基于污染物通量的潘家口—大黑汀水源地水污染生态补偿量化研究

郭丽峰,刘明喆,张　辉,张　俊,王乙震, Brigitte Vincon-Leite

(1.海河流域水环境监测中心,天津　300170; 2.海河流域水资源保护局,天津　300170;



基于污染物通量的潘家口—大黑汀水源地水污染生态补偿量化研究

郭丽峰1,刘明喆2,张辉3,张俊1,王乙震1, Brigitte Vincon-Leite4

(1.海河流域水环境监测中心,天津300170; 2.海河流域水资源保护局,天津300170;

3.海河水利委员会水资源保护科学研究所,天津300170;

4. University Paris-Est, LEESU UMR MA-102, Marne-la-Vallee 77455, France)

回顾我国水污染补偿的研究及实践,分析潘家口—大黑汀水源地及入库河流的水质状况,在明确考核断面及考核指标的基础上,建立基于污染物通量的水污染补偿量化估算模型,并根据2013年潘家口—大黑汀水源地入库河流的水质和水量监测数据,估算入库河流水污染生态补偿量。关键词：污染物通量;水污染;生态补偿;量化研究;潘家口—大黑汀水源地

潘家口—大黑汀(以下简称潘-大)水库是海河流域内重要饮用水源地之一,2006年列入第一批《全国重要饮用水水源地名录》,是天津市的供水生命线,在京津冀协同发展中具有举足轻重的地位。但近年来,水库氮、磷含量有所升高,水质下降,对饮用水安全造成威胁。建立一个合理的、行之有效的水污染生态补偿机制,不仅有利于改善潘-大水源地水质状况,同时还可以调动上游保护水环境的积极性,实现上、下游共同承担水环境保护的责任,共享水资源开发利用的利益。科学制定补偿标准是确保补偿顺利实施的关键[1],笔者尝试以污染物通量为核心,对潘-大水源地水污染生态补偿进行量化研究。

1　我国水污染补偿研究及实践现状

水污染生态补偿是指用经济手段调节水资源开发利用和保护中各利益相关者的环境和经济利益,是对一切改善河流水质的行为进行经济补偿,对恶化水质的行为进行经济惩罚,最终达到改善水环境质量的目的。目前,我国已开展了大量的水污染生态补偿研究与实践。汤绍青等[2]从污染物总量控制的角度建立太湖水污染补偿模型,分别进行入湖污染物总量考核和出湖水质考核的补偿量测算。刘晓红等[3]采用功能区目标水质差额法,计算嘉兴市县域跨界水污染补偿量;王飞儿等[4]采用COD通量进行考核,计算钱塘江流域各县(市)间水污染生态补偿量。徐大伟等[5]提出了基于河流水质水量的跨行政区界的生态补偿量计算办法,采用综合污染指数法计算跨界断面水污染补偿量。

2012年9月,安徽、浙江两省正式签订了《新安江流域水环境补偿协议》,启动全国第一个跨省流域的水生态补偿机制。若两省交界处水质优于基本标准,下游浙江省补偿上游安徽省1亿元;若两省交界处监测水质低于基本标准或新安江安徽省界内出现重大水污染事故,则安徽省补偿浙江省1亿元。2014年10月北京市政府印发《北京市水环境区域补偿办法(试行)的通知》(京政办发〔2014〕57号),首次试行水环境区域补偿制度,对向下游区县排水水质不达标或比上游来水水质变差一个水质功能类别的区县,将按照每个断面每月30万元的标准对下游区县予以补偿。上述补偿行为对改善和保护河流水质起到了一定的作用。

水污染生态补偿的研究和实践表明,进行补偿时需确定考核断面、水质目标、考核指标和补偿标准。笔者按照“谁污染谁付费”的原则,建立水污染生态补偿估算模型,对潘-大水源地水污染生态补偿进行量化研究。

2　潘-大水源地及入库河流水质状况

根据海河流域水环境监测中心2013年水质检测结果和GB 3838—2002《地表水环境质量标准》,按全年均值对潘-大水源地及其入库河流(滦河、柳河、瀑河和潵河)的水质状况进行评价。

TN、TP不参加评价时,潘-大水库水质均达到Ⅱ类标准。TN、TP参加评价时,水质均劣于国家地表水Ⅴ类水标准,主要是TN超标9.0～9.6倍,见表1。综合评价潘-大水库水体营养程度为轻度富营养(表2)。

表1　潘-大水库水质评价结果

潘-大水源地上游有4条直接入库的河流,分别为滦河、柳河、瀑河和潵河。TN、TP不参加评价时,4条入库河流中滦河(乌龙矶断面)水质为Ⅳ类,NH3-N略有超标,其他3条河流水质均达到Ⅲ类标准。TN、TP参加评价时,水质状况均劣于国家地表水Ⅴ类水标准,主要超标因子是TN,超标倍数5.0～8.1倍。从空间分布上看,TN超标倍数由高至低为:滦河、潵河、瀑河、柳河,见表3。可见滦河干流的氮磷污染最为严重。

表2　富营养化评价结果

表3　潘-大水库入库河流流水质评价结果

图1　潘-大水库TN、TP质量浓度逐年变化趋势

图2　入库河流三氮浓度变化情况

3　潘-大水源地水污染补偿量估算

3.1考核断面及考核指标确定

根据《国务院关于全国重要江河湖泊水功能区划(2011—2030年)的批复》(国函〔2011〕167号),潘-大水源地上游的4条直接入库河流共划分为17个水功能区(表4)。选取每条河流与水源地相连水功能区的水质代表断面为考核断面,分别为滦河的乌龙矶断面、柳河的柳河桥断面、瀑河的宽城桥断面和潵河的洒河桥断面。水质目标类别以《国务院关于全国重要江河湖泊水功能区划(2011—2030年)的批复》(国函〔2011〕167号)中规定的类别为准。

表4　潘-大水源地直接入库河流水功能区划情况

注:上标有*号者表示面积,单位为km2。

目前潘-大水源地主要污染物为TN和TP, “十二五”期间水环境污染物总量控制指标为COD和NH3-N。根据潘-大水源地的水污染状况和“十二五”水环境污染物总量控制指标,并结合海河流域典型地区水生态补偿方案研究报告[9],本文拟选取COD、NH3-N、TN和TP为考核指标。

3.2估算模型及数据获取

根据考核断面水质状况,以污染物年通量确定入库河流的水污染生态补偿量,具体补偿量计算公式为

(1)

式中:E支付/获得为考核断面支付或获得的生态补偿量(大于0时为支付补偿,小于0时为获得补偿),万元;Ei支付/获得为考核断面第i种污染物支付或获得的生态补偿量,万元;Wi补为考核断面第i种污染物的超标通量, t/a;Ri为第i种污染物削减的成本,即补偿标准,元/t;ρi实测考核断面第i种污染物水质实测质量浓度,本文取年均值, mg/L;ρi目标考核断面第i种污染物水质目标质量浓度, mg/L;Q为考核断面年径流量,万m3/a。

入库河流的水质考核指标浓度达到或优于水质目标浓度值,水源地上游及周边地区获得生态补偿,反之,则要进行赔偿,支付生态补偿。实际支付/获得补偿量采用各考核指标相互抵消方式计算,当考核指标浓度达到或优于水质目标浓度值时,补偿量为负数,反之则为正数。同一考核断面将不同考核指标的正负补偿量进行相加,最终补偿量为实际支付/获得的补偿量。

水质数据采用2013年海河流域水环境监测中心的水质检测结果,水量数据根据2013年各考核断面实测月平均径流量计算。考核断面水质目标浓度为国务院批复的《全国重要江河湖泊水功能区划(2011—2030年)》(表4)中考核断面所在水功能区的水质目标浓度。

3.3补偿标准确定

污染物补偿标准的测算目前没有公认的计算方法,不同的研究者计算方法不同,计算出的补偿标准也大相径庭。相关文件及研究者所提出的各种污染物补偿标准见表5。通过分析,不同研究者提出的补偿标准差异比较大,COD的补偿标准在0.047万～1.5万元/t之间,NH3-N的补偿标准在0.27万～10万元/t之间,TP的补偿标准在0.5万～27.6万元/t之间。通过比较分析,2007年《江苏省环境资源区域补偿办法(试行)》、2008年《浙江省跨行政区河流交接断面水质污染补偿办法(试行)》和《浙江省跨行政区河流交接断面水质污染补偿办法(试行)》等办法中确定的补偿标准带有一定的行政色彩。其他6位研究者确定的补偿标准均以城镇污水处理厂为基础,更具有客观性。但由于所选污水处理厂不同,其补偿标准也存在一定差异。因此本文取上述研究中污水处理厂的平均值作为补偿标准。即COD、NH3-N和TP的补偿标准分别为0.33万元/t、1.11万元/t和14.6万元/t。目前,对TN补偿标准的研究还较少,通常情况下污水处理厂脱氮处理的运营成本会比一般处理增加40%左右,而污水处理过程中NH3-N的去除较COD难。因此,本研究TN的补偿标准按NH3-N补偿标准的1.4倍计,即补偿标准为1.55万元/t。

表6　考核断面水污染生态补偿量估算结果

表5　相关文件及研究者所提出的各种污染物补偿标准 　万元/t

注:王佳伟等COD和NH3-N的直接运行成本分别为0.015万～0.079万元/t和0.37万～1.46万元/t,表中取均值。

3.4补偿量估算

基于污染物通量的水污染补偿是一个动态的过程,随着上游来水及控制断面污染物浓度的变化而变化,因此每年的水污染生态补偿量都会存在差异。

根据估算模型估算水源地上游及周边地区获得或支付的生态补偿量。通过计算,2013年COD、NH3-N、TN和TP 4项指标统筹考虑时,4个考核断面的补偿量均大于0,表明潘-大上游及周边地区需支付生态赔偿,共计1.1亿元,主要由于TN超标。4个考核断面中,乌龙矶断面需支付0.9亿元,即滦河流经的多伦县、正蓝旗、承德县、滦平县、隆化县、丰宁县等县要为污染或没有保护好滦河的水质而进行赔偿,各县具体赔偿额度根据两县交界处污染物浓度进行分析估算。

“十二五”期间水环境污染物总量控制尚未对TN和TP提出要求,若进行生态补偿时仅考虑COD和NH3-N 2项考核指标,则2013年潘-大上游及周边地区可获得生态补偿112万元,其中乌龙矶断面由于NH3-N超标需支付360万元的生态赔偿,其他3个考核断面均达标,可获得472万元的生态补偿。

水污染生态补偿的实质是排污权转让,潘-大水源地下游的受水区享用了优良的水质,提供一定的补偿,鼓励上游地区积极开展水资源保护和水污染治理工作,符合生态补偿中的公平和受益者付费原则。同时,支付的生态补偿金额与自己进行污水处理相比,要少很多。根据国观智库发布的报告数据,2013年全国32个城市居民污水处理费价格均价为0.81元/t。按此价格估算,当COD、NH3-N、TN和TP 4项考核指标统筹考虑时,2013年滦河、柳河、瀑河和潵河的4个考核断面水质均劣Ⅴ类,需要的处理费用共计8.0亿元,远远大于基于污染物通量估算支付的生态补偿金额;当考虑COD和NH3-N两项考核指标时,柳河、瀑河和潵河3条河流均达标,不需要处理。滦河的乌龙矶考核断面超标,需要的处理费用为5.7亿元,也远高于生态补偿费用。因此,对于潘-大水源地下游的受水区,无论从水质还是从补偿额度上,都可以接受水污染生态补偿。

对于潘-大水源地上游来说,如果水质保护得好,达到水功能区相应的水质目标,可获得生态补偿。但水质超标时,也要为污染行为付出代价。按照河北省2012年发布的《关于进一步加强跨界断面水质目标责任考核的通知》(办字[2012]62号),COD、NH3-N超标倍数0.5倍以下扣缴生态补偿金30万元,0.5～1.0倍扣缴生态补偿金60万元,超标1.0～1.5倍扣缴生态补偿金90万元,依次类推,上不封顶。当考虑COD和NH3-N 2项考核指标时,仅滦河的乌龙矶考核断面NH3-N超标0.65倍,需扣缴生态补偿金60万元。因此,按照河北省目前执行的水质目标考核及生态补偿政策,也可接受生态赔偿及基于污染物通量估算的赔偿金额。

4　结论与建议

4.1结论

a. 基于污染物通量的水生态补偿量估算,考虑了污染物的浓度,体现了水资源保护成绩和水污染治理中各污染物削减效果,计算方法相对合理。计算过程中补偿标准的确定十分重要,虽然本文在制定补偿标准时参考了大量的文献,并考虑了实际情况,但补偿标准的客观性、合理性、可行性还需进一步分析。因此,有必要针对潘家口、大黑汀水源地水污染补偿标准开展深入研究和实地调研。

b. 考核指标不同,最终的补偿结果会有很大差异。当选取COD和NH3-N两项考核指标时,2013年潘-大上游及周边地区可获得生态补偿112万元;当选取COD、NH3-N、TN和TP 4项考核指标时,2013年潘-大上游及周边地区需支付生态赔偿1.1亿元。因此,可根据考核指标治理的难易程度确定不同指标权重,使补偿更加合理,积极推动水源地上游地区加强污染控制和治理。

c. 国家政策对水污染治理具有导向作用,“十二五”水环境污染物总量控制指标是COD和NH3-N,其达标率较高,而TN和TP超标严重。因此,对目前仅TN和TP超标的河流,一定时期内国家应给予补偿,用于河流的水污染治理。

4.2建议

a. 建立生态补偿的法律制度。确立生态有偿使用原则和生态补偿机制,通过法律制度,制定完善生态补偿的法律法规。目前,国家正在抓紧研究制定生态补偿基本法,该法尚未出台之前,可先制定水生态补偿基本原则、对象和范围、补偿方式、资金来源、基本标准等规范。

b. 建立潘-大水源地保护机构。水污染生态补偿是涉及政府、技术和社会多层次的复杂命题,为保护潘-大水源地水质,确保水生态补偿的顺利开展,建议成立由财政部、水利部、环保部、天津市和河北省相关部门组成的领导小组,负责组织协商水生态补偿相关事宜。领导小组下设办事机构,办公室设在海河水利委员会,以促进生态补偿机制的高效运行,最终实现经济发展与水生态环境保护共赢。

c. 建立水污染生态补偿水质监测制度。基于污染物通量的生态补偿量估算,对水质监测数据的准确性要求较高。监测数据的准确性、监测断面的合理布局、监测机构的选取是生态补偿机制公平实施的关键,决定了水污染补偿的额度。因此,建立水质监测制度,由潘-大水源地涉及的河北省和天津市的环境保护行政主管部门负责组织,海河水利委员会和上述两省市的水行政主管部门共同参与。委托有资质,且双方认可的第三方进行水质监测,采样频次、采样时间、采样地点等均严格按照国家相关法规执行。

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Quantification research of eco-compensation for water pollution in source area of Panjiakou-Daheiting Water source areas based on flux of pollutants

GUO Lifeng1, LIU Mingzhe2, ZHANG Hui3, ZHANG Jun1, WANG Yizhen1,Brigitte Vincon-Leite4

(1.HaiheRiverBasinEnvironmentMonitoringCenter,Tianjin300170,China;2.WaterResourcesProtectionBureauofHaiheRiverBasin,Tianjin300170,China;3.ResearchInstituteofWaterResourcesProtection,HaiheWaterConservancyCommittee,Tianjin300170,China;4.UniversityParis-Est,LEESUUMRMA-102,Marne-la-Vallee77455,France)

This paper presents a review of research and practice regarding water pollution compensation in China. The water quality in the Panjiakou-Daheiting water source areas and the rivers flowing into the reservoir is analyzed. Based on the evaluated sections and indicators, a model for quantitatively estimating the compensation for water pollution with consideration of the flux of pollutants is established. The model was used to estimate the amount of eco-compensation for water pollution in the rivers flowing into the Panjiakou-Daheiting Reservoir based on water quality and water quantity monitoring data from the year 2013.

flux of pollutants; water pollution; eco-compensation; quantification research; Panjiakou-Daheiting water source areas

10.3880/j.issn.1004-6933.2016.05.027

国家国际科技合作专项(2013DFA71340)；国家水体污染控制与治理科技重大专项(2012ZX07203-002)

郭丽峰(1980—)，女，工程师，硕士，主要从事水资源保护和水环境监测、评价工作。E-mail：guolifeng912@163.com

X171.4

A

1004-6933(2016)05-0146-06

2015-09-29编辑：彭桃英)