第二次全國污染源普查安陽市水環(huán)境承載力研究

常艷文，丁志安，趙海麗，王 穎，唐 敏，丁金杰

(河南省安陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，河南 安陽 455000)

水環(huán)境作為影響社會和經(jīng)濟發(fā)展的基本要素，其承載力及狀態(tài)對區(qū)域發(fā)展起著至關(guān)重要的作用[1]。水環(huán)境承載力是指一定時期內(nèi)區(qū)域具有特定功能的水體在其生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境質(zhì)量不遭受威脅時所能支撐人口和經(jīng)濟社會發(fā)展的最大規(guī)模[2-3]，是衡量人類社會經(jīng)濟與水環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展程度的依據(jù)[4]。水環(huán)境承載力具有動態(tài)性和區(qū)域性等特征[5-6]，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量水環(huán)境承載力的研究，如王富強等[7-8]運用層次分析法確定指標權(quán)重并進行水環(huán)境承載力評價；張浩然等[9]從水資源、水生態(tài)和社會經(jīng)濟3個方面出發(fā)選定評價指標；趙傳起等[10]基于系統(tǒng)動力學(xué)模型和向量模法的水環(huán)境承載力評價體系。但因水環(huán)境承載力評價指標體系龐雜，評價結(jié)果的可解釋性與合理性受限，在規(guī)劃管理中無法起到應(yīng)有的作用。

為合理準確地定量化評價安陽市水環(huán)境承載力，本文以生態(tài)環(huán)境部編制的《水環(huán)境承載力評價方法(試行)》[11](以下簡稱《辦法》)為指導(dǎo)，選取滿足要求的33個國控、省控、市控和縣控斷面為評價斷面，對2019—2020年安陽市水環(huán)境承載力狀況進行深入研究，判別區(qū)域水環(huán)境承載狀態(tài)，并利用第二次全國污染源普查數(shù)據(jù)對安陽市工業(yè)廢水排放企業(yè)類型、排放特征及污染因子的空間分布進行系統(tǒng)分析，研究可為進一步加強區(qū)域水污染防治工作、建立水環(huán)境承載力監(jiān)測預(yù)警長效機制提供服務(wù)和指導(dǎo)。

1 研究地區(qū)概況

安陽市是一個典型的資源型缺水城市，全市畝均水資源占有量351 m3，為全國平均水平的1/5，人均水資源占有量245 m3，僅為全國平均水平的1/10，遠遠低于國際公認人均500 m3水資源量極度缺水地區(qū)的臨界值[12-13]。

安陽市下轄9個縣(市、區(qū))，地跨海河、黃河兩大流域，總流域面積7 413 km2，境內(nèi)河流分屬海河流域和黃河流域，主要河流有洹河、金堤河、淇河、湯河等，過境河流有漳河、衛(wèi)河，除金堤河屬黃河流域外，其他均屬海河流域漳衛(wèi)河水系。其中，黃河流域面積占全市面積的24%，海河流域面積占全市面積的76%。流經(jīng)安陽市的中小河流主要有流域面積在200～3 000 km2的洹河、湯河、羑河、洪河、硝河等[14-16]。

2020年，安陽市滿足要求的國控、省控、市控和縣控斷面共有33個，均為河流型。其中，國控、省控斷面8個，市控斷面15個，縣控斷面10個。除濮陽大韓橋斷面屬于黃河流域外，其他斷面均屬于海河流域。

2 水環(huán)境承載力評判

2.1 評價方法

2.1.1 評價指標計算

水環(huán)境承載力評價指標體系包括水質(zhì)時間達標率和水質(zhì)空間達標率2個評價指標，反映評價區(qū)域內(nèi)水質(zhì)在時間和空間尺度上的達標情況。參與評價的斷面(點位)，監(jiān)測指標需包括《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)中除水溫、大腸菌群和總氮以外的21項指標，參評斷面(點位)水質(zhì)目標以評價年水質(zhì)考核目標為準。

(1)水質(zhì)時間達標率(A1)。水質(zhì)時間達標率反映評價區(qū)域內(nèi)水質(zhì)在時間尺度上的達標情況，是所有斷面(點位)水質(zhì)時間達標率的算術(shù)平均值。斷面(點位)水質(zhì)時間達標率指在1年內(nèi)不同時期水質(zhì)達標次數(shù)占總監(jiān)測次數(shù)的百分比。

(1)

(2)

式中，n為區(qū)域內(nèi)斷面(點位)個數(shù)；Ci為第i個斷面(點位)水質(zhì)時間達標率。

(2)水質(zhì)空間達標率(A2)。水質(zhì)空間達標率反映評價區(qū)域內(nèi)水質(zhì)在空間尺度上的達標情況，指區(qū)域內(nèi)年度達標斷面(點位)個數(shù)占斷面(點位)總個數(shù)的百分比。

(3)

式中，達標斷面(點位)指1年內(nèi)不同時期水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值不超過目標值的斷面(點位)，否則為不達標斷面(點位)。

2.1.2 承載力指數(shù)計算

水環(huán)境承載力指數(shù)(Rc)為定量反映水環(huán)境承載力大小的數(shù)值，將評價指標代入計算公式即可獲得，無量綱。

(4)

式中，A1為水質(zhì)時間達標率；A2為水質(zhì)空間達標率。

2.1.3 承載狀態(tài)判別

水環(huán)境承載力指數(shù)越大，表明區(qū)域水環(huán)境系統(tǒng)對社會經(jīng)濟系統(tǒng)支持能力越強。根據(jù)評價區(qū)域水環(huán)境承載力指數(shù)大小，將評價結(jié)果劃分為超載、臨界超載、未超載3種類型。當Rc<70%時，判定該區(qū)域為超載狀態(tài)；當70%≤Rc<90%時，判定該區(qū)域為臨界超載狀態(tài)；當Rc≥90%時，判定該區(qū)域為未超載狀態(tài)[16]。

2.2 各轄區(qū)水環(huán)境承載力評判

2.2.1 各轄區(qū)水質(zhì)時間達標率

根據(jù)水質(zhì)時間達標率計算方法，完成各斷面、各縣區(qū)水質(zhì)時間達標率的計算。33個斷面共有效監(jiān)測388次，達標334次，區(qū)域水質(zhì)時間評價達標率為86.1%；各縣(市、區(qū))水質(zhì)時間達標率依次為：林州市(96.7%)、滑縣(95.8%)、湯陰縣(94.6%)、文峰區(qū)(94.4%)、安陽縣(89.5%)、內(nèi)黃縣(85.9%)、龍安區(qū)(78.8%)、北關(guān)區(qū)(74.2%)、殷都區(qū)(67.7%)。各斷面水質(zhì)不達標月份主要集中在4—9月，可能是由于開春或雨季，地表徑流等面源污染對河流水質(zhì)產(chǎn)生了一定的影響。

2.2.2 各轄區(qū)水質(zhì)空間達標率

采用單因子評價法，基于2020年各斷面水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，對斷面的達標情況進行判定。2020年，安陽市33個斷面中除書香庭院1個斷面氟化物超標1.6倍外，其他32個斷面均達到其水質(zhì)目標，即安陽市水質(zhì)空間達標率為97.0%，除殷都區(qū)水質(zhì)空間達標率為80%外，其余轄區(qū)水質(zhì)空間達標率均為100%。

2.3 各轄區(qū)評價結(jié)果

2020年，安陽市水環(huán)境承載力指數(shù)計算結(jié)果為91.6%，處于未超載狀態(tài)；林州市、滑縣、湯陰縣、文峰區(qū)、安陽縣、內(nèi)黃縣6個縣區(qū)水環(huán)境承載力狀態(tài)均處于未超載狀態(tài)；龍安區(qū)、北關(guān)區(qū)、殷都區(qū)水環(huán)境承載力狀態(tài)均處于臨界超載狀態(tài)(表1)。

表1 2019—2020年安陽市水環(huán)境承載力評價結(jié)果Tab.1 Evaluation results of water environmental carrying capacity in Anyang City from 2019 to 2020

與2019年相比[17]，安陽市水環(huán)境承載力指數(shù)上升11.8個百分點，由臨界超載狀態(tài)轉(zhuǎn)為未超載狀態(tài)。其中滑縣、安陽縣均保持未超載狀態(tài)，林州市、湯陰縣、文峰區(qū)、內(nèi)黃縣均由臨界超載狀態(tài)轉(zhuǎn)為未超載狀態(tài)，北關(guān)區(qū)、殷都區(qū)均由超載狀態(tài)轉(zhuǎn)為臨界超載狀態(tài)，龍安區(qū)保持臨界超載狀態(tài)。

2.4 安陽市河流水環(huán)境承載力評判

參照《辦法》，對安陽市的8條主要河流進行承載力評價。結(jié)果顯示，2020年安陽市8條主要河流承載力整體水平較好，河流水環(huán)境承載力指數(shù)平均值為95.9%，屬于未超載狀態(tài)；其中除安陽河屬臨界超載狀態(tài)外，其余主要7條河流均屬未超載狀態(tài)，尤其是淅河、淇河承載力指數(shù)均為100%。

與2019年相比，安陽河由超載狀態(tài)轉(zhuǎn)為臨界超載狀態(tài)，資源承載力相對較差，湯河和洪河水質(zhì)不穩(wěn)定，由2019年的臨界超載狀態(tài)轉(zhuǎn)為未超載狀態(tài)。其余5條河流均保持未超載狀態(tài)。2019—2020年安陽市主要河流水環(huán)境承載力指數(shù)如圖1所示。

圖1 2019—2020年安陽市主要河流水環(huán)境承載力指數(shù)Fig.1 Summary map of water environmental carrying capacity index of major rivers in Anyang City from 2019 to 2020

3 工業(yè)源水污染排放空間分布

3.1 工業(yè)廢水排放量分析

依法開展的第二次全國污染源普查工作既是一項重大的國情調(diào)查，也是生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的一項戰(zhàn)略性、全局性、基礎(chǔ)性的工作，對于準確判斷當前生態(tài)環(huán)境形勢，制定行業(yè)規(guī)范，不斷提高環(huán)境治理系統(tǒng)化、科學(xué)化、法制化、精細化和信息化水平及全面打贏污染防治攻堅戰(zhàn)具有重要意義[18-19]。

以2017年453家安陽市第二次全國污染源普查排污企業(yè)的普查數(shù)據(jù)為依據(jù)進行分析。安陽市工業(yè)廢水排放量主要集中在殷都區(qū)(占33.0%)、龍安區(qū)(占18.0%)、湯陰縣(占17.9%)、滑縣(占16.4%)，但化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、總氮4項主要污染因子均集中在湯陰縣和滑縣，湯陰縣化學(xué)需氧量排放量占工業(yè)源總排放量的41.9%，滑縣占29.2%；湯陰縣氨氮排放量占工業(yè)源總排放量的34.2%，滑縣占32.9%；滑縣總磷排放量占工業(yè)源總排放量的45.1%，湯陰縣占40.3%；湯陰縣總氮排放量占工業(yè)源總排放量的36.9%，滑縣占32.8%(圖2)。

圖2 安陽市第二次全國污染源普查工業(yè)廢水排放占比Fig.2 Proportion of industrial waste discharge in the Second National Pollution Source Survey in Anyang City

3.2 工業(yè)廢水排放特征

依據(jù)第二次全國污染源普查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，安陽市工業(yè)源廢水中主要污染物化學(xué)需氧量、總氮、氨氮、總磷、石油類、揮發(fā)酚，屬于有機型污染。6項主要污染物削減率為94.3%～99.9%，平均削減率為98.1%，但因排放量較大，在全省的排名仍較靠前[20]。

各污染物的排放企業(yè)規(guī)模占比分布為化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷，主要排放源主要集中在小型企業(yè)，化學(xué)需氧量小型企業(yè)占58.2%，總氮小型企業(yè)占45.8%，總磷小型企業(yè)占44.1%，氨氮小型企業(yè)占32.3%。其中，石油類排放量中型企業(yè)占45.9%，大型企業(yè)占36.8%；揮發(fā)酚由于排放特征明顯，主要集中在大型企業(yè)，占99.98%(圖3)。

圖3 安陽市第二次全國污染源普查工業(yè)廢水排放企業(yè)類型占比Fig.3 Proportion of industrial wastewater discharge enterprises in the second national pollution source survey in Anyang City

3.3 工業(yè)廢水入河分布特征

依據(jù)第二次全國污染源普查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，安陽市工業(yè)源化學(xué)需氧量、氨氮、總氮入黃河量約占30%，入衛(wèi)河量約占70%；總磷入黃河量約占45%，入衛(wèi)河量約占55%。具體為工業(yè)源化學(xué)需氧量排入黃河的量占29.2%，入衛(wèi)河的量占70.8%，其中入衛(wèi)河的支流排放量主要集中在湯河、洪河，排放量分別占40.9%、17.8%；氨氮入黃河的量占32.9%，入衛(wèi)河的量占66.1%。其中，入衛(wèi)河的支流排放量主要集中在湯河、安陽河、洪河，排放量分別占33.9%、21.3%、10.5%；總氮入黃河的量占32.8%，入衛(wèi)河的量占63.3%，其中入衛(wèi)河的支流排放量主要集中在湯河、安陽河、洪河，排放量分別占6.7%、20.5%、7.7%；總磷入黃河的量占45.1%，入衛(wèi)河的量占54.9%，其中入衛(wèi)河的支流排放量主要集中在湯河，排放量占40.3%(表2)。

表2 安陽市工業(yè)源主要污染物排放量入河比例統(tǒng)計Tab.2 Anyang city industrial sources of main pollutants emissions into the river proportion statistical %

4 結(jié)論

依據(jù)《辦法》計算安陽市水環(huán)境承載力指數(shù)，判別區(qū)域水環(huán)境承載狀態(tài)，并結(jié)合第二次全國污染源普查數(shù)據(jù)對安陽市工業(yè)廢水排放企業(yè)類型、空間分布進行系統(tǒng)分析，得出以下結(jié)論。

(1)2020年，安陽市水環(huán)境承載力指數(shù)計算結(jié)果為91.6%，處于未超載狀態(tài)，龍安區(qū)、北關(guān)區(qū)、殷都區(qū)水環(huán)境承載力狀態(tài)均處于臨界超載狀態(tài)，其余6個縣(市、區(qū))水環(huán)境承載力狀態(tài)均處于未超載狀態(tài)；8條主要河流承載力整體水平較好，河流水環(huán)境承載力指數(shù)平均值為95.9%，屬于未超載狀態(tài)；除安陽河屬臨界超載狀態(tài)外，其余7條主要河流均屬未超載狀態(tài)，尤其是淅河、淇河承載力指數(shù)均為100%。

(2)安陽市水環(huán)境質(zhì)量雖未超載，但整體水環(huán)境質(zhì)量仍不穩(wěn)定。2020年，33個斷面全年共有效監(jiān)測388次，達標334次，區(qū)域水質(zhì)時間評價達標率為86.1%，主要污染物為化學(xué)需氧量、總氮、氨氮、總磷、石油類、揮發(fā)酚，屬于有機型污染。

(3)工業(yè)廢水排放量主要集中在殷都區(qū)、龍安區(qū)、湯陰縣和滑縣；污染物排放量主要集中在湯陰縣和滑縣；工業(yè)廢水化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷排放源主要集中在小型企業(yè)，石油類排放量排放源主要集中在中型企業(yè)和大型企業(yè)，揮發(fā)酚由于排放特征明顯，主要集中在大型企業(yè)。

(4)安陽市工業(yè)源化學(xué)需氧量、氨氮、總氮入黃河量約占30%，入衛(wèi)河量約占70%；總磷入黃河量約占45%，入衛(wèi)河量約占55%；安陽市主要污染物排放進入衛(wèi)河，其中入衛(wèi)河的支流中，納污量較大的為湯河、安陽河、洪河。

5 建議

(1)開展水環(huán)境承載力成因分析。針對超載地區(qū)及臨界超載地區(qū)，以水環(huán)境承載力評價結(jié)果為基礎(chǔ)，細化控制單元，識別主控因子，從水資源、水生態(tài)、水環(huán)境和污染物排放等多個角度，分析水環(huán)境承載力主要影響因素及影響機制，從減排和增容方面提出差異化、可操作的水環(huán)境管理對策。

(2)建立水環(huán)境承載力監(jiān)測預(yù)警體系。根據(jù)不同時期水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析水環(huán)境承載力變化趨勢。基于水環(huán)境承載力評價結(jié)果及變化趨勢分析，探索建立水環(huán)境承載力監(jiān)測預(yù)警體系，對超載地區(qū)或水環(huán)境承載力有變差趨勢的地區(qū)進行預(yù)警。

(3)突出精準治污，強化多措并舉。加強對龍安區(qū)、北關(guān)區(qū)、殷都區(qū)水環(huán)境治理，提升中小企業(yè)的污水處理能力，從工業(yè)點源末端治理轉(zhuǎn)向末端治理與源頭控制并重，從單一工業(yè)源治理轉(zhuǎn)向工業(yè)源、農(nóng)業(yè)面源、生活源等綜合治理，從以污染物總量減排考核為統(tǒng)領(lǐng)轉(zhuǎn)向以改善水環(huán)境質(zhì)量為核心，不斷完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加強生態(tài)修復(fù)、緩沖帶建設(shè)等。