胶州湾近岸海域污染物削减的效益分析*1

张美玲，孙然然，王学昌

(中国海洋大学 环境科学与工程学院，山东 青岛 266100)

胶州湾近岸海域污染物削减的效益分析*1

张美玲，孙然然，王学昌

(中国海洋大学 环境科学与工程学院，山东 青岛 266100)

首先计算了2008年化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)对胶州湾各类海洋功能类别造成的经济损失，其次利用COD和氨氮总量削减成本模型计算不同削减情况下的投入成本，最后将不同削减量下获得的经济效益与相应的投入成本进行对比，得出污染物削减后胶州湾的效益为：削减3%为3.351亿元，削减5%为5.562亿元，削减8%为10.745亿元，削减10%为12.764亿元。通过对胶州湾削减污染物的经济损益情况计算，以期为胶州湾环境污染治理预算和政府决策提供支持。

经济损益分析；污染物削减；胶州湾

胶州湾具有区位优势以及丰富的海洋资源，但近年来胶州湾水质日益恶化，资料显示胶州湾全年排放废水总量超过2亿t，且近30年污水排海总量增加近3.5倍[1]，同时，青岛市“十二五”规划将加大胶州湾重点流域污染综合整治力度。这表明了针对胶州湾水环境污染的研究和治理必然成为近期的工作重点，所以制定合适的水污染防治方案，正确估算水污染引起的经济损失具有十分重要的意义。

1 研究区域概况

胶州湾位于山东半岛南部，介于35°58′～36°18′N，120°04′～120°23′E之间，其湾口与黄海相连，四周被青岛市市南、市北、李沧、城阳、胶州、黄岛等多个市区包围，是深入内陆的半封闭型海湾。胶州湾东西最大宽度约为25 km，南北最大跨距为32 km，湾口海水通道最狭处仅为3 km[2]。胶州湾岸线总长约为220 km，总水域面积约为390 km2，平均水深6～7 m，最大水深64 m[3]。

2 胶州湾主要排污口及污染物

胶州湾的污染源主要来自沿岸各排污单元生活污水和工业废水的排放，主要排污口有团岛，李村河，海泊河，楼山河，墨水河，大沽河，洋河，前湾等。其中，海泊河、李村河、板桥坊河、楼山河等河中下游为市区工业废水和市政下水的排污河，大沽河基本成为工业废水、生活污水的排污通道[4-5]。排入胶州湾中的污水中化学污染物质量浓度较高，本研究主要选取化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)作为预测因子

3 胶州湾海域水污染价值损失计算

3.1 胶州湾海域使用类别及其经济价值

海洋经济价值主要包括海洋渔业、滨海旅游、海洋工业和运输业四种功能类别的经济价值。2008年青岛市总海洋经济价值为1 450亿元，海岸线长度836 km，胶州湾海岸线长度211 km。通过胶州湾海岸线长度与全市海岸线长度比得到胶州湾的海洋经济价值为366.97亿元。根据《青岛市海洋经济布局与结构优化研究》可知，渔业价值、海滨旅游业价值、海洋运输业价值和工业价值四种功能类别的经济价值所占海洋经济价值比重分别为26.35%，29.57%，9.97%和6.27%，计算各使用功能的经济价值分别为96.43亿元、108.88亿元、36.49亿元和22.95亿元。

3.2 化学污染物不同削减情况下经济损失价值

依据GB 3097-1997《海水水质标准》中的海水水质分类，胶州湾海域渔业功能的水质临界浓度选取二类海水水质标准，海洋运输业功能水质临界浓度选取四类海水水质标准，工业和旅游功能水质临介浓度均选取三类海水水质标准。4种功能的极限水质临界浓度以水质标准的5～10倍进行取值，并以各类水质标准的递增幅度作参考[6-7]。利用计量我国环境污染经济损失“浓度—损失模型”[8]计算出胶州湾污染物综合损失率，结果见表1。胶州湾海域主要化学污染物(COD、NH3-N)质量浓度在不同的削减情况下(削减3%，5%，8%，10%)各种使用功能类别的水污染经济损失价值

S=Ki×R

(1)

式中，S为当污染物质量浓度不同时，对环境要素i造成的经济价值损失(万元)；Ki为环境要素i具有其完全功能时经济价值(万元)；R为胶州湾中污染物综合损失率。计算结果见表2，由表2数据得出胶州湾海域在不同削减情况下各种使用功能类别获得的效益值(表3)。

表1 2008年胶州湾海域污染物综合损失率Table 1 The comprehensive pollution loss rate in the waters of the Jiaozhou Bay in 2008

表2 2008年胶州湾海域不同削减情况下水污染经济损失价值Table 2 The economic loss values of the water pollution under different cutting conditions in the waters of the Jiaozhou Bay in 2008

表3 2008年胶州湾海域不同削减情况下可获得的效益值Table 3 The obtainable benefit values under different cutting conditions in the waters of the Jiaozhou Bay in 2008

由表3可知，化学污染物削减量越大，海洋经济获得的效益越多，削减3%时经济效益为4.581亿元，当削减量为原来的10%时，经济效益达到了16.863亿元。经济效益的增加主要表现在渔业和旅游业方面，因为渔业和旅游业占整个胶州湾海洋经济的比重大，而且污染物对这两方面的影响最大。因此，胶州湾须采取有效措施控制污染物的排放量，减少污染物排放对胶州湾渔业和旅游业的经济损失。

4 排放量削减投入的经济计算

4.1 削减单位COD和NH3-H所需电耗成本

通过2012-12青岛市排海污水处理厂的统计数据估算2012-12青岛市排海污水处理厂削减单位COD 和NH3-N所需的电耗(PCOD，PN，CCOD，CN)(表4)，以此作为不同时期不同削减情况下削减单位COD和NH3-N所需的耗电成本(CCOD,CN)。

表4 削减单位COD和NH3-N所需耗电成本Table 4 The electric power cost required for cutting per unit of COD and NH3-N

图1 削减单位COD或NH3-N所需耗电成本Fig.1 The electric power cost required for cutting per unit of COD and NH3-N

由图1可知，污水处理厂处理NH3-N的成本明显高于处理COD的耗电成本。NH3-N在去除的过程中需氧量较大，电耗较多，而且处理成本也和当地的电价有正比的关系，因而电价越高处理成本越高。大沽河流域的胶州市污水处理厂处理COD和NH3-N的耗电成本最高，其次为海泊河污水厂。

4.2 不同削减量下COD和NH3-N所需耗电成本

因为每天污水的进出水浓度和实际处理规模有很大的不确定性，再加上缺乏相关的资料，我们只能估算削减单位COD和NH3-N所需的耗电成本。根据2012-12青岛市排海污水处理厂的统计数据，利用采用COD和NH3-N总量削减的成本模型[8]，估算出2012-12青岛市排海污水处理厂削减单位COD 和NH3-N所需的耗电成本，以此作为不同时期不同削减量下削减单位COD和NH3-N所需耗电成本。根据2008年COD和NH3-N排放量不同的削减情况和单位削减COD和NH3-N的耗电成本(表4)，可求得污水处理厂在不同削减量下处理COD和NH3-N所需的耗电成本(表5，表6)。

表5 2008年COD削减量及污水厂耗电成本Table 5 The cutting amount of COD and the power consumption cost of a sewage treatment plant in 2008

表6 2008年NH3-N削减量及污水厂耗电成本Table 6 The cutting amount of NH3-N and the power consumption cost of a sewage treatment plant in 2008

4.3 削减COD和NH3-N的总运行成本

城市污水处理厂中电费约占运行成本的40%～60%，本研究取其平均值50%。计算不同削减情况下污水处理厂处理COD和NH3-N总的运行成本(表7)。

表7 2008年不同削减情况下处理COD和NH3-N的总运行成本Table 7 The total operating cost for treating COD and NH3-N underdifferent cutting conditions in 2008

5 削减污染物经济损益分析

通过投入成本与海洋经济效益可以得出胶州湾海域在入海化学污染物质量浓度分别削减3%、5%、8%和10%时的经济损益分析(表8)。

表8 不同削减情况下海洋经济收益Table 8 Marine economic profits resulted from different emissions

由上表可知，在不同的削减情况下胶州湾海洋经济都处于经济收益状态，而且削减越多，获得的经济效益越大。这表明对胶州湾入海污染物进行削减，不但会产生一定的环境效益，也将产生巨大的经济效益。

6 结 论

通过对比不同削减情况下，胶州湾削减污染物的经济损益，得出以下结论：

1)削减量越大，海洋经济获得的效益越多，且经济效益的增加主要表现在渔业和旅游业方面。

2)运用COD和NH3-N总量削减的成本模型计算不同削减情况下的投入总成本。计算结果显示，投入总成本主要是耗电成本，且随着削减量的增多，总运行成本越多。

3)将不同削减量下获得的经济效益与其相应的投入总成本进行对比，可得出胶州湾削减污染物的经济损益情况。污染物削减效益分析结果显示，保护海洋环境并非是一项只有投入没有产出的公益性事业，从投资的角度来说是有益的。

[1]王佳伟,张天柱,陈吉宁.污水处理厂 COD 和氨氮总量削减的成本模型[J].中国环境科学,2009,29(4):443-448

[2]吴永森,辛海英,吴隆业,等.2006 年胶州湾现有水域面积与岸线的卫星调查与历史演变分析[J].海岸工程,2008，27(3):14-17

[3]王文海.胶州湾自然环境概述[J].海岸工程,1986,5(3):18-22

[4]李莉,梁生康,石晓勇,等.2007年环胶州湾入海河流污染状况和污染物入海通量分析[J].环境科学与管理,2009,34(6):23-28

[5]王修林,李克强,石晓勇.胶州湾主要化学污染物海洋环境容量[M].北京:科学出版社,2006

[6]陈妙红,邹欣庆,韩凯,等.基于污染损失率的连云港水环境污染功能价值损失研究[J].经济地理,2005,25(2):223-227

[7]王艳,王倩,赵旭丽,等.山东省水环境污染的经济损失研究[J].中国人口·资源与环境，2006,16(2):83-87

[8]朱发庆,吕斌.湖泊使用功能损害程度评价[J].上海环境科学,1996,15(3):4-6

EconomicProfitAnalysisofPollutantReductionintheNearshoreWatersoftheJiaozhouBay

ZHANGMei-ling,SUNRan-ran,WANGXue-chang

(CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,OceanUniversityofChina,Qingdao 266100,China)

The economic losses caused by COD and NH3-N on the marine functional zones in the Jiaozhou Bay in 2008 are calculated,and then the invested cost under different cutting conditions is also calculated by using a cost-reduction model that was built up based on the total amount of COD and NH3-N.Finally,a comparison is made between the economic benefits obtained by cutting different amounts of pollutants and the corresponding invested cost,thus getting the following benefits: being equivalent to obtain 3.351 billion yuan by cutting 3% of pollutants,5.562 billion yuan by cutting 5% of pollutants,10.745 billion yuan by cutting 8% of pollutants and 12.764 billion yuan by cutting 10% of pollutants.It is expected that the results of the paper may provide the supports for the budget of environmental pollution control in the Jiaozhou Bay and for the making of government decisions as well.

economic profit and loss analysis; Jiaozhou Bay

2013-09-24

国家自然科学基金——溢油输移扩展及数值预测方法(40376034)

张美玲(1987-)，女，硕士研究生，主要从事海洋环境规划与管理方面研究.E-mail:xcwang@ouc.edu.cn(王佳实 编辑)

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1002-3682(2014)01-0060-07