間t內(nèi)累積的剩余灰水足跡（AWFgrey）可采用以下公式進(jìn)行計(jì)算：

2.6 數(shù)據(jù)的收集

本研究的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)是《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值》（GB 3838—2002）[8]，采用相應(yīng)的水體所含物質(zhì)濃度標(biāo)準(zhǔn)Cmax=0.002kg/m3。硝態(tài)氮為農(nóng)業(yè)中氮肥的主要淋失主要成分[9-10]，硝酸鹽的標(biāo)準(zhǔn)濃度限值為10 mg/L為依據(jù)。Cnat常假設(shè)為0 mg/L。

《天津市環(huán)境狀況公報(bào)》[5]和《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》[11]可提供2005-2013年間生活和工業(yè)發(fā)方面的處理廢水中COD的量以及氮肥施用量。由于天津?qū)儆谌A北地區(qū)，所以，氮肥淋失率為年均7.4%[12]。

同時(shí)，天津市水務(wù)局《天津市水資源公報(bào)》提供了2005—2013年天津市水資源量和用水量[13]。2005—2009年天津市符合Ⅲ類以上（包括類Ⅲ類）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)河道水的比例數(shù)據(jù)也來自于此。

3 結(jié)果分析

3.1 天津市的灰水足跡情況

天津市2013年生活領(lǐng)域的灰水足跡為42.5×108m3，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的灰水足跡為14.6×108m3；工業(yè)領(lǐng)域的灰水足跡為13×108m3。2005—2013年間，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域灰水足跡較為穩(wěn)定；工業(yè)領(lǐng)域灰水足跡在2008年急劇減少；生活領(lǐng)域灰水足跡從2010年開始逐漸減少（圖1）。

3.2 灰水足跡、水資源與用水量

2005—2013年，天津市對應(yīng)年份的水資源量遠(yuǎn)小于灰水足跡，用水量除2012年外都大于水資源量。就2013年來說，灰水足跡為55.5億立方米，即需要55.5億立方米的淡水稀釋污染物。而全市水資源總量為14.64億立方米，入境水量為29.12億立方米，用水量為23.7560億立方米，只依靠水資源稀釋污染物比較困難。

3.3 天津水污染分析

天津市灰水足跡的趨勢是自2008年開始降低，但是該地區(qū)的地表水的水質(zhì)還在惡化，并沒有好轉(zhuǎn)。符合Ⅲ類以上（包括Ⅲ類）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的河道水達(dá)標(biāo)率不穩(wěn)定，原因是水資源量一直是小于該地區(qū)的灰水足跡的，其中的污染物不能被有效稀釋，導(dǎo)致每年剩余灰水足跡都為正值，剩余灰水足跡累積。

4結(jié)論和討論

研究結(jié)果表明：

（1）2013年天津市的灰水足跡為55.5億立方米，是水資源總量的3.8倍。

（2）天津市灰水足跡從2008年開始逐年降低。

（3）雖然灰水足跡在下降水體水質(zhì)達(dá)標(biāo)率卻下降了。

綜上所述，2012年天津市人均灰水足跡為580m3，2013年天津市人均灰水足跡為555.8m3，相對2012年有所減少，但數(shù)值仍舊較大，即水污染問題依舊嚴(yán)峻。

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（作者單位：天津師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院）