城市水环境承载力分析和水污染物削减对策研究

刘秀芬，杨汉杰，李 颖，胡浩锋

(1.广州市环境技术中心，广东 广州 510240；2.生态环境部华南环境科学研究所，广东 广州 510655；3.生态环境部珠江流域南海海域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心，广东 广州 510610)

1 引言

水环境承载力大致分为两类，广义水环境承载力是指以可持续发展为原则，以维护生态环境良性发展为条件，在水资源得到合理的开发利用下，能支持该地区人口增长与经济发展的最大能力[1]，主要指能承受的社会经济发展的最大能力；狭义水环境承载力是指水体在满足人类社会和生态环境用水功能、水环境功能不朝恶性方向转变的前提下所能容纳的各种污染物的阈值[2，3]，主要强调水体的纳污能力。

《资源环境承载能力监测预警技术方法(试行)》明确了资源环境承载能力等基本概念，提出了资源环境承载能力监测预警的指标体系、指标算法与参考阈值、集成方法与类型划分、超载成因解析及政策预研分析方法等技术要点，为开展资源环境承载能力评价提供了技术指南。城市地表水环境系统对经济社会活动产生的各类水污染物具有一定的承受与自净能力，开展城市水环境承载力分析评价，进而对水环境承载状态进行判定，为进一步加强水污染防治工作、实现水环境质量的持续改善提供理论依据和决策建议。

2 指标体系

文中从水环境质量状况出发，根据水环境质量状况的主要监测指标与水环境质量目标标准限值相对比，用“水污染物浓度超标指数”表征水环境承载能力。选取《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、化学需氧量、氨氮、总磷6项有机污染水质监测指标，依据水环境质量目标，计算污染物浓度超标指数，用以分析评价水环境承载能力。地表水各评价水质指标标准限值见表1。

表1 地表水评价水质指标标准限值 mg/L

3 研究概况

3.1 河流断面概况

文中选取2020年某地6个辖区18个监测断面进行水环境承载力评价分析，各断面水质年均浓度监测值采用2020年数据，污染源等数据采用2019年数据。监测断面的基本情况见表2。

表2 2020年监测断面水质基本状况 mg/L

3.2 各污染物来源分析

文中河流监测断面污染源包括城镇生活污染、工业污染、农业源污染等。而2012～2019年化学需氧量及氨氮排放量增速情况见图1、图2。2012～2019年化学需氧量和氨氮的排放量总体上呈减少的趋势，城镇生活源化学需氧量和氨氮排放量的变化不大，工业源化学需氧量和氨氮排放量明显降低，农业源化学需氧量和氨氮排放量呈现在2012～2014年逐年增加，2012～2019年则呈逐渐减少的趋势。

图1 2012～2019年各污染源化学需氧量增速变化趋势

图2 2012～2019年各污染源氨氮增速变化趋势

随着经济水平的提高，人口增多，城镇生活污染物排放量虽然总体上呈减少的趋势，但相较其他污染源占比越来越大，水环境治理依然面临不少问题和挑战。

4 研究方法

4.1 单项水污染物浓度超标指数

以河流各监测断面主要污染物年均浓度与该项污染物水质目标下水质标准限值的差值作为水污染物超标量。标准限值采用2020年各监测断面水质目标中确定的各类水污染物浓度的水质标准限值。计算公式如下：

(1)

(2)

(3)

式(1)～(3)中，R水ijk表示第j个辖区第k个断面第i项水污染物浓度的超标指数，Cijk表示第j个辖区第k个断面第i项水污染物的年均浓度监测值，Sik表示第k个断面第i项水污染物的水质标准限值；式(3)中，R水ij表示第j个辖区第i项水污染物浓度的超标指数。i表示污染物，分别对应溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、化学需氧量、氨氮、总磷；j表示辖区；k表示某一监测断面，k=1,2,…，Nj，Nj表示第j个辖区内监测断面个数。

4.2 水污染物浓度超标指数

通过单项水污染物浓度超标指数计算水污染物浓度超标指数，公式如下：

(4)

(5)

式(4)中，R水jk表示第j个辖区第k个断面的水污染物浓度超标指数；式(5)中，R水j为第个辖区的水污染物浓度超标指数。

根据水污染物浓度超标指数，将评价结果划分为污染物浓度超标、接近超标和未超标3种类型。水污染物浓度超标指数越小，表明该区域水环境系统对社会经济系统的支撑能力越强。通常，当Rj>0时，污染物浓度处于超标状态；当Rj介于-0.2～0时，污染物浓度处于接近超标状态；当Rj<-0.2时，污染物浓度处于未超标状态。Rj数值越小，水环境质量越好，进一步接纳污染物的能力越强。

5 研究结论

该地6个辖区的水污染浓度超标指数处于超标状态的断面分别为：断面5(溶解氧)、断面12(氨氮、总磷)。根据水环境承载力评价结果，其中有辖区A处于超标状态，辖区F处于接近超标状态，辖区B、C、D、E处于未超标状态。各断面水污染物浓度超标指数见表3，各辖区水污染物浓度超标指数见表4。

表3 2020年各断面水污染浓度超标指数 mg/L

表4 2020年各区水污染浓度超标指数 mg/L

6 对策与建议

根据对该地2020年6个辖区18个断面水质状况评价情况，水污染浓度超标的河流断面分别为断面5(溶解氧)、断面12(氨氮、总磷)。该地需要进行水污染削减的主要流域为河段5和干流1。针对河段5和干流1流域提出了水污染物削减建议：

6.1 优先推进重点流域水污染物削减工作

优先推进河段5和干流1等重点流域的水污染物削减工作，建议从环保设施建设、源头污染治理、推进河道综合整治等方面开展，促进断面水质持续改善。

6.1.1 加快完善环保设施建设

以流域为体系，全面梳理污水、雨水两套系统问题，补齐源头截污、雨污分流的短板；加快推进流域内排水单元达标项目建设以及大型合流渠箱清污分流，打开合流截污闸，恢复排水通道，查找浓度低的截污片区并重点突破，优先开展清污分流；对部分进水浓度低的污水处理厂查找原因，排查已建管网错接、混排、渗漏情况，实施剥离清水改造，修复重大渗漏节点，疏通堵塞管道，对高程不匹配或能力不匹配的管段增加有压管道衔接；推进污水管网接驳工程，激活“僵尸管”，打通“断头管”，修复破损管网，真正实现污水进管，充分发挥污水处理厂治污效能；推进重污染流域污水提质增效工作，重点提高流域河段5和干流1污水处理厂的进水浓度。

6.1.2 推进源头污染治理工作

加强重污染企业管控，杜绝污染物超量超标排放；强化联合执法、交叉执法，严厉打击偷排漏排行为；优先推进企业清污分流改造，规范排污口设置。开展“散乱污”清理和生活垃圾清理专项行动，对各类破坏生态环境的“无证无照”的企业开展整治；加大流域内环境卫生清理整治，改善各辖区内环境卫生状况，全面淘汰不符合要求的生活垃圾收集点，确保环境卫生干净整洁，无积存垃圾、无卫生死角。

6.1.3 整治重污染河段，推进河涌生态修复

通过控源截污、内源控制、水生态修复等整治措施，全面提升城市水体的水环境质量；以“枯水期污水无直排”为原则，全面整治污水直排口。开展河道底泥清淤，有效控制内源污染。以改善水质为核心，推进河涌生态修复，重建河涌好氧自净生态体系，从根本上改善河涌水质和自净能力。

6.2 加强跨界河流断面污染通量贡献率研究

在水文、水质与污染通量系统观测的基础上，结合社会经济与污染源调查数据，核算该地市外来水污染通量及内河涌排水污染通量占比情况，定量评估外地等来水以及本地排水污染负荷贡献，厘清各方责任，切实推动各地推进水环境综合治理工作，保障该辖区内各断面水质的提升。

6.3 建立水环境承载能力监测预警机制

推动水环境承载能力监测预警工作规范化、常态化、制度化，实行定期监测、定期评估、定期预警，为水环境治理工作提供有益参考，为生态文明建设目标评价考核、政府绩效考核、自然资源资产核算和绿色国民经济核算等方面发挥基础性作用。