第二次全国污染源普查安阳市水环境承载力研究

常艳文，丁志安，赵海丽，王 颖，唐 敏，丁金杰

(河南省安阳生态环境监测中心，河南 安阳 455000)

水环境作为影响社会和经济发展的基本要素，其承载力及状态对区域发展起着至关重要的作用[1]。水环境承载力是指一定时期内区域具有特定功能的水体在其生态系统和环境质量不遭受威胁时所能支撑人口和经济社会发展的最大规模[2-3]，是衡量人类社会经济与水环境协调发展程度的依据[4]。水环境承载力具有动态性和区域性等特征[5-6]，国内外学者开展了大量水环境承载力的研究，如王富强等[7-8]运用层次分析法确定指标权重并进行水环境承载力评价；张浩然等[9]从水资源、水生态和社会经济3个方面出发选定评价指标；赵传起等[10]基于系统动力学模型和向量模法的水环境承载力评价体系。但因水环境承载力评价指标体系庞杂，评价结果的可解释性与合理性受限，在规划管理中无法起到应有的作用。

为合理准确地定量化评价安阳市水环境承载力，本文以生态环境部编制的《水环境承载力评价方法(试行)》[11](以下简称《办法》)为指导，选取满足要求的33个国控、省控、市控和县控断面为评价断面，对2019—2020年安阳市水环境承载力状况进行深入研究，判别区域水环境承载状态，并利用第二次全国污染源普查数据对安阳市工业废水排放企业类型、排放特征及污染因子的空间分布进行系统分析，研究可为进一步加强区域水污染防治工作、建立水环境承载力监测预警长效机制提供服务和指导。

1 研究地区概况

安阳市是一个典型的资源型缺水城市，全市亩均水资源占有量351 m3，为全国平均水平的1/5，人均水资源占有量245 m3，仅为全国平均水平的1/10，远远低于国际公认人均500 m3水资源量极度缺水地区的临界值[12-13]。

安阳市下辖9个县(市、区)，地跨海河、黄河两大流域，总流域面积7 413 km2，境内河流分属海河流域和黄河流域，主要河流有洹河、金堤河、淇河、汤河等，过境河流有漳河、卫河，除金堤河属黄河流域外，其他均属海河流域漳卫河水系。其中，黄河流域面积占全市面积的24%，海河流域面积占全市面积的76%。流经安阳市的中小河流主要有流域面积在200～3 000 km2的洹河、汤河、羑河、洪河、硝河等[14-16]。

2020年，安阳市满足要求的国控、省控、市控和县控断面共有33个，均为河流型。其中，国控、省控断面8个，市控断面15个，县控断面10个。除濮阳大韩桥断面属于黄河流域外，其他断面均属于海河流域。

2 水环境承载力评判

2.1 评价方法

2.1.1 评价指标计算

水环境承载力评价指标体系包括水质时间达标率和水质空间达标率2个评价指标，反映评价区域内水质在时间和空间尺度上的达标情况。参与评价的断面(点位)，监测指标需包括《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中除水温、大肠菌群和总氮以外的21项指标，参评断面(点位)水质目标以评价年水质考核目标为准。

(1)水质时间达标率(A1)。水质时间达标率反映评价区域内水质在时间尺度上的达标情况，是所有断面(点位)水质时间达标率的算术平均值。断面(点位)水质时间达标率指在1年内不同时期水质达标次数占总监测次数的百分比。

(1)

(2)

式中，n为区域内断面(点位)个数；Ci为第i个断面(点位)水质时间达标率。

(2)水质空间达标率(A2)。水质空间达标率反映评价区域内水质在空间尺度上的达标情况，指区域内年度达标断面(点位)个数占断面(点位)总个数的百分比。

(3)

式中，达标断面(点位)指1年内不同时期水质监测数据的算术平均值不超过目标值的断面(点位)，否则为不达标断面(点位)。

2.1.2 承载力指数计算

水环境承载力指数(Rc)为定量反映水环境承载力大小的数值，将评价指标代入计算公式即可获得，无量纲。

(4)

式中，A1为水质时间达标率；A2为水质空间达标率。

2.1.3 承载状态判别

水环境承载力指数越大，表明区域水环境系统对社会经济系统支持能力越强。根据评价区域水环境承载力指数大小，将评价结果划分为超载、临界超载、未超载3种类型。当Rc<70%时，判定该区域为超载状态；当70%≤Rc<90%时，判定该区域为临界超载状态；当Rc≥90%时，判定该区域为未超载状态[16]。

2.2 各辖区水环境承载力评判

2.2.1 各辖区水质时间达标率

根据水质时间达标率计算方法，完成各断面、各县区水质时间达标率的计算。33个断面共有效监测388次，达标334次，区域水质时间评价达标率为86.1%；各县(市、区)水质时间达标率依次为：林州市(96.7%)、滑县(95.8%)、汤阴县(94.6%)、文峰区(94.4%)、安阳县(89.5%)、内黄县(85.9%)、龙安区(78.8%)、北关区(74.2%)、殷都区(67.7%)。各断面水质不达标月份主要集中在4—9月，可能是由于开春或雨季，地表径流等面源污染对河流水质产生了一定的影响。

2.2.2 各辖区水质空间达标率

采用单因子评价法，基于2020年各断面水质监测数据的算术平均值，对断面的达标情况进行判定。2020年，安阳市33个断面中除书香庭院1个断面氟化物超标1.6倍外，其他32个断面均达到其水质目标，即安阳市水质空间达标率为97.0%，除殷都区水质空间达标率为80%外，其余辖区水质空间达标率均为100%。

2.3 各辖区评价结果

2020年，安阳市水环境承载力指数计算结果为91.6%，处于未超载状态；林州市、滑县、汤阴县、文峰区、安阳县、内黄县6个县区水环境承载力状态均处于未超载状态；龙安区、北关区、殷都区水环境承载力状态均处于临界超载状态(表1)。

表1 2019—2020年安阳市水环境承载力评价结果Tab.1 Evaluation results of water environmental carrying capacity in Anyang City from 2019 to 2020

与2019年相比[17]，安阳市水环境承载力指数上升11.8个百分点，由临界超载状态转为未超载状态。其中滑县、安阳县均保持未超载状态，林州市、汤阴县、文峰区、内黄县均由临界超载状态转为未超载状态，北关区、殷都区均由超载状态转为临界超载状态，龙安区保持临界超载状态。

2.4 安阳市河流水环境承载力评判

参照《办法》，对安阳市的8条主要河流进行承载力评价。结果显示，2020年安阳市8条主要河流承载力整体水平较好，河流水环境承载力指数平均值为95.9%，属于未超载状态；其中除安阳河属临界超载状态外，其余主要7条河流均属未超载状态，尤其是淅河、淇河承载力指数均为100%。

与2019年相比，安阳河由超载状态转为临界超载状态，资源承载力相对较差，汤河和洪河水质不稳定，由2019年的临界超载状态转为未超载状态。其余5条河流均保持未超载状态。2019—2020年安阳市主要河流水环境承载力指数如图1所示。

图1 2019—2020年安阳市主要河流水环境承载力指数Fig.1 Summary map of water environmental carrying capacity index of major rivers in Anyang City from 2019 to 2020

3 工业源水污染排放空间分布

3.1 工业废水排放量分析

依法开展的第二次全国污染源普查工作既是一项重大的国情调查，也是生态环境领域的一项战略性、全局性、基础性的工作，对于准确判断当前生态环境形势，制定行业规范，不断提高环境治理系统化、科学化、法制化、精细化和信息化水平及全面打赢污染防治攻坚战具有重要意义[18-19]。

以2017年453家安阳市第二次全国污染源普查排污企业的普查数据为依据进行分析。安阳市工业废水排放量主要集中在殷都区(占33.0%)、龙安区(占18.0%)、汤阴县(占17.9%)、滑县(占16.4%)，但化学需氧量、氨氮、总磷、总氮4项主要污染因子均集中在汤阴县和滑县，汤阴县化学需氧量排放量占工业源总排放量的41.9%，滑县占29.2%；汤阴县氨氮排放量占工业源总排放量的34.2%，滑县占32.9%；滑县总磷排放量占工业源总排放量的45.1%，汤阴县占40.3%；汤阴县总氮排放量占工业源总排放量的36.9%，滑县占32.8%(图2)。

图2 安阳市第二次全国污染源普查工业废水排放占比Fig.2 Proportion of industrial waste discharge in the Second National Pollution Source Survey in Anyang City

3.2 工业废水排放特征

依据第二次全国污染源普查数据统计，安阳市工业源废水中主要污染物化学需氧量、总氮、氨氮、总磷、石油类、挥发酚，属于有机型污染。6项主要污染物削减率为94.3%～99.9%，平均削减率为98.1%，但因排放量较大，在全省的排名仍较靠前[20]。

各污染物的排放企业规模占比分布为化学需氧量、氨氮、总氮、总磷，主要排放源主要集中在小型企业，化学需氧量小型企业占58.2%，总氮小型企业占45.8%，总磷小型企业占44.1%，氨氮小型企业占32.3%。其中，石油类排放量中型企业占45.9%，大型企业占36.8%；挥发酚由于排放特征明显，主要集中在大型企业，占99.98%(图3)。

图3 安阳市第二次全国污染源普查工业废水排放企业类型占比Fig.3 Proportion of industrial wastewater discharge enterprises in the second national pollution source survey in Anyang City

3.3 工业废水入河分布特征

依据第二次全国污染源普查数据统计，安阳市工业源化学需氧量、氨氮、总氮入黄河量约占30%，入卫河量约占70%；总磷入黄河量约占45%，入卫河量约占55%。具体为工业源化学需氧量排入黄河的量占29.2%，入卫河的量占70.8%，其中入卫河的支流排放量主要集中在汤河、洪河，排放量分别占40.9%、17.8%；氨氮入黄河的量占32.9%，入卫河的量占66.1%。其中，入卫河的支流排放量主要集中在汤河、安阳河、洪河，排放量分别占33.9%、21.3%、10.5%；总氮入黄河的量占32.8%，入卫河的量占63.3%，其中入卫河的支流排放量主要集中在汤河、安阳河、洪河，排放量分别占6.7%、20.5%、7.7%；总磷入黄河的量占45.1%，入卫河的量占54.9%，其中入卫河的支流排放量主要集中在汤河，排放量占40.3%(表2)。

表2 安阳市工业源主要污染物排放量入河比例统计Tab.2 Anyang city industrial sources of main pollutants emissions into the river proportion statistical %

4 结论

依据《办法》计算安阳市水环境承载力指数，判别区域水环境承载状态，并结合第二次全国污染源普查数据对安阳市工业废水排放企业类型、空间分布进行系统分析，得出以下结论。

(1)2020年，安阳市水环境承载力指数计算结果为91.6%，处于未超载状态，龙安区、北关区、殷都区水环境承载力状态均处于临界超载状态，其余6个县(市、区)水环境承载力状态均处于未超载状态；8条主要河流承载力整体水平较好，河流水环境承载力指数平均值为95.9%，属于未超载状态；除安阳河属临界超载状态外，其余7条主要河流均属未超载状态，尤其是淅河、淇河承载力指数均为100%。

(2)安阳市水环境质量虽未超载，但整体水环境质量仍不稳定。2020年，33个断面全年共有效监测388次，达标334次，区域水质时间评价达标率为86.1%，主要污染物为化学需氧量、总氮、氨氮、总磷、石油类、挥发酚，属于有机型污染。

(3)工业废水排放量主要集中在殷都区、龙安区、汤阴县和滑县；污染物排放量主要集中在汤阴县和滑县；工业废水化学需氧量、氨氮、总氮、总磷排放源主要集中在小型企业，石油类排放量排放源主要集中在中型企业和大型企业，挥发酚由于排放特征明显，主要集中在大型企业。

(4)安阳市工业源化学需氧量、氨氮、总氮入黄河量约占30%，入卫河量约占70%；总磷入黄河量约占45%，入卫河量约占55%；安阳市主要污染物排放进入卫河，其中入卫河的支流中，纳污量较大的为汤河、安阳河、洪河。

5 建议

(1)开展水环境承载力成因分析。针对超载地区及临界超载地区，以水环境承载力评价结果为基础，细化控制单元，识别主控因子，从水资源、水生态、水环境和污染物排放等多个角度，分析水环境承载力主要影响因素及影响机制，从减排和增容方面提出差异化、可操作的水环境管理对策。

(2)建立水环境承载力监测预警体系。根据不同时期水质监测数据，分析水环境承载力变化趋势。基于水环境承载力评价结果及变化趋势分析，探索建立水环境承载力监测预警体系，对超载地区或水环境承载力有变差趋势的地区进行预警。

(3)突出精准治污，强化多措并举。加强对龙安区、北关区、殷都区水环境治理，提升中小企业的污水处理能力，从工业点源末端治理转向末端治理与源头控制并重，从单一工业源治理转向工业源、农业面源、生活源等综合治理，从以污染物总量减排考核为统领转向以改善水环境质量为核心，不断完善基础设施建设、调整产业结构、加强生态修复、缓冲带建设等。