我国水污染物总量控制研究现状

摘要: 水污染物排放总量控制与浓度控制是水质达标管理的前提．结合水污染物总量控制的发展进程，对理论完善、实施应用、深入探讨3 个阶段的进展及特征进行了阐述．对污染物总量控制实施中的入河控制、总量分配相关技术细节进行了介绍，并给出了实施总量控制的优点．最后，给出污染物总量控制的实施意义。

关键词:水污染物总量控制; 发展进程; 入河控制; 总量分配

水污染物总量控制是国外20 世纪70 年代初期发展起来的一种比较先进的水环境保护管理方法，指根据一个流域、地区或区域的自然环境、社会经济发展状况和水体自净能力，依据环境质量标准，控制污染源的排污总量，把污染物负荷总量控制在自然环境承受能力内．总量控制是制定将污染物排放总量控制在水功能区承受极限内的合理治污方案的依据，是实施容量总量控制、目标总量控制和行业总量控制的前提．

我国的水环境管理是以对污染源排污口排出的污染物进行浓度控制开始的．随着环境管理工作的深入，环保部门逐步认识到仅对污染源实行排放浓度控制，很难达到改善环境质量的目的．在对污染物实行排放浓度控制的同时，对污染物排放总量进行控制，才能有效地控制和消除水污染．

1 国内水污染物总量控制的发展进程

目前，我国水资源供需矛盾日益突出，水污染物排放量逐渐增大，水生态退化严重．因此，目标总量控制已经不能利用水体纳污能力来实现水功能区水质达标需求．“十一五”期间，我国逐步建立了以水体纳污能力为基础的容量总量控制管理体系，实现从浓度控制、目标总量控制向容量总量控制的转变．

1．1 理论完善阶段

我国的水污染物总量控制研究始于20 世纪80年代末，以制定松花江BOD 总量控制标准为先导．“六五”至“七五”(1985—1990 年) 期间，有关学者针对具体流域的污染物排放及水质现状，结合污染物总量控制实施原则，以沱江、长江、黄河、淮河的一些河段以及白洋淀、胶州湾、泉州湾等水域为研究对象，进行了以水环境容量为基础的流域污染物总量控制研究．1988 年3 月，国家环保局关于以总量控制为核心的《水污染排放许可证管理暂行办法》和开展排放许可证试点工作通知的下达，标志着我国进入了总量控制、强化水环境管理的新阶段[1]．

20 世纪90 年代，国家环保总局编制了《跨世纪绿色工程计划》及《污染物总量控制总体方案》，特别是编写了《淮河流域水污染防治规划和“九五”计划》，表明我国的水质规划与总量控制研究工作逐步进入到政府领导下的有效实施阶段．1996 年8月，国务院《关于环境保护若干问题的决议》确立污染物排放总量控制是国家实现“九五”期间环境保护目标所采取的重大举措．2000 年3 月国务院颁布了《水污染防治法实施细则》，对总量控制作了细化和更具可操作性的规定，确保了水环境污染物总量控制管理办法在我国科学、严格、顺利的实施[2]．2002 年国家环保总局下发《关于汇总核实全国水环境功能区划及开展环保重点城市水环境功能区划汇总工作的通知》，为实现水环境功能区污染物排放总量控制奠定了基础[3]．

1．2 实施应用阶段

国内实行污染物总量控制的方法和形式依据各地条件和水资源问题的不同而有所差异．各地根据本地区的地理特点、规划布局、经济发展、环境状况的不同，分别采取相应的控制方式，如区域总量控制(沈阳市西部污水系统的总量控制)、水系总量控制(松花江水系污染物总量控制)、行业总量控制(沈阳市化工行业污染物流失总量控制)、特定污染物总量控制(天津市重金属排放总量控制) [4]．

上海市于1985 年开始试行污染物排放总量控制，在黄浦江上游水资源保护地区实行以总量控制为目的的排污许可证制度．此后，徐州、厦门、金华、深圳、常州、重庆等一批城市开始陆续推广这项管理办法，并取得了显著成效，为污染物排放总量区域控制在我国的全面实施奠定了实践基础．

2001—2003 年，辽河、海河、淮河、滇池、太湖、巢湖等重点流域相继制定了水污染防治“十五”计划，明确了COD 和NH3—N 作为重点河流污染物总量排放的控制因子，确定了COD，TP 和NH3—N 作为太湖等湖泊流域污染物排放总量控制指标．全国各省(直辖市、自治区) 和环境保护重点城市的“十五”环境保护规划和污染物总量控制实施有关文件中，均明确规定主要污染物控制因子为COD 和NH3—N，湖泊增加了TP，TN 作为控制指标．

2003年11月，杭州和唐山确定为污染物排放总量控制试点城市，开展大气和水环境总量测算，其中COD 和NH3—N 确定为水环境容量测算和总量分配指标，并将作为省、市推进实施总量控制制度的重要基础依据．1998 年以来，全国18 个城市和江苏、山西进行了总量控制基础上的排污许可证试点推广工作，规定对主要排污者发放的排污许可证应有排污总量控制指标要求，主要指标为COD 和NH3—N．2002年发布的《水污染排放总量监测技术规范》规定了水污染物排放总量的监测方式、监测方案、监测采样和分析方法，并在国家规定的9个总量控制的基础上，针对排污企业所属的行业，明确了水污染物总量监测的必测和选测项目，规范了COD和NH3—N 等总量控制因子的监测内容和方法．

2003 年，唐山、沈阳、杭州、武汉、深圳、银川等6个城市被重点选择开展排污许可证的进一步试点工作，要求加强科技指导力度，科学预测环境容量，逐步建立以环境容量为基础、以排污许可证为主要管理手段、以改善环境质量为目标的污染防治管理体制．随着环境影响评价、环境保护实施“三同时”、建设项目竣工环境验收、重点污染源在线监测等制度和措施的深入实施，逐渐形成了目前的污染物排放总量控制因子的管理方法体系．

1．3 深入探讨阶段

结合污染物总量控制政策及实施保障法规在我国的完善落实，针对不同区域总量控制方法的差异性，国内学者展开了不同层次的探索研究，为制定区域性污染物总量控制策略奠定了基础．目前主要以水环境容量或污染物目标控制总量为基础，基于经济优化分配原则或公平性原则进行总量控制研究．

胡康萍等[5-7]针对确定性条件下污染物允许排放量优化分配问题构建了分配模型进行总量控制探讨．为进一步将限制控制总量制定中的不确定性因素表达清楚，夏军等[8-10]从灰色系统规划的角度对污染物总量控制策略进行了研究．其研究遵循了一定的经济优化原则，建立了水污染物削减量或允许排放总量优化分配模式，使总量分配在实现一定环境目标前提下，区域污染治理费用最低．为确保污染物总量控制中的公平性，共享水资源对经济发展的效益值，林巍等[11-13]基于经济学中公平性原则，对污染排放总量中公平性控制原则进行了研究．

当前，学者结合水环境容量的控制约束作用提出污染物的总量控制方案，研究过程中针对各区域的水质保护目标，与水资源的保护规划及治理法规相结合，形成自己的污染物控制量与削减量策略．

2 污染物总量控制实施

实施污染物排放总量控制，可有效克服污染物浓度控制的弊端，从宏观上把握水污染形势，确保水环境质量逐步改善和提高．总量控制可以有效地防止污染源稀释排放，从总体上将水体中的污染物控制在一定限度之内，并且通过对纳污能力进行区域性动态实时分配，避免区域因新增污染源而对水体造成突发污染．总量控制的提出和逐步实施标志着我国的水环境管理工作正由定性管理向定性管理与定量管理相结合的方向转变．当前的研究主要是通过对流域进行水质评价和污染物排放现状评价，找出超标总量控制因子; 结合污染源评价，找出主要污染源作为总量控制对象; 依据水功能区划及水体纳污能力，进行污染物削减控制．

2．1 污染物入河控制

污染物入河控制量是指根据流域水体的纳污能力和污染物入河量，综合考虑流域水体状况、当地技术经济条件和社会发展状况，确定污染物进入水功能区的最大数量．污染物入河控制量是进行功能区水质管理的依据．制定入河控制量时，应考虑水功能区的水质状况、水资源可利用量、经济社会发展现状、未来人口增长和经济社会发展对水资源的需求等．一般情况下，对经济欠发达、水资源丰富、现状水质良好的地区，污染物入河控制量可适当放宽，但不得超过水功能区的纳污能力．按国家规定应予关停的企业可不再分配其排放控制量．根据产业布局应予限产或限制发展的企业，在分配排放控制量时也应予以相应的限制．

水体纳污能力指水体在设计水文、规定环境保护目标和排污口位置条件下，所能容纳的最大污染物量．水体纳污能力是排污总量控制的基础，其定量评价对有效保护水资源具有重要的现实意义．

将水功能区污染物入河量与入河控制量相比较，如果污染物入河量超过入河控制量，其差值即为该水功能区的污染物入河削减量．科学合理地削减污染物是实施水污染物总量控制的关键．依据流域水体污染现状，针对控制因子，以水功能区超标污染因子的水体纳污能力为依据，结合计算单元经济社会现状及规划水平年流域的水质保护目标给出污染物削减分配量．结合浑太河流域水质现状及分级控制目标，对污染物进行削减处理时应注意以下事项．

1) 保护区、保留区和部分缓冲区:

当W = WI时，WC = WI，WR = 0;

当W ＞ WI时，WC = WI，WR = 0;

当水质级别提高时，WC = WI，WR = W1-W2 ．

2) 开发利用区:

当W ＜ WI时，WC = WI，WR = WI-W;

当W = WI时，WC = WI，WR = 0;

式中: W 为水功能区某种污染物纳污能力，t /a; WI，WC，WR分别为某种污染物现状入河量、入河控制量和削减量，t /a; W1，W2分别为水功能区原水质标准

和当前水质标准对应的某种污染物纳污能力，t /a．

在参考河流污染物入河控制量与削减量的基础上，依据湖库的纳污能力及水质现状对湖库的污染物入库控制量与削减量进行确定．

2．2 总量分配

总量分配是总量控制的核心．制定科学的总量分配方案，是实施水污染物总量控制的关键．当水功能区或控制单元的允许排污总量和削减量确定后，可以由多种总量分配方案使之满足总量削减目标．科学合理地将污染物排放控制总量分配到每个污染源，是总量控制方法的核心．总量分配按分配受体的不同分为流域总量分配和污染源总量分配2 类．流域总量分配是将污染物排放总量自流域、行政区等可实施总量目标的实体，分配到独立的行政区或流域的支流、子流域、排放口．污染源总量分配是指将污染物排放总量分配到各污染源，污染源有排污属性，要通过规范自身的排污行为进行总量控制．

结合流域水质规划目标及水体纳污能力，对以水系总量控制为基础计算出的污染物削减量一般采用等比例分配、定额达标、绩效分配、层次分析、投标博弈、单目标优化和多目标优化分配等方法将削减量分配到计算单元中，实现水功能区水质达标．

污染物的总量分配，既要考虑到功能区的目标水质约束，又要考虑在目前污染物治理技术水平下，核定需要投资的资金数额．由于污染物产生、排放过程涉及部门众多、不确定性因素间关系错综复杂，因此为客观地削减部门排污量，通常采用多目标优化分配法进行污染物的总量分配．污染物排放削减量的多目标分配指在流域污染物排放总量控制目标下，通过对经济(总产出、产业结构)、水环境(控制因子排放量、行业总量分配量、水生态健康指标)、水资源(区域供水总量、部门用水结构、中水回用量) 等多目标的耦合求解，寻求基于污染物排放量最少、各指标均衡发展的整体最优，完成对行业产出、水资源消耗、污染物最大允许排放限额等多种指标的总量分配．

2．3 总量控制的优点实施主要污染物排放总量控制，发挥水体纳污能力宏观调算作用，有利于改善水环境质量，促进资源节约、产业结构优化、技术进步和污染治理水平，推动流域经济增长方式的转变．污染物排放总量控制通过对某一区域排入水体的污染物数量加以限制，在环境质量要求与技术经济条件之间寻求最佳结合点，实现水功能区水环境质量改善．

1) 总量控制通过控制整个水域内所有污染源的污染物排放限额，从总体上实现对排放到水体中的污染物的总量限制，使该区域受纳水体的水质浓度达到规定的水质标准[14]．

2) 总量控制充分考虑到同一水功能区内的区域差别，做到高保护目标区域水质高要求，低保护目标低要求，整体考虑，分段控制，有利于总量控制区域内水质分级规划目标的实现．

3) 总量控制可清楚反映水体在满足特定功能的前提下，污染物允许排放量与水质目标的响应关系．

4) 总量控制不仅考虑污染物的排放浓度，也考虑污染物的量，可避免企业对废水进行稀释以求达标的现象．同时，总量控制强化了法律手段，凡超过限定排污指标排放的或不能达到限期治理要求的都要负法律责任，用法律手段保护水环境．

5) 总量控制引入了系统优化与整体协调思想，将整个水功能区水体作为一个系统进行研究和保护，使水体在满足水质目标前提下的污染物允许排放量最大．

3 结语

随着排入水体污染物浓度的攀升，仅对污染源实行排放浓度控制，难以达到水功能区水质规划目标，必须同时对污染物排放量进行控制，实行污染物的双总量控制．因此从单一排放口污染物浓度控制逐步过渡到污染物总量控制是解决我国水污染问题的新方法．采用污染物总量控制，可以有效地克服多年来我国一直实行的水污染物浓度控制的弊端，从宏观上把握水污染变化情势，确保水污染治理得到逐步改善，实现水质达标控制．污染物总量控制是落实当前最严格水资源管理制度的先决条件．在流域计算单元污染物排放总量限定下，水功能区水质浓度才能达到规划目标，为多水源联合调控、分区分质供水奠定基础．基于流域单元水量供需平衡、水污染物总量控制的水资源优化配置是解决当前资源型、水质型缺水的关键之举，也是落实水功能区纳污总量控制红线的关键之举．

参考文献

[1] 万飙，吴贻名．河流水环境容量的推求及分配方法探讨[J]．武汉水利电力大学学报，2000，33(1) : 74-76．

[2] 国家环境保护局，中国环境科学研究院．总量控制技术手册[M]．北京: 中国环境科学出版社，1990．

[3] 李锦秀，马巍，史晓新，等．污染物总量控制定额确定方法研究[J]．水利学报，2005，36(7) : 12-17．

[4] 冯金鹏，吴洪涛，赵帆．水环境污染总量控制回顾、现状及发展探讨[J]．南水北调与水利科技，2004，2(1) : 45－ 47．

[5] 胡康萍，许振成．论环境资源的有偿使用[J]．环境科学研究，1991，4(5) : 60-64．

[6] 李开明，陈铣成．潮汐河网区水污染总量控制及其分配方法[J]．环境科学研究，1990，3(6) : 36-42．

[7] 徐鸿德．区域水污染物总量优化分配的系统分析[J]．上海环境科学，1990，9(7) : 2-4．

[8] 夏军，覃红．灰色系统模型在区域水污染负荷量超长期预测中的应用[J]．人民黄河，1996，18(7) : 46-48．

[9] 刘兰芬，张祥伟，夏军．河流水环境容量预测方法研[J]．水利学报，1998(7) : 16-20．

[10] 曾光明，袁兴中．开发区区域污染物排放量的预测[J]．湖南大学学报: 自然科学版，1995，22 (2 ) : 29－ 32．

[11] 林巍，傅国伟，刘春华．基于公理体系的排污总量公平分配模型[J]．环境科学，1996，7(3) : 35-38．

[12] 徐鸿德．河流水污染物协调分配系统分析[J]．环境科学研究，1991，4(2) : 37-40．

[13] 李嘉，张建高．论水污染协同控制的基本原则[J]．水利学报，2002(1) : 1-5．

[14] 胡应琦．南通河网水环境容量及污染物总量控制研究[D]．南京: 河海大学，2008．

作者简介:张修宇(1978—) ，男，河南新乡人，讲师，博士研究生，主要从事农业水土工程、区域水资源利用等方面的研究．