防控水环境有毒重金属污染的监管路线和对策

傅国伟杨玉峰 清华大学环境学院 国家发展和改革委员会能源研究所

防控水环境有毒重金属污染的监管路线和对策

傅国伟1杨玉峰21 清华大学环境学院 2 国家发展和改革委员会能源研究所

对第一类污染物实施《源头总量控制》是污控执法和促进经济结构改革的保证条件。这种监管方式自2008年《笫一次全国污染源普查工业产排污系数手册》公布以来，更具有其切实实施的可行性。《源头总量控制》与《水环境总量控制》2种监管方式既是各自独立、缺一不可，又是相互依赖和相互补充的关系，目前一些地方的规划管理者模糊和混淆了两类污染物和两种监管的内容和方式，笼统以《水环境总量控制》来监管所有污染物，丢弃了《源头总量控制》，使本应严加管理的饮用水水源地丧失了控制第一类污染物的能力。我国《地面水环境质量标准》（GB3838-88）中第一类污染物的水质指标与我国实际的水环境背景值有很大差距，存在着“放宽允排量”和“价态转化引发危害”的问题；以一个10t电解铅的企业为例，证明2种监管方式的铅允排量相差甚大。总之，把第一类污染物与第二类污染物统一实施《水环境容量总量控制》将带来众多的危害，应当严格实施《源头总量控制》与《水环境总量控制》相结合的监管方式。

第一类污染物；《源头总量控制》；《水环境总量控制》；水环境背景值；污控执法

1 有毒重金属污染已成为我国的重大环境问题

尽管近年来我国在量大面广的常规污染物控制上作了很多努力，取得了一定的成效，但自2008-2011年起，我国江河湖泊海洋水体中的有毒重金属污染形势日益严峻，可以说已达到惊心的地步[1]-[8]。

据《2009年中国海洋环境质量公报》，2009年全海域未达到清洁海域水质标准的面积为146,980平方公里，比上年增加7.3%。73.7%的入海排污口超标排放污染物，河流携带入海污染物总量增长较大。严重污染海域主要分布在渤海湾、辽东湾、长江口、杭州湾、珠江口和部分大中城市近岸局部水域；渤海湾目前已成为污染最为严重的海域之一；对珠江口近岸、深圳湾、渤海湾、辽东湾附近海域的沉积物和底栖生物样品中有毒重金属的含量测定和潜在生态危害指数计算（以工业化前沉积物的最高背景值为标准）表明辽东湾沉积物中铅、镉、银、汞重金属已达到中度富集，近岸水产品质受影响，生态风险升高，足可证明陆域源头已超量排放了大量的有毒重金属。

我国土壤重金属污染形势也相当严峻[9]-[15]。2006年，环保部抽测了30万公顷农田保护区中3.6万公顷土壤的重金属含量，测得的重金属超标率高达12.1%；2007年对中国六大地区县以上行政区的170多个大米样品调查发现，10%市场大米属镉超标；我国已发生数十起特大有毒重金属污染事件，其中2010年约有九起超300人血铅超标事件，2011年仅浙江多地发生上百人血铅超标事件。在已被列为环保部重点防护区的湖南省，湘江水中的As、Cd、Pb排放总量约占全省90%以上，使自衡阳到长沙区段的蔬菜中As、Cd、Pb含量超过食品中污染物限量，超标率分别为95.8%、68.8%和95.8%；使1公里外株州马家河镇新马村耕地中水稻100%Cd超标，叶菜类98%Cd超标，2006年该村1100多名村民被诊断为Cd超标准，其中200多人被定为严重超标。株州市Cd污染超标5倍以上的土地面积达160平方公里、重度污染区达34平方公里，部分地区实施村民搬迁，涉及移民2万多人。根据地面水标准，按河水中Cd浓度分类，湖南某流量为每秒73立方米，长度为50公里的河流已属超5类水，不仅不具备使用功能，而且作为有毒有害的大污染源，将污染物不断扩散到下游地区。

土壤中的重金属有多种来源，包括大气颗粒物、废污水、尾矿、废渣、污泥池等。就对人体健康的影响而言，应是已暴露在环境中的重金属，这里“暴露”指的也即是人为的“排放”。沈路路等[16]对我国部分地区汞暴露的来源作了如下分析：沿海地区和江河流域居民汞摄入量大都来自水产品；作为我国汞矿的主要产地（约占73%），贵州居民的汞摄入量中有73%来自稻米，18%来自蔬莱，仅6%来自大气；长春市降尘中铅主要来自汽车尾气、镉主要来自工业尘（经雨水迳流又进入土壤和河道）。总体而言，可认为土壤重金属污染物主要来自灌溉水。分行业来看，土壤重金属污染物主要来自采矿、冶炼、铅蓄电池、皮革及其制品、化学原料及其制品等五个行业。

2011年2月，国务院正式批复环境保护部牵头的《重金属污染综合防治规划》作为“十二五规划”的首项内容。2011年10月7日，国务院向各部委、各直属机构、各省市人民政府发布了《关于加强环境保护重点工作的意见》，指出环保形势依然十分严峻，强调要集中治理重金属污染遗留问题。2012年1月，国务院又发布了《关于实行最严格水资源管理制度的意见》。可见有毒重金属污染的控制已成为当前和今后一个时期内环境保护的大事[17]-[21]。

面对当前重金属污染的严峻形势，人们不禁会问：怎么会在短短几年内出现如此严峻的水土重金属污染问题呢？是什么方面出了问题？该从何处入手解决？

应该说造成污染的因素是多种多样的，大体可归纳为3个方面：（1）监管技术路线的偏误；（2）监管责任制的缺失（包括公众监管方面）；（3）监管法律（特别涉及刑事犯罪方面）的不健全。由于监管技术路线是污控的先行者，本文仅以监管的技术路线为主要分析对象。

经3年多的调查研究认为：端正对有毒重金属污染物监管原则和方式的认识是当务之急。关键之一：分清二类污染物，对有毒重金属严格实施《源头总量控制》；关键之二：对水环境有毒重金属水质评价和控制的依据应当是“环境背景值”。目前《地面水环境质量标准》中“有毒重金属”水质标准已远大于江河水环境背景值，需修订。

2“有毒重金属”《源头总量控制》是污控执法和促进经济结构改革的必须

2.1 有毒重金属《源头总量控制》是现行法规GB8978-1996的要求[22]

我国早在1988年起即对第一类污染物（主要是Hg、Cd、As、Pb、Cr五种有毒重金属）实施GB8978-88《污水综合排放标准》，对企业车间排放废水浓度达标进行《源头总量控制》的。1996年进行修订后颁布了GB 8978-1996《污水综合排放标准》（见表1），推行沿用至今。该标准明确将排放的污染物按其性质分为两类：

“第一类污染物，指能在环境或动植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响者。含有此类有害污染物质的污水，不分行业和污水排放方式，也不分受纳水体所具有的功能类别，一律在车间或车间处理设施排出口取样，其最高允许排放浓度必须达到表1的规定。”这里的“第一类污染物”并不是指所有的重金属（如铜、锡、锌、锰等就不属于第一类污染物），第一类污染物可简称为8种“有毒”重金属或称“汞、镉、铬、砷、铅、镍、铍、银”8种重金属再加“苯并a芘”和“α、β放射性”。

“第二类污染物，指其长远影响小于第一类的污染物质，其最高允许排放浓度和部分行业最高允许排水定额必须符合第二类污染物最高允许排放浓度的规定。”

2.2 如何理解和评价GB8978-1996《污水综合排放标准》[22]

1930-1986年间西方国家和日本工业化高速发展时，世界“十大公害事件”（包括水的汞污染、镉污染和化学泄漏等）所造成的危害震惊了整个世界。至今遗留在环境中的有毒重金属魔影还在美、日等国人们身边出现（如饮用水水源地中出现）。

表1 第一类污染物最高允许排放浓度(mg·L-1)

GB8978-1996《污水综合排放标准》正确贯彻了世界的潮流和共识，科学地制订了一条污染物排放的技术路线：区分两类性质完全不同的污染物及其控制排放的原则、方法和标准（当然20多年后的今天，这个标准还有待于增补一些新的项目，如更多的重金属和POPs等）。

从污染物性质讲，第一类污染物能在环境或动植物体内持久蓄积并对人体具有致癌、致畸或致突变性；而第二类污染物则能在环境或动植物体内降解，因此后者可以利用环境的部分稀释自净能力来达到受纳水体的功能要求。

从排放要求讲，第一类污染物应采取封闭零排放的基本原则，不允许稀释扩散、不允许与其他废水相混，而只允许在企业车间或车间处理设施排出口（排出水量是限定很小的）取样，不得超过最高允许排放浓度，其允许排出的第一类污染物总量很低；同时，还必须对其相应废渣、污泥作为危险固体废物进行封闭性处置和监管。因此，相对大水体而言第一类污染物本质上属于零排放的性质，或者说它是一种十分严格又微量排出的“总量控制”。第二类污染物则可以按照受纳水体功能类别的控制断面水质标准要求，实施入河排放口污染物河水稀释、扩散、降解的总量控制。

在企业车间排口实施《源头总量控制》的监管方式具有以下优点：

（1）严格将能在环境或动植物体内持久蓄积并对人体具有致癌、致畸或致突变性的质，与量大面广的第二类污染物废水区分开，从而正确体现两种完全不同的排放原则。

（2）由于企业车间排出口排出的废水量是很小的，因此达标企业实际排出的第一类污染物总量是很小的，排出后也能满足地面水环境质量要求。

（3）对不达标企业可以按照“清洁生产法”进一步实施企业清洁生产审计，并成为促进企业工艺改造和治污建设以及地区经济结构改革的重要依据。

如果能严格贯彻执行GB8978-1996《污水综合排放标准》，显然不至于出现第一类污染物的大量严重超标。

2.3“源头总量控制手册”[23]增添了有毒重金属监控之现实可行性

2008年1月在国务院第一次全国污染源普查领导小组办公室和国家环境保护总局相关司的指导下，中国环境科学研究院作为项目承担单位编印出版了《笫一次全国污染源普查工业产排污系数手册》（可简称“总量控制手册”）。“总量控制手册”基本反映了我国各加工行业不同产品、原料、工艺、规模下所产生的工业废水量以及污染物产生量和达标排出量（经企业车间末端治理后）。《手册》不仅反映了2008年时期我国第一类污染物已实施过的达标排放总量的平均水平，说明实施《源头总量控制》是现实可行的，也是我国当下控制第一类污染物的基本依据和进一步改革发展的宝贵参照值。该手册在我国首次通过调查系统全面地对五种有毒重金属相关行业（计39个），相关企业产品（约150个）提供了《源头总量控制》达标的产排污系数表。经归纳统计总结成“五种有毒重金属相关行业企业的汇总统计表”（见表2）。

3 二类污染物统一实施《水环境容量总量控制》将带来众多的危害

3.1 《水环境容量总量控制》已广泛应用于第二类污染物的水环境规划管理

经深入研究，对第一类污染物外的常规污染物，如COD、BOD5、NH3-N、P、总N等进行水环境功能区容量总量控制的监管方式已取得系统性进展，成为水环境管理部门广泛采用的规划管理办法。它是以满足水环境水质要求相应的污染物允许总量为前提，去反推（或“倒逼”）限制、分配、削减排污源的污染物量。它既保护了区域水环境质量，利用了水体自净容量，又可使区内各排污源得到合理优化的削减分配。对第二类污染物推行《水环境容量总量控制》这一监管方式已在我国取得良好成效。

表2 五种有毒重金属相关行业企业的汇总统计表

续表2 五种有毒重金属相关行业企业的汇总统计表

3.2 《源头总量控制》与《水环境容量总量控制》两者的关系

《源头总量控制》与《水环境容量总量控制》是针对两类不同污染物的不同监管方式。它们各自独立，对区域水污染控制构成相互结合、相互依赖的关系，二者缺一不可。《源头总量控制》第一类污染物可以说是区域水污染控制的重要约束和前提条件。对水环境（包括河水和底质）第一类污染物水质的监测评价又是追索排污源头和检验《源头总量控制》实际效果的重要辅助信息支持。

但一直以来，一些地方的规划管理者模糊和混淆了两类污染物和两种监管的不同要求和方式，笼统以《水环境总量控制》来监管所有污染物，典型表现有在对最应严格管理的饮用水水源地采用：只管河水水质中常规污染物是否达到地面水环境质量Ⅱ级标准；只管河水水质中各污染物是否达到地面水环境质量Ⅱ级标准；对河流区段仅以入河排污口的水质监测站点（自动或人工）作为监管评价依据，不顾或放弃第一类污染物排污源的监管；对不久前曾经遭受有毒重金属严重污染的饮用水水源地，只关心河水中各污染物是否达到地面水环境质量Ⅱ级标准，不管河床底泥中已存在的有毒重金属对水生生态的污染。

3.3 将所有污染物统一实施《水环境容量总量控制》带来的危害

笼统以《水环境总量控制》来监管所有污染物，预期将造成以下的危害：

（1）这意味着不再在企业车间废水排出口作水质和总量的取样监测，丢弃了“源头排污达标监管”和“清洁生产审计”的执法武器和第一道防护线，也无从提供企业达标状况的公众监督信息。这为企业任意排污打开了方便之门。

（2）企图靠《水环境容量总量控制》来倒逼企业控制、削减第一类污染物的排放，不仅难上加难、不可实现，而且由于地面水标准允许利用水体的流量稀释扩散，大大放宽了第一类污染物的水环境允排量标准，实际上对第一类污染物任意排放打开了方便之门，造成有毒重金属大面积超量排放。

表3 电解铅企业车间镉产污系数、排污系数及与GB8978-96排放标准对照

（3）使大量饮用水水源地面临生态环境污染加重的严重威胁。一旦水土环境被8种重金属污染，想修复环境、消除这种持久性污染物是十分困难的，且要付出巨大代价。

4 有毒重金属实施《源头总量控制》与《水环境总量控制》的实例对照

以一个实有小型河流段的饮用水水源区，存在一个年产10t电解铅的铅锌冶炼企业为例（电解铅企业排放镉、铅、砷三种污染物，本文仅以镉为例），其炼铅电解工艺产污系数、经中和法处理后的排污系数及与排放浓度标准对照见表3。

只要监管切实到位，经治理后该企业车间完全可达到镉2.49g的排污总量进入水源地，河水中镉的浓度仅为0.00125×10-5mgL-6。远低于Ⅰ类水质浓度，达到该水体环境背景值的要求。可见，地面水功能水质标准仅对常规污染物适用，对第一类污染物是很不适用的。

若管理者混淆两类性质完全不同的污染物，对此年产10t的电解铅企业以“环境容量”总量监控镉，即按目前Ⅱ类水质（0.005mg/L）、小型河流（年均流量为20亿立方米）对应1000kg镉允许年排量来监控，该标准超过企业允许年排量l20,000倍以上，该企业完全不必治污，直排即可。即使有一个年产1万t的电解铅企业，仍可直排无误。可见依照现行的地面水功能Ⅱ类水质标准监管，极大地放宽了镉等重金属污染物的排出量。（与“水环境容量”相比，企业镉等重金属的允许年排量几乎近於零！）

5《地面水环境质量标准》（GB3838-88）中有毒重金属水质指标存在着“放宽允排量”和“价态转化引发危害”的问题

5.1 GB3838-88中有毒重金属水质指标与我国实际的环境背景值有很大差距

我国的GB3838-88《地面水环境质量标准》（表4）是在1988年颁布的。限于条件，当时没有区分两类污染物的概念，也没有第一类污染物水环境背景值调查实证的基础。因此GB3838-88中第一类污染物的水质指标仅仅是参考国外数据选定的。1988-1993年国家“七五”科技攻关环境保护项目对“环境背景值”开展了专项研究。1993年科学出版社出版《环境背景值和环境容量研究》一书，分别收集了长江源头区河水与其他淡水［24］、金沙江水系主要支流和湖泊［25］、乌江水系原水［26］中五种“有毒重金属”元素环境背景值研究结果（参见表5、表6、表7和表8）。

表4 GB3838-88《地面水环境质量标准》（单位：mg·L-6）

表5 长江源头区河水与其他淡水中镉、铅的背景值比较（μg·L-6）

表6 金沙江水系主要支流和湖泊中原水重金属元素环境背景值（μg·L-6）

表7 金沙江水系原水重金属元素环境背景值（μg·L-6）

表8 乌江水系原水重金属元素环境背景值（μg·L-6）

文献[24]表明，长江源头区河水与其他淡水中大多数元素背景值在10-4～10-5mg・L-6，Cd和Hg甚至在10-5～10-6mg・L-6数量级中。文献[25]表明金沙江水系主要支流和湖泊Cd的原水量范围为3×10-5～37×10-5mg・L-6，世界未污染淡水中溶解态Cd的原水量范围为1-7×10-5mg・L-6，Pb的原水量范围为84～879×10-5mg・L-6，Pb的原水量为60×10-5mg・L-6。文献[26]表明乌江水系原水中As的原水量为38～48×10-5mg・L-6，Cd的原水量为0.6～1.4×10-5mg・L-6，Cr的原水量为38～136×10-5mg・L-6，Hg的原水量为0.6～1.9×10-5mg・L-6，Pb的原水量为33～80×10-5mg・L-6。

根据这次水环境背景值的集中研究，可得：Cd和Hg的水环境背景值约在10-5～10-6mg・L-6之间，As、Cr、Pb等的水环境背景值约在10-4～10-5mg・L-6之间。

与GB3838-88《地面水环境质量标准》Ⅱ类水第一类污染物选用的水质标准值（Cd：5×10-5mg・L-6；Hg：5×10-5mg・L-6；As 、Cr、Pb：5×10-2mg・L-6）相比，除总汞比较相近外，总砷、六价铬、总铅等Ⅱ类水质标准值超过实测水环境背景值100多倍，从水环境标准上大大放宽了第一类污染物允排量！可惜这些宝贵的第一类污染物水环境背景值调研成果，至今未能在《地面水环境质量标准》上得到应用和改正。

5.2 潜在的价态转化引发危害问题

上述水环境背景值的调查还没有反映Hg、As、Cr等重金属在水环境中发生形态和价态的转化，从而对水生动物和人体产生危害的问题。如金属汞进入水环境被甲基化形成甲基汞或二甲基汞，使人体对其脂溶性增强；五价砷还原成三价砷，其毒性增强50倍；而三价铬氧化成六价铬毒性增强30倍等。考虑到价态转化，对这类污染物应该制定更加严格的排放标准。

总的来说，目前地面水环境质量标准中第一类污染物指标急待修正，当前首要的是依靠《源头总量控制》监管方式来控污。

6 结语

建议对有毒重金属严格实施源头总量控制。要扭转当前我国水土重金属污染严重的局面，首先应当端正环保系统的技术路线。建议在水污染控制上区分2类污染物，对有毒重金属严格实施《源头总量控制》与《水环境背景值评价控制》相结合的监管方式。

建议对现行“地面水环境质量标准”中第一类污染物指标抓紧修正。

同时建议研究建立有效的监管责任制度（包括公开监管信息与公众参与），开展对违法行为试行司法部门“独立刑事追责制度”的改革。

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[18] 《重金属污染综合防治 “十二五”规划》获批［EB］重金属污染几许痛几多愁？/防治规划的目标及任务/中国环境网［ 2011.11.17］.

[19] 国发(2011)35号：《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》［EB］国务院发文/中国政府网［ 2011.10.20］.

[20] 环保部督办10起违法排放案件 严打重金属污染［EB］绿色调查/腾讯网络［ 2010.11.18］..

[21] 毛立军：我要评论［N］.人民政协报，2010-06-12.

[22] 国家环境保护局科技标准司.工业污染物产生和排放系数手册.北京：中国环境科学出版社.1996.

[23]《笫一次全国污染源普查,工业产排污系数手册》中国环境科学研究院，2008.

[24] 长江水中重金属元素物理化学形态的研究，陈喜保、章申、董文江、张立成（中 国科学院地理研究所），国家“七五”科技攻关环境保护项目论文集，环境背景值和环境容量研究，P.74-85，科学出版社，1993。

[25] 金沙江水系水环境背景值研究，王暁蓉（南京大学环境科学系）武巧珍（南京大学现代分析中心）等，国家“七五”科技攻关环境保护项目论文集，环境背景值和环境容量研究，P.105-115，科学出版社，1993。

[26] 乌江水系地球化学条件及元素的水环境背景值，吴正提等（贵州省环境保护研究所），国家“七五”科技攻关环境保护项目论文集，环境背景值和环境容量研究，P.64-73，科学出版社，1993。

[27] 傅国伟:防控日益严重的水土重金属污染之我见,［J］．水利水电科技进展2012，32（1）

[28] 傅国伟：对“有毒重金属”实施2种总量控制监管方式的利害分析,［J］．环境科学2012,33（12）.

[29] 傅国伟:用水水源地严格管理水质的对策分析―对实行严格水资源管理问题上的看法和建议,［J］．环境科学2013-06-55.

傅国伟，清华大学环境学院教授，主要研究领域是环境系统分析，是我国水环境系统分析和水质模拟模型构建方面著名专家。