长江经济带重化工风险问题识别与防控建议

2022-04-06张笛曹宏斌赵赫石艳春

环境工程技术学报 2022年2期

张笛，曹宏斌*，赵赫，石艳春

1.北京市过程污染控制工程技术研究中心, 中国科学院过程工程研究所, 中国科学院绿色过程制造创新研究院

2.中国科学院大学

长江经济带是指沿江附近的经济圈，其具有独特的优势和巨大的发展潜力。改革开放以来，长江经济带已发展成为我国综合实力最强、战略支撑作用最大的区域之一。作为中国新一轮改革开放转型实施新区域开放开发战略，长江经济带战略是具有全球影响力的内河经济带、东中西互动合作的协调发展带、沿海沿江沿边全面推进的对内对外开放带，也是生态文明建设的先行示范带。长江经济带沿江集聚了化工、能源、机械制造、冶金等5万余家重化工企业[1]，环境风险源数量众多，分布相对集中，且流域内人口密度大，环境风险形势严峻。

2018年，习近平总书记在长江经济带发展座谈会上指出：“沿江产业发展惯性大，流域环境、风险隐患依然突出。现在还是没管住。”长江经济带污染物排放基数大，废水、化学需氧量（COD）、氨氮排放量分别占全国的43%、37%、43%[2]。长江沿线有8 000余个大型排污口，每年排放废水量近350亿t，其中工业废水占比55%。流域环境风险隐患突出。长江经济带内30%的环境风险企业位于饮用水水源地周边5 km范围内，饮用水取水口与排污口交错分布，生产储运区交替分布。干线港口危险化学品年吞吐量达1.7亿t、超过250种，且运输量仍以年均近10%的速度增长[2]。同时，危险固体废物跨区域违法倾倒呈多发态势，污染产业向中上游转移风险隐患加剧等新的趋势均应受到重视。

2018年，生态环境部“长江经济带化工污染整治专项行动”提出了取缔环境敏感区域内尚存在的化工园区、责令整改污水不达标或者超标排放等问题的化工企业、优化化工园区空间布局、依法依规淘汰落后产能、坚决遏制化工污染向长江中上游转移、配套完善化工园区基础设施等具体措施。2020年12月通过的《长江保护法》第二十六条明确规定，“禁止在长江干支流岸线一公里范围内新建、扩建化工园区和化工项目；禁止在长江干流岸线三公里范围内和重要支流岸线一公里范围内新建、改建、扩建尾矿库”。第五十条规定，“长江流域县级以上地方人民政府应当组织对沿河湖垃圾填埋场、加油站、矿山、尾矿库、危险废物处置场、化工园区和化工项目等地下水重点污染源及周边地下水环境风险隐患开展调查评估，并采取相应风险防范和整治措施。”

在化工风险评估研究方面，徐芸等[3]基于长江上游宜宾至泸州江段的区域突发水污染风险问题，构建水环境潜在污染风险分级评价体系，开展了突发水环境风险评估；张以飞等[4]构建了园区环境风险分级指标体系，开展了长江下游江苏园区风险评估；Yu等[5]采用信息扩散理论进行了长江流域气象灾害风险评估；Yan等[6]采用文献计量方法开展了长江流域重金属模糊环境风险与健康风险评价。此外，近期也有学者针对长江部分区域的挥发性有机化合物[7]、全氟烷基物质[8]、邻苯二甲酸酯类[9]等新污染物开展了风险评估。但缺乏从流域整体层面对重化工布局风险识别与综合风险评估，无法准确了解长江经济带目前整体风险防控现状，难以对未来重化工布局与风险防控形成有力的指导。

工业化是长江经济带11省（市）现代化建设不可逾越的阶段，重化工企业/园区是长江经济带重要的风险源，在“共抓大保护、不搞大开发”的战略部署下，笔者以破解“重化围江”问题为突破口，选择风险较为突出的上游四川片区、中游湖北片区、下游江苏片区开展环境风险源识别、危险性表征、环境风险源计算，识别重大环境风险源；绘制出长江经济带重化工企业/园区及特征污染物分布图，系统诊断长江水风险突出问题，明确主要风险源及发展变化趋势，总结目前相关环境政策技术规范不完善之处；提出相应的风险防控的技术、政策建议，加深流域科学认知，以期为实现长江经济带重化工企业/园区可持续发展及长江大保护战略实施提供重要支撑。

1 重化工布局及其污染现状分析

1.1 重化工布局现状

1.1.1 重化工园区分布

长江是黄金水道，水运成本较低，原料和产品运输便利，且矿产资源丰富。重化工企业的成本构成中运输成本占比较高，因此重化工企业选址于长江两岸可显著降低运输成本，长江经济带也因此成为了我国重化工的产业基地。长江干流所经11个省（市）中，基本都设有化工园区或企业，已形成覆盖长江上中下游的化工工业走廊，但体量和产品结构差异明显。

2020年长江经济带省级及以上工业园区共有1 483家，目前已定位化工园区250余家（表1）。长江经济带上游主要为钒钛磁铁矿/铜铅锌/磷等资源加工冶金产业，中游主要为钢铁、石化、有色冶金（铅、锌、铜等）行业，中下游以石化、精细化工园区居多[10]。长江经济带化工产业是我国重要的石化、化肥、农药、涂料和无机化工原料的生产基地，在全国占有举足轻重的地位。近年来，随着区域经济的不断发展，化工溯江而上，“梯度转移”日趋明显[11]。

表1 长江经济带各省（市）已认定化工园区数量Table 1 Numbers of recognized chemical industrial parks in each province in the Yangtze River Economic Belt 家

1.1.2 重化工行业及产能分布

长江经济带上中下游经济发展水平差别较大，产业规划滞后，产业布局各自为政，调整力度有待核实，全流域治污形势十分严峻。通过调研发现，长江经济带印染行业、有色行业、钢铁行业、医药制造行业、石化行业企业数量分别占全国的67%、60%、54%、54%、53%[12]。各省（市）重化工规模以上企业分布情况如表2所示。

表2 2018年长江经济带各省（市）不同行业重化工企业分布情况Table 2 Distribution of heavy chemical enterprises of different industries in provinces of the Yangtze River Economic Belt in 2018 家

石化行业是国民经济基础性产业。2018年石化行业贡献全国规模以上企业主营业务收入的12.1%。据统计，2018年长江经济带规模以上石油与化学工业企业（石油加工、化学原料与化学品制造、化学纤维制造业，主营业务收入2 000万元以上）共14 914家，企业数量占全国的53%，产能占全国的49%，占比较高〔图1（a）〕。沿线分布有中国石化武汉分公司、九江石化、安庆石化、金陵石化、扬子石化、镇海石化、高桥石化、上海石化等几大基地，原油综合加工能力基本都在千万吨级以上。上海漕泾、浙江宁波、江苏连云港三大炼化基地位于长三角地区，该区域经济活力强劲、发展潜力巨大，是石化下游产品消费中心[13]，也是当前国家实施“一带一路”倡议与长江经济带战略的关键交汇区域。在各省（市）分布中，江苏省产能占比达到41%〔图1（b）〕，且危险化学品生产企业数量基数较高，压减存量化工生产企业仍将是未来重要方向。

图1 长江经济带石化企业数量占比及产能分布Fig.1 Proportion and capacity distribution of petrochemical enterprises in the Yangtze River Economic Belt

1.2 污染排放现状

1.2.1 工业产排污现状

据报道，2017年长江经济带工业废水排放量为53.4亿t，工业源COD排放量为58.3万t，工业源氨氮排放量约5.4万t[14]，工业危险废物总量约占全国总量的40%[14]。其中，长江经济带下游产能及排污量大，约占68%。长江经济带工业污染排放与相关经济发展及工业发展水平有较大关联，与重化工企业分布较为一致：长江上游区域，四川省废水、COD和氨氮排放量均较大；中游区域，湖北省废水排放量较大，湖南省COD、氨氮排放量较大；下游区域，江苏省、浙江省废水、COD及氨氮排放量均为较高水平（图2）。

图2 2017年长江经济带各省（市）工业污染排放量Fig.2 Industrial pollution emissions of each province in the Yangtze River Economic Belt in 2017

1.2.2 重化工行业特征污染排放分析

在工业和人口都比较密集的长江中下游，排污占比较大，印染行业、石化行业、钢铁行业、制药行业主要集中在中下游。据统计，典型重化工行业中精细化工、农药、焦化和原料药制造行业废水COD均超过100 mg/L。工业废水本身污染物难处理，其特点是排水点多、排水量及水质差异大、污染物毒性强及难降解。如化工、钢铁焦化、原料药制造等行业，高盐、难降解有机物、重金属、氨氮等污染物共存，导致废水难达标，对流域造成排污风险。

以石化行业为例，其总体废水及污染物排放量大。在我国工业行业中，石化行业废水排放量排名第一，COD排放量排名第三，氨氮、石油类排名第一，氰化物、挥发酚排名第二[15]。石化行业废水中难降解及有毒有机物浓度高，处理难度大。废水特征有机物包括卤代烷烃、苯系物、氯代苯类、硝基苯类、苯胺类、多环芳烃类、多氯联苯类、酚类、丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺、卤乙酸、邻苯二甲酸酯、吡啶、环烷酸、双酚A、四乙基铅、二英类等60余种（类）。这些有机物随废水排入受纳水体，会造成水生态环境风险；进入饮用水水源地，则会对人体健康产生风险。

通过行业吨炼油排污系数与省（市）产品量乘积，计算得到2017年长江经济带石化行业特征污染物排放量，结果如图3所示。由图3(a)可知，石化行业污染排放量较大，废水量为5.7亿t，COD排放量为21万t，氨氮为2.2万t。其中，下游产能及排污量大，约占整个流域的68%。由图3(b)可知，石化行业排放毒性特征污染物种类较多，苯系物排放量为54.4 t、丙烯酸为44.2 t、异丙苯为34.0 t。各区域中，江苏省污染物排放量最大，COD排放量达8.6万t，异丙苯为13.9 t，丙烯酸为18.1万t，占整个长江经济带污染物排放总量的40%以上。

图3 2017年长江经济带各省（市）石化行业常规污染物与特征污染物排放量Fig.3 Emissions of conventional pollutants and characteristic pollutants in petrochemical industry of each province in the Yangtze River Economic Belt

1.3 工业污染防控现状

国家各部门、地方各政府高度重视和积极响应长江经济带工业污染防治及风险防控，全面部署实施、及时制定配套的政策法规并持续推动工程举措。各级部门淘汰落后产能、积极推进清洁化技术改造升级，严格环境风险源头防控，取得了较好的实施成效（表3）。近5年来国务院各部门联动共发布8项相关规划政策，形成了“1+N”的长江经济带发展规划体系。目前，沿长江1 km范围内落后化工产能已基本被淘汰。长江经济带突发环境事件数量总体呈现波动下降趋势，事故总量、较大事故起数、重特大事故起数实现“三个持续下降”，重大和较大环境事件从2014年的11起[16]降至2017年的4起[17]。但安全与发展不平衡不充分矛盾仍然突出，影响公共安全的因素依然存在，重大突发环境事件仍然时有发生，突发环境事件风险仍然不容轻视。在突发环境事件风险尚未得到很好解决的同时，累积性和长期慢性的环境风险也日益凸显。

表3 长江经济带11省（市）工业举措落实成效Table 3 Implementation effects of industrial measures in 11 provinces along the Yangtze River Economic Belt

2 重化工园区环境风险分析

2.1 环境风险分类与典型片区筛选

风险防控管理的重要手段是进行环境风险识别与分析。根据前述分析，长江经济带上游区域中四川片区煤化工、盐化工、有色冶金等各类化学工业企业数量及化工园区数量均最多，且废水、COD和氨氮排放量均较大；中游区域湖北片区钢铁、石化、有色冶金行业数量多，定位化工园区多，废水排放量较大，且石油类、苯系物等特征污染物排放量大；下游江苏片区是典型的“重化围江”区域，以石化、精细化工园区居多，在其他下游几省中废水、COD及氨氮排放量均为较高水平。此外，以上几个地区也是长江经济带突发环境事件的高发区域[17]。因此，在国家发布的相关技术规范文件[18-19]的基础上，根据产业特点、污染排放强度、风险源特征等，选择风险较为突出的上游四川片区、中游湖北片区、下游江苏片区开展环境风险源识别与危险性表征。

风险类型参考毕军[20]提出的“中国环境风险防控的框架体系”，分为突发事故型风险、长期累积突发事件型风险（简称累积风险）、长期潜在慢性风险（简称潜在慢性风险）3类进行风险识别。其中突发事故型风险主要指三废处理设施或危险化学品生产、存储、运输导致的火灾、爆炸、泄露等，累积风险指水体氮磷营养物质、重金属或者其他污染物长期超标排放或涉及大量污染物长期堆积的污染场地等导致的风险事故，潜在慢性风险主要指化学品、新兴污染物等对水体、大气、土壤造成的长期慢性健康和生态风险。

2.2 四川片区沿江重化工园区环境风险分析

四川片区存在污水排放风险高，尾矿库处置不足，小水电安全隐患多等问题。长江四川段干流片区风险源有9 584个，其中重大环境风险源141个，较大环境风险源218个。现有100余座高风险尾矿库、700余座小水电，监管难度大、安全隐患高。四川省攀枝花、宜宾、泸州3市沿江12家工业园区中，有3家存在较大环境风险，主要以累积风险为主，贡献率为56.1%（表4）。其根本原因在于12家工业园区内重化工企业污水排放量较大，且未有效进行循环利用；大部分园区虽然会经过自建污水处理厂或排入园区污水处理厂进行处理，但最终受体均为长江，存在的环境风险较大；重化工企业固体废物堆积较为复杂，虽有防渗措施，但是长期大量堆积仍然有发生泄漏的风险。

表4 四川省沿江12家工业园区各类风险贡献率Table 4 Proportion of various risk contribution rate in 12 industrial parks along the Yangtze River in Sichuan Province

2.3 湖北片区沿江重化工园区环境风险分析

湖北片区重化工企业总体呈现近水靠城，危险品运输风险明显。对湖北省长江干流两岸沿线0～15 km进行排查，共有3 979家企业，其中0～1 km内有763家企业，直接进长江干流的排污口共计212个。危险品船舶大型化趋势明显，应急处置能力欠缺。以沿江分布园区最多的武汉市开展评估，基于武汉市环境风险调查结果，武汉市高危环境风险企业共有61家，其中16家位于长江沿岸1 km内，19家企业位于长江沿岸1～3 km内，26家分布于长江沿岸3～15 km内；从受纳水体看，长江上设置排污口最多，占总排污口的16.7%。此外，武汉市可能引起突发性重大环境风险事件的风险源包括环境风险企业、港口码头等（表5）。全市涉危涉重环境风险企业有227家，主要集中于武汉临空港经济技术开发区、武汉东湖新技术开发区、武汉经济技术开发区和武汉青山经济开发区4个工业园区；占比最高的3类企业分别为化学原料和化学制品制造业（占比20%）、医药制造业（占比13%）和汽车制造业（占比10%）。

表5 湖北省武汉市主要突发性水环境风险源类别Table 5 Categories of main emergent water environmental risk sources in Wuhan, Hubei Province

2.4 江苏片区沿江重化工企业/园区环境风险分析

江苏片区产业结构以重化工为主，环境风险隐患多，饮用水安全保障压力大。基于风险源数据，长江干流江苏片区涉及较大环境风险源1 229个、重大风险源1 222个。江苏片区沿江分布有16个化工园区、129个排污口，沿江8市危险化学品生产企业数量占全省的70%，存在众多潜在风险和安全隐患。长江江苏段沿江两岸现有饮用水水源26个，取水口（水厂）30个，取水量约占全省的60%，涉及2 412.4万人饮水安全，主要取水口与排污口犬牙交错，饮用水水源地保护和饮用水安全保障压力大。

江苏省沿江8市中选择以南京市为重点考察和取样对象。南京市“重化围江”情况突出，虽然经历多年整治，已有较大改善，但尚未实现根本转变。南京市共排查出116家重大环境风险企业，占比23.6%，重大环境风险企业中沿江企业占比93.9%，主要集中在有机化学原料制造、原油加工及石油制品制造等14个行业中，且重点工业园区企业存在排水特征污染物超标现象（表6），尾水中特征污染物残留也成为地表水体的重要生态环境风险源，特征污染物管控是较大难题。

表6 江苏省南京市某化工园区排水特征污染物超标排放统计Table 6 Discharge statistics of characteristic pollutants exceeding standards in a chemical industrial park in Nanjing, Jiangsu Province

3 重化工风险防控主要问题分析

长江经济带沿江集聚了化工、能源、机械制造、冶金、建材等重化工企业，环境风险源数量众多，分布相对集中，且流域内人口密度大，分布有众多国家级自然保护区、饮用水水源地保护区等敏感区，环境风险形势严峻[21]。从流域、区域、城市/行业多级角度，梳理了长江经济带重化工风险布局主要问题，分析了不同片区及驻点工业污染负荷及风险源现状，总结上中下游不同区域及不同类型风险防控面临的问题。

3.1 流域层面

在流域层面，重化工围江，危险品运输及尾矿库隐患多，环境风险形势依然严峻。长江经济带沿江集聚了化工、能源、机械制造、冶金及建材等重化工企业，主要集中分布在江浙沪、川渝、湖北地区。化工企业废水排放总量占全国化工企业的46%。干线港口危险化学品种类超过250种，生产和运输点多、线路长，年吞吐量达1.7×108t，泄漏风险大，航运污染事故风险较高。上游汇水区遍布众多尾矿库，临近长江干支流的高风险尾矿库占比高，次生环境风险隐患多。

3.2 局部区域

在局部区域，突发性环境风险事件高发，结构性、布局性风险突出，具有区域性特征。对比近几年的较大/重大环境事件（表7）发现，长江经济带发生较大/重大环境事件占全国的比例均超过50%。据报道，2006—2019年长江经济带11省（市）累计发生突发环境事件3 583起，其中，较大以上突发环境事件数占比3.9%[22]。在区域层面，局部突发性风险突出，中上游发生较大及以上事件较多，下游一般事件较多。主要原因为上游地区自然灾害风险问题突出，而中下游化工企业生产事故及航运风险较高。四川、湖北、江苏、浙江4个省份的突发环境事件数量占整个长江经济带事件总数的80%以上，呈现局部高发态势。

表7 近年来长江经济带较大/重大环境事件统计Table 7 Statistics of major environmental events in the Yangtze River Economic Belt in recent years

3.3 行业层面

在行业层面，工业企业污染负荷突出，废水稳定达标困难，污染排放累积性环境风险较大。长江经济带内30%的环境风险企业位于饮用水水源地周边5 km内，饮用水源安全保障压力大[23]；长江经济带部分地区和驻点城市重化工污染负荷高；受纳水体风险敏感性高，长江经济带1 291个污水排放受体断面中，Ⅲ类及以下水体占比为70.1%（图4）[24]；超标、超总量排放等违法行为时有发生，部分地区产业布局调整力度有待核实，应急机制有待完善。

图4 长江经济带各省（市）工业园区污水排放受纳水体的断面水质类型统计Fig.4 Cross-section water quality types of sewage discharge receiving water bodies of industrial parks in 11 provinces in the Yangtze River Economic Belt

3.4 污染物类型

在污染物类型方面，有毒有害污染物持续检出，新污染物问题凸显，饮用水安全保障压力大，环境风险问题突出。长江平台（http://vpn1.craes.cn）信息显示，据不完全统计，长江经济带工业园区中存储有毒有害物质的园区占比达33.7%，主要存储于中下游园区。目前，长江已形成近600 km的岸边污染带，有毒污染物达300余种[25]。长江干流和支流监测出有毒有害风险物，长江经济带持久性有机污染风险逐渐显现，长江、太湖、钱塘江等主要供水的水体检出挥发性有机物、多环芳烃、农药类等持久性的污染物以及重金属、抗生素等有害物质，与典型工业行业的特征污染物排放种类较为一致。长江经济带重金属类特征污染物排放量占全国60%以上，石油类占全国的46%[14]（图5）。在城市/行业层面，有毒有害污染物持续被检出，中游地区洞庭湖片区重金属污染严重，下游地区高关注有机化学品持续检出，下游地区环境风险较大；有毒有害污染物跨介质负荷污染问题凸显，相关标准和行业准入协调性差，化学品环境管理与风险防控面临诸多挑战。

图5 2017年长江经济带有毒有害“三废”污染排放量占全国比例Fig.5 Proportion of toxic and harmful 'three wastes' emissions in the Yangtze River Economic Belt in 2017

4 重化工污染风险防控方案与建议

在系统识别长江经济带重化工布局风险问题的基础上，针对流域总体及各行业/区域特征，提出了长江经济带重化工布局防控方案，以及突发事故风险、累积风险、潜在风险源分类防控方案。

4.1 园区分级分类动态管理，破解“重化围江”难题

（1）已有重化工园区

按照示范类、提升类、限制类、淘汰类，对重化工园区实行分类动态管理。示范类园区为中国化工园区30强园区，代表了长三角地区核心竞争力园区[26]；提升类园区为川渝及湖北地区重化工区，其化工产业集聚发展形成一定规模，有规划或改进潜力，应加快构建循环经济化工圈，开展重化工转型升级与集聚发展[27-28]；限制类园区为责令整改、有望整改达标的重化工园区；淘汰类园区为未经省级及以上人民政府依法认定、安全风险较高、距离长江干流和主要支流岸线1 km内的园区[29]。

（2）新建重化工园区

需开展科学合理的整体性规划，并根据不同地区的经济发展情况和产业需求，开展重化工行业转型升级。一是由国家在整体上进行重化工行业的区域布局，避免重复性建设。二是园区环境敏感地带，进行风险源由高到低过渡式企业空间布局，降低重化工企业之间的辐射影响。三是园区项目准入过程中，对存在环境风险因素的项目建设进行严格审批，严禁不符合环境风险防控要求的项目进入园区。

4.2 跨部门、跨区域协同防控，应对突发事故型环境风险

（1）提升突发事件应急处理能力

长江经济带应急管理部门应共同建立应急协同联动机制，针对风险高、敏感性强、污染纠纷多的区域，开展跨区域环境应急联动体系建设试点示范，推进长江经济带跨省流域突发水污染事件的联防联控，防控水环境风险；加强污染源—排污口—水质目标联动管理，启动水陆海污染源清查工作，进一步准确摸清入河、入海污染源；强化针对有机毒性污染物、突发性重金属污染、突发性生物污染等应急技术的研发。

（2）突发事故风险分区域防控

长江经济带不同区域的生态环境风险形势具有不同特点，需要依据各自特点分区进行更具针对性的管理。要在定期开展风险源及风险受体调查的基础上，考虑按照“上游预防为主、中游防控结合、下游控防结合”的总体定位，制定长江经济带区域风险分区管控方案。上游区域应注重清洁生产、源头减排，重点行业以点带面改善环境，加强整改、严控“化工围江”；中游区域要优化企业环境风险源防范机制，构建高危环境风险防控体系；下游区域要加强有毒有害污染物处理，健全生产及相关领域重点环节管理，提升专项环境监管能力。

4.3 管理-技术协同发力，防范累积爆发风险

（1）进行全过程污染控制，提升科技支撑能力

推进清洁生产和循环经济模式，构建基于全过程污染控制的理论方法与技术体系。传统粗放的工业发展模式，既过度消耗资源，又污染环境和破坏生态。以钢铁、有色冶金、炼油、化工、石化等重化工业污染最为严重，仅仅依靠末端治理难以从根本上消除工业污染的问题。因此，必须针对我国经济发展与资源环境的基本矛盾，以生态规律为指导，围绕产业结构的生态转型，紧密结合我国社会经济发展阶段的基本特征和新型工业化的建设需要，以清洁生产和循环经济为核心，管理-技术-工程联动，进行工业污染全过程控制。

（2）管理-治理协同发力，推动工业园区污水处理厂稳定达标

加强顶层设计，将企业入园、生产废水预处理与园区综合污水处理统筹，明晰职责，规范入园企业与综合污水处理厂的责权关系，建立污染防治协调机制，生产企业与园区污水处理厂紧密协作，推动污染物管控技术创新。