地表水环境质量标准综述(三)——标准衔接中常见问题及分析

王以尧, 王雅潞，陈新拓，李 君

(成都市环境保护科学研究院, 成都 610065)

前 言

目前，《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)[1]内部以及与其他标准之间存在一些管理上的问题。如《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)总磷在湖泊和河流中标准限值存在不一致的地方，湖泊要求更加严格，对于流入湖泊的河流，在管理时是按照河流标准还是湖库标准，按照前者，湖库管理压力较大，如按照后者，河流管理压力较大[2]。在河口水环境管理中，由于河口区域连接着上游河流和下游沿海水域，我国目前主要使用《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)与《海水环境质量标准》(GB3097—1997)[3]两个标准，两个标准为河流水域及沿海水域水环境质量管理及污染控制发挥了不可替代的作用，但是河口究竟按照《地表水环境质量标准》还是《海水水质标准》进行管理备受争议，两个标准的混乱使用，通常会导致同一水体的评价结果截然不同，给管理上带来诸多不便[4-5]。

河口区具有复杂的环境特征，污染物浓度较高，受入海径流等因素影响，污染物环境背景值远高于外海。因此，中国主要入海河口水质评价结果长期超标，30年间水质未发生明显改观[6～8]，这正是水质评价标准体系的不完善及方法的不合理导致的结果[9]。

水质标准是水环境管理工作的重要准绳，只有科学确定水质标准，为水环境管理提供基础依据，才能有助于水生态系统健康稳定发展[10-11]。标准实施过程中带来的管理问题的解决，需要从环境基准出发，因为环境基准具有较高的科学性、基础性及区域性，不同区域的生物区系可能导致不同的水质基准，水质基准是标准制订的依据[12～14]。环境基准研究始于19世纪末，发达国家相关工作开展较早，现已形成了相对完整的环境基准体系[15-16]，为环境标准的制定和颁布奠定了科学基础。我国相关工作起步晚，目前只是发布了《淡水水生生物水质基准—镉》[17]和《淡水水生生物水质基准—氨氮》[18]2个基准。该文《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)衔接中常见问题，通过分析国外水质基准来具体探讨。

营养盐基准值限定包括湖库和河流二大类别，为了体现基准值的差异性，美国划定了13个不同生态区(环境资源的类型、水环境质量和水量大致相似的区域)进行区分[19]。湖库基准值涉及TN、TP、Chla和透明度4个指标，河流基准值涉及TN、TP、Chla和浊度4个指标，透明度和浊度分别针对湖库和河流[20]。

1 流营养盐基准分区及差异

1.1 TP

美国13个分区TP基准值变化范围为10～128μg/L(图1)[21]，其中西部森林山区(Ⅱ区)、中西部和东北部贫瘠冰川(Ⅷ区)、中部和东部森林高地(XI区)3个区的基准值低于国标I类水标准；德克萨斯州、路易斯安那州海岸和密西西比州冲积平原(X区)基准值高于国标Ⅱ类水标准。13个分区平均值41μg/L显著高于国标I类水的20μg/L[1,22]，说明国标TP参考的基准值低于美国推荐的总体水平。

注：I区～威拉米特和中央山谷；Ⅱ区～西部森林山区；Ⅲ区～西部干旱地区；Ⅳ区～北美中西部的草原和丛林；V区～中南部平原种植区；Ⅵ区～北部平原区；Ⅶ区～冰川地区；Ⅷ区～中西部和东北部贫瘠冰川；IX区～东南温带森林平原和丘陵；X区～德克萨斯州、路易斯安那州海岸和密西西比州冲积平原；XI区～中部和东部森林高地；Ⅻ区～南部海岸平原；ⅩⅢ区～佛罗里达南部海岸平原；XⅣ区～东部沿海平原(以下同)。图1 美国不同生态区河流TP基准值与国标标准比较图Fig.1 Comparison of TP benchmark values of rivers in different ecological regions in the United States and China’s standards

1.2 TN

美国13个分区TN基准值变化范围为0.12～2.18mg/L(图2)[21]，其中西部森林山区(Ⅱ区)1个基准值低于国标I类水标准浓度；4个生态区基准值位于国标I～Ⅱ类浓度之间；7个生态区基准值在国标Ⅱ～Ⅲ类浓度之间；北部平原区(Ⅵ区)基准值甚至高于国标V类水。13个分区平均值0.67mg/L显著高于国标Ⅱ类水的0.5mg/L[1,22]，说明国标TN参考的基准值显著低于美国推荐的总体水平。

图2 美国不同生态区河流TN基准值与国标标准比较图Fig.2 Comparison of TN benchmark values of rivers in different ecological regions in the United States and China’s standards

1.3 其他

美国13个分区Chl a基准值变化范围为0.4～3.75μg/L(图3)[21]，其中中西部和东北部贫瘠冰川(Ⅷ区)、东南温带森林平原和丘陵(IX区)和南部海岸平原(Ⅻ区)浓度值低于1μg/L，属于非常低的水平。13个分区浊度(NTU)基准值变化范围较大，为1.3～17.5 NTU，其中Ⅱ区～西部森林山区、Ⅶ区～冰川地区、中西部和东北部贫瘠冰川(Ⅷ区)、东南温带森林平原和丘陵(Ⅸ区)、南部海岸平原(Ⅻ区)基准浓度值低于2NTU，属于较低水平，但德克萨斯州、路易斯安那州海岸和密西西比州冲积平原(X区)基准浓度值非常高，达到了17.5NTU(图4)。

图3 美国不同生态区河流Chla基准值图Fig.3 Chla benchmark values of rivers in different ecological regions in the United States

图4 美国不同生态区河流浊度(NTU)基准值图Fig.4 NTU benchmark values of rivers in different ecological regions in the United States

2 湖库营养盐基准分区及差异

2.1 TP

美国12个分区湖泊TP基准值变化范围为8～37.5μg/L(图5)[21]，其中西部森林山区(Ⅱ区)、中西部和东北部贫瘠冰川(Ⅷ区)、中部和东部森林高地(XI区)和东部沿海平原(XⅣ区)4个区的基准值低于国标I类水标准浓度；中南部平原种植区(V区)；北部平原区(Ⅵ区)基准值高于国标Ⅱ类水标准浓度。12个分区平均值16.9μg/L显著高于国标I类水的10μg/L[1,19,23]，说明国标TP参考的基准值低于美国推荐的总体水平。

图5 美国不同生态区湖泊TP基准值与国标标准比较图Fig.5 Comparison of TP benchmark values of lakes in different ecological regions in the United States and China’s standards

2.2 TN

美国12个分区TN基准值变化范围为0.1～1.27mg/L(图6)[21]，其中西部森林山区(Ⅱ区)基准值低于国标I类水标准浓度；佛罗里达南部海岸平原(ⅩⅢ)基准值高于国标Ⅲ类水标准。12个分区平均值0.5mg/L显著高于国标I类水的0.2mg/L[1,19,23]，说明国标TN参考的基准值低于美国推荐的总体水平。

图6 美国不同生态区湖泊TN基准值与国标标准比较图Fig.6 Comparison of TN benchmark values of lakes in different ecological regions in the United States and China’s standards

2.3 其他

美国EPA对12个分区湖泊Chl a基准值变化范围为1.9～12.35μg/L(图7)[21]，9个分区基准浓度值低于4μg/L，但北部平原区(Ⅵ区)和中西部和东北部贫瘠冰川(Ⅷ区)基准浓度值较高，大于8μg/L。12个分区透明度基准值为0.79～4.93m(图8)，其中佛罗里达南部海岸平原(ⅩⅢ区)透明度低于1m，但西部森林山区(Ⅱ区～V区)、中西部和东北部贫瘠冰川(Ⅷ区)和东部沿海平原(XⅣ区)透明度较高，都大于4 m。

图7 美国不同生态区湖泊Chla基准值图Fig.7 Chla benchmark values of lakes in different ecological regions in the United States

图8 美国不同生态区湖泊透明度基准值图Fig.8 Transparency benchmark values of lakes in different ecological regions in the United States

3 河流与湖泊营养盐标准对比分析

国标中河流和湖泊对于营养盐指标TP的要求不一致[1]，一些管理人员和科研人员认为进入湖泊的河流水质标准与湖泊标准差异是湖泊管理难点[24-25]，但是河流和湖泊水动力等条件相差较大，存在差异是正常现象。如美国11个分区TN、TP和Chl a三个指标基准浓度的平均值，河流分别是湖泊的1.9倍、1.6倍和0.5倍(图9)。TP指标

图9 美国河流和湖泊不同地理分区 TP、TN和Chla平均值比较Fig.9 Comparison of the average values of TP, TN and Chla in different geographic regions of rivers and lakes in the United States

11个分区的变化范围，河流是湖泊的1.1～4倍，变化非常大(图10)，总体来说河流基准值显著高于湖泊。TN指标11个分区的变化范围，河流是湖泊的0.82～2.79倍(图11)，有3个分区河流基准浓度小于湖泊，有8个分区河流基准浓度大于湖泊。

图10 美国不同地理分区TP值河流与湖泊比值变化Fig.10 Changes of TP ratio between rivers and lakes in different geographic regions of the United States

图11 美国不同地理分区TN值河流与湖泊比值变化Fig.11 Changes of TN ratio of rivers and lakes in different geographic regions of the United States

4 地表水与海水水质标准差异

目前国标地表水和海水水质标准存在指标和限值上的差异。一是指标数量，针对水生生物影响，海水和淡水因为渗透压等生理作用不同，所以产生毒性等影响的指标本身就存在一定差异性。如氯化物在淡水是限定性指标，在海水中则不是。二是指标限值，从指标基准值原则上来讲，不同水生态体系中限值浓度不一致也是正常现象，河口区上游链接河流，下游链接海洋，该区域具有较高的污染物浓度，受自然径流等因素影响，河流环境背景值远高于外海[26-27]。如美国EPA中水生生物急性中毒淡水基准限值浓度高于海水浓度的指标有21个，氯丹、氰化物的倍数大于20(图12)，而低于海水浓度的指标有6个(图13)。

图12 美国EPA水生生物急性中毒基准限值中

图13 美国EPA水生生物急性中毒 基准限值中(淡水/海水)比值(<1)Fig.13 The ratio (freshwater/seawater) of baseline limit of U.S. EPA's acute aquatic organism poisoning(<1)

5 小 结

5.1 美国河流营养盐基准值分为13个生态分区，每个分区基准值差异较大。总体上，TN和TP指标美国基准值高于国标I类水质标准，国标相对严格。此外美国生态分区基准值还涉及叶绿素和浊度两个指标。

5.2 美国湖库营养盐基准值分为12个生态分区，每个分区基准值差异较大。总体上，TN和TP指标美国基准值高于国标I类水质标准，国标相对严格。此外美国生态分区基准值还涉及叶绿素和透明度两个指标。

5.3 美国生态分区中，TP指标河流基准值都显著高于湖泊，但TN指标不一样，有3个分区河流基准浓度小于湖泊。

5.4 美国EPA中淡水和海水基准值差异较大，急性中毒基准中淡水限值浓度高于海水浓度的指标有21个，低于海水浓度的指标有6个。

致谢：生态环境部张波总工程师，水生态环境司郭鹏副司长、王谦处长等专家给予文章写作过程中的帮助与指导。