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中国水污染治理效果为何不如人意?

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蓝伟光,孟羽 发表于2018-09-12

中国在过去几十年粗放型发展中,水资源遭受严重污染,水体逐渐丧失纳污自净能力,水中污染物的累积成为重大环境安全隐患。在生态文明建设受到高度重视的大背景下,水污染的治理虽得以快速推进,但主要以修建城镇污水处理厂来治污,效果并不尽如人意。


根据《2016年城乡统计年鉴》显示,截至2015年底,中国投入运营的城镇污水处理厂(不包括一些工厂按国家要求自行建造的污水处理厂)超过了5000座,日处理能力超过2亿吨,污水处理率超过85%(城市93.4%、县城87.4%),已经成为世界上污水处理能力最大的国家。


然而,有评估性研究*指出,城镇污水处理厂的建设尽管有助于缓解湖泊富营养化问题,湖泊里藻类爆发的情况仍时有发生,意味着富营养化问题并没有得到完全解决,水质也还没有达到清洁状态。此外,几乎人口集中的城市/乡镇都已经建了污水处理厂,因此通过扩建或新建污水厂来进一步控制水污染的空间已非常有限。


Tong, Y.D. et al. 2017. Decline in Chinese Lake Phosphorus Concentration Accompanied by Shift in Sources since 2006. Nature Geoscience, Vol.10: 507-512.


对此,有部分专家建议,通过进一步提高污水厂的排污标准来加强污染控制与治理。但是,这样真的能更有效地控制水污染吗?



先看看排污标准是什么。中国的环境标准分为两类两级,两类是指环境质量标准和污染物排放标准,两级是指国家和地方。环境质量标准,是指为了保护人民健康、社会物质财富和维持生态平衡而制定的,规定环境要素中所含有害物质或因素的最高限额。污染物排放标准则是指为了实现环境质量标准,结合技术经济条件或环境特点而制定的,对人为污染源排入环境的污染物及其浓度或数量作出的限制性规定。


对于水污染,以上有关污染物排放标准的说明需要注意两点。第一,排污标准需要考虑技术经济条件和环境特点。中国幅员辽阔,地域差别极大,一方面,影响污染物排放的地理、气候、人口与产业等关键因素迥然不同,另一方面,影响污染物治理的自然纳污能力和经济技术条件大相径庭。然而,目前执行的包括城镇污水厂污染物排放标准在内的各种排污标准却是“一刀切式”的统一标准*,并没有反映实际存在的地区差异。提高排污标准,就是更严格化这个统一标准,也并不会更适合各地区的实际情况。


*尽管分为国家和地区两级,由于地方标准制定的技术能力有限,只有北京、上海、江苏等少数地区制定了地方标准。这些少数地区的地方标准只能比国家标准更严格,也说明了国家标准是普遍和基本的标准。


第二,尽管可以将污水处理厂视为污染物传输链的“末端”,一个潜在的人为污染源,但它并非唯一的污染源,因此,中国也对污染物制造源头的各产业行业制定了相应的排污标准*,只是,目前污染控制和治理的焦点仍集中在“末端”,对“前端”污染源的排放控制缺乏足够重视。源头没有得到有效控制和治理,若直接排入环境,便是直接增加环境污染,污水厂排污标准的提高对此毫无作用;若排入市政污水管网进入城镇污水处理厂,由于污水厂的处理技术及指标限值主要是针对生活污水的污染物组成而设计的,提高污水厂的排污标准既不表示现有指标体系的根本性改变(增加来自其他污染源的污染物指标),也不表示现有处理技术的根本性改变(除了能有效去除生活污水里的污染物,还能有效去除来自其他污染源的污染物),因此污水厂排污标准的提高仍然不能解决问题。


*如石油炼制工业物排放标准(GB31570-2015)、无机化学工业污染物排放标准(GB31573-2015)、中药类制药工业水污染物排放标准(GB21906-2008)、畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)等。


综上所述,污水处理厂排放标准本身存在不适合地区实际情况的缺陷,而将控制水污染的重点放在污水处理厂排放标准的提高是一种“末端治理”的思路,缺乏系统的生态观,效果必然有限。既然如此,反其道而行,或许能获得比较理想的效果。


首先,追踪溯源,找到污染物的主要来源,从源头进行治理,并逐步实现清洁生产、绿色制造。

在城市,水污染主要是生活污水和工业废水等点源污染。前面提到,城镇污水处理厂的污水处理技术主要是针对生活污水中的污染物而设计的,对于工业废水中的污染物不一定能有效去除,所以应严格要求各工业企业在将废水排入市政管网之前做预处理。这方面可以学习新加坡的经验。新加坡针对自己产业经济结构中重要的石油能源、半导体制造业、建筑业等耗水污染型行业,提供了工业尾水预处理达标方案,并鼓励企业根据自己的生产流程开发应用先进技术对尾水进行处理和循环利用,保障了工业污染物在进入市政管网之前被有效去除。这样的方式不仅能够减少污水厂的处理压力,也可以同时实现节水节能等目标。


与城市不同,农村主要的污染来自种植业化肥、农药的低效使用和养殖业抗生素、激素的大量滥用。中国的种植业,化肥和水的使用效率只有20~30%,不但造成水的大量浪费,大量化肥也因为没有被作物吸收而进入环境,造成水和土壤的污染,并成为湖泊富营养化问题的主要诱因。养殖业方面,绝大多数业主对于抗生素和激素缺乏合理用药知识,发现药效降低后不断加量、加次,在增加用药成本的同时导致有害细菌抗性增强、人体抗药性降低、生物演化方向改变等问题。针对此类面源污染的控制,可以借鉴以色列经验,研发低毒、高效、易降解的化肥,采用效率更高的施肥灌溉方式*,加强抗病菌种的开发应用,加大对农民相关知识的普及,促使他们减少抗生素、激素和农药的使用。


* 以色列的滴灌、喷灌等新型灌溉方式,使水的使用效率达到75%、化肥的使用效率接近90%。


无论是工业企业基于生产流程来设计建造水的预处理及循环利用系统,还是农业畜牧业业主通过施肥灌溉方式的改变来实现水和化肥的高效利用,都体现了“清洁生产”与“绿色制造”的概念,也就是在保证产品的功能、质量、成本及充分满足人类需要的前提下,综合考虑环境保护和资源效益的现代化生产制造模式。当所有的生产者有意识地将降低能耗、节约资源、最小化环境危害等目标与策略融入生产流程设计,就能逐步协调优化生产活动的经济效益、环境效益和社会效益,实现生产与生活、生态的“三生共赢”。


其次,对于污水处理环节,无论是在“前端”还是“末端”,都应遵循因地制宜的原则,按照当地的条件和用水的要求来制定适宜有效的污染处理方案和指标,既要避免处理不足的问题,也要防止处理过度的问题。通过严格监测水质、采用对水中主要污染物的有效去除技术,可以逐步解决处理不足的问题。


但对于处理过度则需要特别讨论一下,因为它在现阶段还没有得到充分的重视。所谓处理过度,也就是因处理水质超过现实需要而产生高昂的经济和社会成本。举个简单的例子,如果一味强调水质的提高而不考虑植物生长的需要,氮、磷、氨氮等对植物有益的营养元素/物质就会被大量去除,不仅造成技术和经济上的浪费,也不利于恢复和增强生态环境的机能。其实,只要对植物种类稍加选择*,即使采用技术简单、成本低廉的技术,处理后的水也可以就地利用,通过植物的作用达到净化水、促进植物生长、节约新鲜水等多重环保目标。


* 例如棉花能吸收利用含盐量高的水,芦苇、美人蕉、马蹄莲等水生植物都能通过生物作用很好地去除水中的氮、磷、氨氮和固体悬浮物(SS)。


实际上,一些发达国家已经将生态净化与污水处理结合来制定排污标准,于是,我们可以看到同一国家不同地区有不同的标准(见表1和表2美国两个州发放的排污许可证),也能看到一些国家某些与生态功能相关的指标比中国的标准宽松(见表3)。


表1 美国加州Hyperion污水处理厂许可证里面的污染物限值信息(CA0109991)



表2 美国明尼苏达州Bois Forte-Lake Vermillion污水处理塘许可证里面的污染物限值信息(MN0061310)



表3 德国、日本与中国在相关指标上的限值比较(数值越大越宽松)

污染物项目(mg/L)

CODcr

BOD5

NH3-N

SS

TP

TN

GB18918-2002一级A

≤50

≤10

≤5(8)

≤10

≤0.5

≤15

日本

≤160

≤160

≤60

≤200

≤16

≤120

德国

(大于10万人口当量)

≤75

≤15

≤10

≤1

≤18

中国政府投入了大量资金兴建和维护城镇污水处理厂,粗略估计,2006—2014年间的总投资达到人民币1万亿元。如果单纯强调排污标准的提高而不探讨综合治理之策,极可能导致污水处理成本的增加,给政府和运营企业带来更多的债务压力,却无助于水污染的进一步控制及生态环境的恢复。这种利用投资和能耗来换取污染物的减少是与低碳循环、综合利用等生态文明的根本要求背道而驰的。


饮用水领域的纯净水也存在处理过度的问题。由于水源污染、自来水生产工艺落后及自来水在管网运输和水箱储存过程中受到“二次污染”等问题,中国城市居民已经普遍意识到自来水的饮用安全问题,并接受了纯净水作为自来水的饮用替代品。但是,几乎所有的纯净水都是采用反渗透膜法制备而成的,制水过程耗能大、浪费自来水、产生大量废水,经济效益和环境效益都较低。且因为反渗透膜的过滤工艺是将水中溶解的所有物质,遑论有害还是有益,都完全剔除,所以制成的纯净水中缺乏天然有益矿物质,长期饮用将给人体健康带来不利影响*。


*包括WHO和中国第三军医大学舒为群教授的研究组的研究表明,长期饮用纯净水会增加心脑血管病及脑中风的风险,可能增加人体对铅的吸收,尤其影响儿童的身体和智力发育。


总之,城镇污水处理厂只是水污染控制和治理系统的一个组成部分,通过提高这个部分的排放标准并不能有效达到污染控制的目标。采取系统的生态观,不仅关注“末端”,更关注污染的源头,遵循因地制宜的原则,采用经济有效的技术和方案,可望在有效减少并逐步消除水污染的同时,达成降低污染控制成本、提高水循环利用效率、节省资源能源等综合目标,将“绿水青山就是金山银山”的理念落实到思路与行动中。


相关链接:中国水污染事件与水质标准的困境



本文作者系新加坡亚太水规划协会孟羽博士、厦门大学经济学院水科技与政策研究中心蓝伟光博士

编辑:正角评论。

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