西安市近几年水污染生态足迹分析

王一雯，谭志海，廖 冰，黄 遒

(西安工程大学 环境与化学工程学院,陕西 西安 710048)

0 引 言

生态足迹(Ecological Footprint) 能够清晰地对资源的利用或消耗情况进行核算[1].在许多国家地区已广泛应用到国民经济、行业和水资源管理等领域.其中有关自资源或能源生态足迹方面研究取得了较多成果[2-3].随着城市发展,环境污染问题日益突出,传统生态足迹对废弃物吸纳考虑不足,将诸如环境污染等非生物生产性产品和服务纳入到生态足迹综合评估中,从而对于衡量人类活动与生态系统之间的作用力产生影响[4-5].

本文针对现实水污染情况,通过分析历年水污染排放量及水资源生产能力,对西安市2009—2015年人类活动对水环境产生的压力进行评估．为西安市水污染治理与管理提供科学依据.

1 区域概况与数据计算

1.1 环境概况

西安市地处陕西关中平原,年平均降水量613.7 mm,年平均湿度69.9%.西安市河流众多,境内有渭河、溺河、涝河等54条较大河流,地表水资源量为21.78×109m3,地下水资源量为17.27×109m3.根据2015西安市环境状况公报[6]可知,2015年西安市13条河流30个断面中,有12个断面为超V类,仅有3个断面为Ⅱ类水质,污染较为严重,河水中污染物浓度已超过其功能区标准,水环境功能区水质达标率为56.7%.目前,西安市城区及郊区地下水污染面积超过470 km2,其中重污染面积己达130 km2.

1.2 计算方法

水污染足迹包括生活用水、生产用水、农业用水、其它用水[7-9].针对西安市水污染生态足迹问题,选取化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总磷、总氮等参数[10],分别对水污染足迹,水污染环境承载力及万元GDP水污染足迹进行计算和分析.

1.2.1 水污染足迹计算EFwaw=N·efwaw=N·aw·aaj=aw·(Awaw/Pw),Awaw=(Ci/Cai-1)·Qi,Pw=Q/A.式中：EFwaw为水污染生态足迹;N为总的人口数;Awaw为污染稀释净化需水量(×104m3);Pw为水资源平均生产能力(m3/hm2);Ci为排放污水中第I中污染物质量浓度(mg/L);Qi为未达标废水排放量(×104m3);Cai为达到水质标准规定的第I种污染物质量浓度(mg/L);Aw为均衡因子;Aaj为人均水域面积;Q为水域总容量;A为水域面积.

1.2.2 水污染承载力计算 水污染承载力是地区水体污染的处理净化能力能够维系和支撑的人口、经济和环境规模总量.根据世界环境与发展委员会的建议,承载力应扣除12%面积用于生物多样性保护及生态补偿[11].

EC=aw·γw·Q/Pw.

式中：Q为水资源总量;Pw为水资源平均生产力;γw为生态承载力;aw为均衡因子.

衡量一个地区水生态可持续状况,通常采用水生态赤字和水生态盈余.将一个地区或国家产生的水生态足迹同自己所拥有的水生态承载力相比较,就会产生水生态赤字和水生态盈余.水生态计算方法为

ED=EC-EF

式中:ED为水生态赤字;EF为生态足迹;EC为环境承载力.

EP=EF/EC.

式中：EP为水污染生态压力指数

万元GDP水资源生态足迹=EF/GDP.

2 水污染生态足迹分析

根据西安市各年份统计年鉴分析得到水污染各项指标，见图1.从水污染生态足迹看,2009—2015年呈逐渐增高的变化趋势(290.8×108m2～468.4×108m2)[12-15],其中在2015年达到最高值468.4×108m2,增幅56.23%,这是由于人口数量逐渐增大,人民生活水平的提高,工业及生活废水的排量逐渐增高所引起的．从水污染生态承载力看,2009—2015年呈逐渐增大的趋势(10.1×108～26.3×108m2)其中在2015年达到最大值为26.3×104m2.增幅达160.20%,这与西安市近年大力新建、改建污水处理厂以及加强河流水污染治理密不可分.2009—2011年水污染生态赤字呈上升趋势,而2011—2015年呈下降趋势,说明西安市近几年在推行水资源节能降耗以及循环利用等政策起到较好效果,西安市水资源的可持续利用有所改观.

图 1 2009—2015年西安市水污染各项指标对比Fig.1 Comparison of water pollution indexes in Xi′an during 2009—2015

3 人均水污染足迹和万元GDP水污染足迹

万元GDP 水资源生态足迹的大小反映了水资源的利用效率,数值越大,说明水资源的利用率越低,数值越小,说明水资源的利用率越高.同理,万元GDP水污染足迹是指每生产1万元的GDP产生的水污染足迹,这个指标可以反映区域国民经济增长方式,数值越大,说明经济增长模式投入高、消耗高、排放高、污染高;数值越低,说明经济增长方式是高效节能、绿色环保可持续的.

3.1 计算结果

西安人均水污染各项指标对比如图2所示.从图2可以看出，人均水污染承载力从2009年的0.011 2×104m2增长到2015年的0.030 3×104m2,增幅达170.53%,人均生态赤字从2009年的0.334×104m2上升到0.509×104m2,增幅达52%.这是由于污水处理厂的新建、改建以及2011年后人口净流入减缓所导致.

表1 2015年西安、北京、上海人均水污染足迹和万元GDP水污染足迹

Table 1 In 2015, the footprint of water pollution in Xi′an, Beijing and Shanghai and the water pollution footprint of 10,000 yuan of GDP

项目地域人均水污染足迹/×104m2万元GDP水污染足迹/×104m2西安053901220北京067300852上海053300633

从2009—2015年万元GDP污染足迹分别为0.107×104m2，0.0967×104m2，0.118×104m2，0.102×104m2，0.107×104m2，0.116×104m2，0.122×104m2.2009年到2015年万元GDP水污染足迹稳定在0.1×104m2区间.说明西安市GDP的增长并不是依靠水资源高消耗行业,证明了西安市以旅游业、服务业等低消耗水资源为主思路的正确性.西安市2009—2015年旅游业及服务业生产总值如图3所示.

图2 西安人均水污染各项指标对比 图3 西安市2009—2015年旅游业及服务业生产总值 Fig.2 Comparison of indexes of water pollution per capita in Xi′an Fig.3 GDP of tourism and services in Xi′an from 2009 to 2015

3.2 与北京、上海对比

据2015年全国统计年鉴可得,见表1.2015年西安万元GDP水污染足迹(0.122×104m2)万元与北京、上海比较,西安万元GDP水污染足迹明显偏高,说明西安水污染较之更为严重,工农业水资源利用率低.尽管西安市污染治理和节能减排工作已经卓有成效,但随着人口总量和人民物质生活水平的不断提高,西安市水污染足迹和环境赤字仍然在不断增大, 2015年西安人均水污染足迹(0.539×104m2)与北京(0.673×104m2)和上海(0.533×104m2)处于同一水平,但万元GDP污染足迹值却分别高出北京、上海43.19%和92.73%.这说明西安市经济的发展模式仍未发生较大改变,产业结构并未彻底改革,西安市的经济仍然是以高污染、低效率的代价而增长．

4 结 论

(1) 2009—2015年西安市水污染足迹呈现逐渐升高的趋势,水污染足迹从2 90.8×108m2上升到468.4×108m2,增幅61.07%;水污染承载力从10.1×108m2增长到26.3×108m2,增幅160.20%.

(2) 人均水污染足迹从0.345×104m2上升到0.539×104m2,增幅56.23%,人均水污染承载力从0.011 2×104m2增长到0.030 3×104m2,增幅达170.53%,但人均环境赤字仍然从0.333×104m2上升到0.493×104m2,增幅48%.

(3) 2009年到2015年间西安万元GDP水污染足迹为0.122 0×104m2.高于北京(0.085 2×104m2)和上海(0.063 3×104m2).

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