我国北方地区水污染物排放标准实践与创新

史会剑

(山东省环境保护科学研究设计院，山东 济南　250013)

我国北方地区水污染物排放标准实践与创新

史会剑

(山东省环境保护科学研究设计院，山东 济南250013)

【摘要】本文分析了国内外水环境质量标准与排放标准制定的技术依据，对排放限值制定的技术方法及存在的问题进行了剖析，探讨了美国TMDL在现阶段我国北方地区应用的可行性，提出了基于水环境质量达标的排放标准制定技术方法，并对山东在水污染物排放标准方面的实践及取得的成效进行了分析，为其他区域水污染物排放标准的制定提供借鉴。

【关键词】北方地区；水环境质量标准；水污染物排放标准；实践与创新

1美国水环境标准体系

发达国家在水污染物排放标准制定与实施方面有着丰富的经验，其中以美国最具代表性。以《清洁水法》为核心的法律法规体系，构建了以环境质量标准、水污染物排放标准和TMDL计划为主体的水环境标准体系。

1.1　水环境质量标准

《清洁水法》是美国水环境质量标准制定与实施的主要法律基础，该法确定的水质标准包括三部分内容：(1)指定水体用途功能；(2)按水体特征、功能建立水质基准，并基于水质基准确定水质标准，旨在使水质保持在特定水体功能需要的水平；(3)未达到水质标准相匹配的管理措施。

1.2　水污染物排放标准

《清洁水法》建立了基于污染控制技术的排放标准，根据该法301、304、306、307条款，对于直接排放的点源，在1977年7月1日前达到BPT(最佳实际控制技术)为基础的出水限值；1989年3月31日前，常规污染物排放达到BCT(最佳常规污染物控制技术)为基础的出水限值，有毒污染物和非常规污染物排放达到BAT(最佳经济可行技术)为基础的出水限值；新源则执行经应用证实了的最佳可行控制技术限值(NSPS)。到目前为止，EPA为55个不同的工业行业制定了这类标准。

1.3　最大日负荷总量( TMDL) 计划

基于上述分析可以发现，美国的排放标准和环境质量标准确定的出发点不一致，两类标准之间缺少衔接，这就难以避免在污染源较集中、环境容量较小的个别流域，即便是所有污染源实现了达标排放，其断面仍然超过环境质量标准的情况。为此美国环境保护局(USEPA)1997年颁布了TMDL计划实施技术指南。TMDL是指“在满足水质标准的条件下，水体能够接受的某种污染物的最大日负荷量，包括点源和非点源的污染负荷分配，同时考虑安全临界值和季节性的变化，从而采取适当的污染控制措施来保证水体达到相应的水质标准”。TMDL的负荷分配见下式：

(式1)

式中，TMDL 为污染负荷容量；WLA为允许的现存和未来的点源污染负荷；LA为允许的现存和未来的非点源污染负荷；BL为水体自然背景值；MOS为安全余量。TMDL从环境容量、总量控制的角度建立了污染源与水环境质量之间的对应关系，为确保水质目标的实现发挥了重要作用。

2我国水环境标准体系

2.1　水环境质量标准

由于长期以来在水环境基准方面的研究不足，我国现行水环境质量标准主要是参考国外水环境质量标准的思路和成果，根据水域的使用功能来制定的，如地表水环境质量标准、海水水质标准等。

2.2　水污染物排放标准

国家排放标准体系是在一定的经济、技术和管理条件下，一定时期内全国范围内绝大多数的排污企业经过一定努力都应该达到的最基本要求。我国的水污染物排放标准体系与我国的环境保护事业同步发展，最早可以追溯到1973年发布实施的《工业“三废”排放试行标准》，截止目前，现行的水污染物排放标准总数达到50余项，形成了行业型+综合型的国家水污染物排放标准体系。

《中华人民共和国水环境保护法》第十条规定，“国务院环境保护行政主管部门根据国家环境质量标准和国家经济、技术条件，制定国家污染物排放标准。”由于缺少排放限值与水环境质量标准相衔接的评估技术方法，在实际操作中，我国水污染物排放限值的确定往往只考虑了技术和经济的可行性。

水环境质量标准与水污染物排放标准脱钩的现象在国外水环境标准体系中同样存在，但由于国外拥有相对丰富的降水、较大的径流系数以及相对富足的水环境容量，从而很好的掩盖了这一问题的本质。我国幅员辽阔，不同流域/区域水环境生态特征、水环境承载力等都有很大的差异，特别是北方地区，人均水资源占有量仅相当于全国平均水平的1/6，世界平均水平的1/20，造成污染源达标排放与水环境功能区超标矛盾的现象普遍存在。

3TMDL在我国北方地区实施存在的问题

如前所述，基于经济技术可行性的排放标准无法实现与水环境质量标准的衔接。TMDL虽然从环境容量、总量控制的角度建立了污染源与水环境质量之间的对应关系，为确保水质目标的实现发挥了重要作用，为地方标准的制定提供了很好的借鉴。但是TMDL计划在我国北方水资源严重短缺、污染严重地区的实施存在一定的障碍，下面以山东省为例进行分析说明。

首先，TMDL给出的是流域每个污染源的污染物排放负荷，而未规定企业的排放浓度。山东省多年平均降水量为676.5mm，低于美国38.5mm，多年径流系数仅为0.186，是美国的1/3，且70-90%的径流量集中在汛期，甚至是在一两场特大暴雨洪水中，这就造成山东省多数河流、多数时间缺少充足清水的补给，自然净化能力较差，即便是较少的污染物总量，但如果排放浓度较高，仍然可能造成水体超标的现象。因此，我国现阶段的排放标准仍然不能脱离浓度限值为主的现实。

其次，美国TMDL于1972年开始实施，适逢国内河流水质污染达到峰值的时期，但美国当时人均GDP已经达到5897美元，城市化率达到73.0%，三次产业结构为3.7∶4.4∶1.9，经济社会已经相对发达，产业结构实现重要转型，大多数行业的污染物排放负荷已经较低，部分企业有技术和有经济实力能够实现零排放。山东省1997年水质恶化达到峰值，后开始以行政为主的治污手段进行污染治理，虽然有所成效，但1997-2002年间水质出现反复，且经济社会成本大，难以长期为继。山东省计划自2002年起以地方污染物排放标准来推动流域污染防治，但当时正处于经济社会快速发展的时期，人均收入仅为1370美元，城市化率仅为40.3%，三次产业结构为11.9∶53.5∶4.6水平较低，工业结构仍以“两高行业”为主。

在此背景下如果把所有污染负荷削减的责任全部加在点源身上，则绝大多数企业难以承受，这就决定了现阶段无法照搬美国的TMDL理论进行污染源控制，探索一条符合符合发展阶段和北方缺水地区环境管理实际的环保新道路。

4地方水污染物排放标准实践与创新

4.1　基于水环境质量达标的排放标准制定技术方法

图1给出了地方制定水污染物排放标准时的技术流程，通过这个流程将能够实现排放限值与水质目标的挂钩。当执行国家排放标准无法实现流域水质管理目标时，地方可以通过尝试针对某些污染物排放浓度高、排放总量大的行业，依据当时的污染防治技术制定行业排放标准，并确定污染物削减方案。仅仅依靠制定个别地方行业排放标准，一般情况下仍不能完全满足流域水质要求，这就需要进一步建立更为严格的基于水质目标或环境容量的排放限值，即流域水污染物综合排放标准(前提是重污染行业环保瓶颈得到突破)。但由于基于水质目标的排放限值也不能就环境论环境而完全不考虑技术经济的可行性，从而仍然可能会造成在污染源大量集中、水环境容量较小的区域出现超出地表水环境功能区划要求的情况，这就需要针对该区域的个别排放量大的企业实行水环境容量总量控制或针对这些污染源提出更加严格的排放控制要求，从而保证水质目标的实现。

4.2　北方地区流域治污策略创新与排放标准的衔接

4.2.1北方地区流域治污策略创新

如前所述，我国北方地区，人均水资源占有量小，环境承载力有限，要实现同样的水质目标意味着要执行更加严格的排放标准，在目前的经济技术条件下，大多数企业将难以承受。综合的治理策略与措施既是确定标准限值的技术依据，为此需通过创新流域治污策略，降低企业治污负担。

以山东省南水北调流域为例，该流域内能够发挥水污染控制作用的条件包括“治、用、保”的综合措施以及河流自身的稀释净化作用，即在单纯的污染治理的基础上增加了水循环利用和生态修复的环节。由于全面构建了“治、用、保”系统推进的科学治污体系，山东省南水北调流域污染物负荷容量的分配公式可以变为式2。

净化工程的净化去除量)= WLA(点源污染负荷)+

LA(非点源污染负荷)-WRPR(中水截蓄导用工程的

(式2)

图1　流域水污染物排放限值制定技术路线

由于中水截蓄导用工程的实施，使行政辖区内部水资源实现最大程度的循环，减少了最终进入水体的污染负荷；由于人工湿地水质净化工程的建设，对进入湿地的再生水进行二次净化，提高了水体的环境容量。与美国TMDL公式1相比，以上两项措施实现了环境容量的“一增”和污染负荷的“一减”，可以大大减轻点源污染负荷削减的压力，从而点源执行的污染物排放限值可以适当放宽。

4.2.2流域治污策略与标准限值的衔接

图2　流域水污染物综合排放标准限值的确定

由于建立了基于“治、用、保”的流域综合治污策略，建立企业排放限值与河流断面水质的衔接，只需要建立排放企业排放浓度与河流人工湿地入口水质要求之间的衔接即可。以山东省南水北调流域为例，要满足调水干线Ⅲ类水质要求(COD20mg/L)，则人工湿地进水水质COD需低于40mg/L，考虑到河流本身的稀释净化能力，沿支流上溯15km范围内(重点保护区)的企业COD排放浓度需低于50mg/L，15km以外的企业COD排放浓度需低于60mg/L，则该允许排放浓度即为该流域所有行业COD指标的排放限值。具体计算过程中，可通过建立一定的数据模型计算得到。4.3山东省水污染物排放标准实践

4.3.1山东省水污染物排放标准体系建设历程

山东省利用八年时间、分三个阶段实现了污染物排放标准与环境质量标准的衔接。第一阶段：2003年-2006年，针对重污染行业，依据技术经济可行性制定和发布了造纸工业、纺织工业、畜禽养殖工业等6项行业水污染物排放标准，通过行业标准的实施，使上述行业水污染物排放浓度逐步降低，缩小与其他低污染行业排放浓度的差距。第二阶段：2007年-2010年，过渡阶段，发布逐步加严的流域水污染物排放标准，允许部分治理难度较大的行业暂时执行较宽松的排放限值。第三阶段：2010年起，取消高污染行业排放特权，南水北调流域标准、小清河流域标准、海河流域标准、半岛流域标准四个流域标准覆盖了山东全境，所有行业执行统一的排放限值。

4.3.2标准主要特点及取得的成效

一是实施采取环境目标倒逼机制，实施分阶段逐步加严标准限值的策略。分阶段逐步加严意在体现前瞻性和引导性，并为企业升级改造和污染治理设施提标改造预留时间。标准实施以来，实现了在经济以两位数的速度快速增长的同时，河流COD浓度年均以13.6%的速度下降，水环境质量已基本恢复到上世纪80年代初期的水平。

二是基于环境质量制定排放限值，流域内所有行业执行统一的排放限值，取消了高污染行业排污特权。标准实施以来，山东省万元工业增加值主要污染物排放量逐年降低，万元工业增加值COD、氨氮排放量不足全国平均排放强度的一半，也大大低于广东、江苏、浙江等经济发达省份。这种变化在造纸等重污染行业表现的更为明显，与2002年相比，2010年全省机制纸及纸板产量增加了1.5倍，利税增加了3.7倍，而COD排放量减少了62%。

三是基于环境承载力实施“分区、分级”控制策略。从流域自然规律出发，将流域分为重点保护区和一般保护区，每个区域范围的界定则是根据污染源分布情况和河流自净能力，采用数学模型计算所得，如南水北调流域重点保护区的范围是调水干线大堤两侧15km范围，小清河流域重点保护区的范围是小清河干线大堤两侧5km范围，从而实现了排放标准与环境承载力相衔接，有利于引导产业优化空间布局。

图3　山东省GDP总量与COD浓度变化趋势图

国家或地区COD(kg/万元工业增加值)氨氮(kg/万元工业增加值)江苏1.1840.087浙江1.7760.120山东0.7540.064广东1.1060.071全国平均2.7170.171

5结语

本文在剖析国内外水环境质量标准与排放标准制定的技术依据以及对排放限值制定的技术方法及存在问题基础上，探讨了美国TMDL在现阶段我国北方地区应用的可行性，提出了基于水环境质量达标的排放标准制定技术方法，并对山东在水污染物排放标准方面的实践及取得的成效进行了分析。研究表明：地方环境标准不但能体现环境要求的行业差异，还能体现环境要求的地域差异，其针对性和可操作性更强，可以弥补国家环境标准建设的不足，便于执行和实施，并能更及时地得到反馈和修订，促进地方环境质量的改善，因此地方排放标准的地位需要进一步强化。

受工艺特点和污染治理水平影响，高污染、高耗水行业执行宽松的排放限值，短期内具有一定的合理性，但从长远来讲是不符合社会发展要求的。对于仍然存在的不适应先进生产力和时代发展要求的一些落后的生产方式，既不能采取安于现状、保护落后的态度，也不能脱离实际地简单化地加以排斥，搞“一刀切”，而要立足实际，以逐步加严的标准引导上述企业加以改造、改进和提高，逐步使它们向先进适用的生产方式转变，并最终取消高污染行业的排放特权，实现排放标准与环境质量标准相衔接。

参考文献：

[1]孟伟，王海燕，王业耀.流域水质目标管理技术研究( IV)——控制单元的水污染物排放限值与削减技术评估 [J].《环境科学研究》，2008，21(2)：1-8.

[2]史会剑，蔡燕，谢刚.山东省流域水污染物综合排放标准[J].《中国环境管理干部学院学报》，2011，21(3)：1-3.

[3]史会剑，谢刚，蔡燕.山东省大气污染物排放标准体系建设与推进策略[J].《环境与可持续发展》，2013，38(4)：69-72.

[4]USEPA. Federal water pollution control act [Z].Washington DC：USEPA，2002.

引用文献格式：史会剑.我国北方地区水污染物排放标准实践与创新[J].环境与可持续发展，2015，40(1)：68-71.

Practice and Innovation of Water Pollutant Emission Standards in North of China

SHI Huijian

(Shandong Academy of Environmental Science，Jinan 250013)

Abstract：This paper analyzed the technical basis for establishing water environment quality standards and water pollutants emission standards at home and abroad，dissected the technical methods and current problems for formulating pollutants emission limits，explored the application feasibility of the total maximum daily load (TMDL) of United States in northern region of China，and proposed technical methods for establishing pollutants emission standards based on water environment quality permissible condition. The practices and effects of water pollutants emission standards in Shandong province were also analyzed，providing a reference for establishing water pollutant emission standards in other regions of China.

Keywords：Northern region；Water environment quality standards；Water Pollutants Emission Standards；Practice and innovation

中图分类号：X52

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2015)01-0068-04

作者简介：史会剑，硕士，工程师，主要从事环境标准、政策等方面的研究