江西省水污染物排放结构组成及空间分布研究

陈武权，杨庆榜，谢明辉，杨斌

（1.江西省生态环境科学研究与规划院，江西南昌 330029；2.中国环境科学研究院，北京 100012；3.江西省生态环境监测中心，江西南昌 330029）

我国生态环境保护学者一直在关注污染源的空间格局变化[1-2]，相比于国外的研究方法[3-4]，我国水污染物减排是按行政区逐级分层开展的[5]，以行政区为单元制定可行方案将污染负荷分配至各区域[6]，但还不能从地区和行业类别来计算出水体污染物的排放量。根据第二次全国污染源普查公报，国内水污染物排放量依然偏高[7]。根据生态环境部发布的历年环境质量公报[8]，经过多年减排工作，我国整体水质环境已得到很大改善，减排工作也由粗放式减排转化为精细化减排，因此精准确定污染源在哪里、全面掌握污染物结构和空间分布情况是能否进一步改善水环境质量的关键[9-11]。

本文通过尝试收集整理江西省第二次污染源普查的活动水平数据，提出分析其水污染物排放结构组成和分布的方法，为“十四五”规划主要污染物水污染总量控制目标的实现提供一种更为精准的分析方法[12]。

1 研究对象与计算方法

1.1 研究对象

此次研究包括工业、农业、生活以及处理垃圾和危险废物而产生的废水流入水体的污染物，以江西省11个市为研究区域，基准年为2017年，水污染物4种：化学需氧量、氨氮、总氮、总磷。排放形式分2大类，点源污染包括工业、垃圾处理厂和危险废物处置场、规模化畜禽养殖场；面源污染包括生活污水、农村面源。

1.2 数据来源及计算方法

通过收集2017年江西省的污染源活动水平数据（如用水量、排水量、产品产量、原材料、人口数量、养殖面积和养殖量等）、排放因子和污染治理技术，建立江西省水污染物排放结构和空间分布，活动水平数据主要来源于江西省第二次全国污染源普查。

1.2.1 工业源和集中式排放源

工业源范围为《国民经济行业分类》[13]中行业大类代码为06-46的产业活动单位，集中式排放源包括垃圾处理厂和危险废物处置场。

计算方法采用生态环境部公布的《排放源统计调查产排污核算方法和系数手册》[14]中的监测数据法和产排污系数法。（1）监测数据法。监测数据法是依据监测的单位产生和外排废水及其污染物浓度，计算废水排放量及各种污染物的产生量和排放量。（2）产排污系数法。产排污系数法是依据对象的产品、原料、生产工艺、规模及污染治理技术等，通过产排污系数手册中对应的“影响因素”组合确定产污系数及污染物去除效率，核算污染物产生量和排放量。

1.2.2 农业源

农业源核算范围包括种植业、畜禽养殖业和水产养殖业，均采用产排污系数法核算。

（1）种植业水污染物排放量按照公式（1）计算。

式中，Qj为种植业第j项污染物排放（流失）量，t；Ag为农作物总播种面积，hm2；egj为农作物种植过程中第j项水污染物流失系数，kg/hm2；Ay为园地的面积，hm2；eyj为园地第j项水污染物流失系数，kg/hm2；qj为调查年度用于种植业的含氮化肥（含磷化肥）单位面积使用量，kg/hm2；qo为2017年度用于种植业的含氮化肥（含磷化肥）单位面积使用量，kg/hm2。其中，含氮化肥（含磷化肥）用量指氮（磷）肥和含氮（含磷）复合肥的折纯用量。

（2）规模化畜禽养殖业水污染物排放量按照公式（2）和（3）计算。

式中，Qij畜排为第i类畜禽养殖第j项污染物排放量，t；qi规模为第i类畜禽规模化养殖场的存（出）栏量，头（羽）；fij规模为第i类畜禽规模化畜禽养殖第j项污染物排污系数，kg/头（羽）；Qj畜排为畜禽养殖第j项污染物排放量，t。

（3）水产养殖业水污染物排放量按照公式（4）计算。

式中，Qj为水产养殖第j项污染物排放量，t；q为水产养殖的水产品产量，t；ej为水产养殖第j项污染物排放系数，kg/t。

1.2.3 生活源

（1）城镇生活污水。根据城镇居民生活的用水量、折污系数、入河排污口水质监测结果及城镇污水处理厂进水水质数据，经产污系数校核后，将城镇常住人口、城镇人均日生活用水量、折污系数和城镇生活污水平均浓度相乘核算出城镇生活污染物产生量；再根据城镇污水处理厂、工业污水集中处理厂和其他污水处理设施对城镇生活源水污染物的去除量，计算城镇生活污水污染物的排放量。

（2）农村生活污水。根据农村的常住人口、人均日生活用水量和厕所类型、粪尿处理情况、生活污水排放去向，将农村常住人口与产污系数相乘，核算农村生活污水污染物产生量；再根据农村集中式生活污水处理设施调查结果，结合农村集中式生活污水处理设施的排污系数，计算农村生活污水污染物的排放量。

1.3 排放量空间分布分析方法

根据前人[15-17]基于GIS的空间及网格分析经验，此次研究在行政区划的基础上根据固定排放口经纬度坐标，通过GIS系统软件对江西省按10 km×10 km网格进行分割，将网格内的工业企业、集中式排放源、规模化畜禽养殖场等不同来源的水污染物排放量按照排放口的经纬度进行空间分配。

2 结果与分析

2.1 水污染物排放总体情况

基于以上计算方法，通过对江西省涉水14 630个工业企业、124家垃圾处理厂和危险废物处置场、11 857个畜禽养殖场，农业源种植业、水产以及城市和农村活动水平数据，836家集中式污水治理设施的分析，汇总出2017年江西省水污染物排放结构，如表1所示。

表1 2017年江西省水污染物排放量（单位：万t）

通过表1可以看出，化学需氧量排放总计为88.41万t，其中生活源化学需氧量排放量最高，为42.87万t，占总量的48.49%；农业源、工业源和集中式排放源的化学需氧量排放量分别占总量的43.73%、7.47%和0.32%。

氨氮排放总量为5.36万t，其中生活源氨氮排放量最高，为3.64万t；总氮排放总量为13.85万t，其中农业源总氮排放量最高，为7.16万t；总磷排放总量为1.611万t，其中农业源总磷排放量最高，为1.11万t。

2.2 水污染物排放空间分布情况

以市为单元对水体污染物排放特点进行分析，主要水污染物排放空间分布如图1所示。南昌市、九江市、赣州市、吉安市、宜春市、抚州市和上饶市所排放的水污染物相应较多，与人口密度正相关。排放量居前三的是赣州市、宜春市、上饶市，赣州市的化学需氧量、氨氮、总氮、总磷排放量分别占全省总排放量的18.70%、19.59%、17.62%、16.85%；宜春市的化学需氧量、氨氮、总氮、总磷排放量分别占全省总排放量的21.29%、13.25%、16.03%、19.13%；上饶市的化学需氧量、氨氮、总氮、总磷排放量分别占全省总排放量的11.51%、15.11%、17.62%、16.85%。

图1 江西省主要水污染物排放空间分布

2.3 水污染物排放结构

2.3.1 地区结构

江西省11个市主要水污染物排放结构分布见图2。南昌市、九江市、赣州市、吉安市、宜春市、抚州市、上饶市这几个人口相对密集的地区在江西省各类污染物排放量中均占了较大比重。化学需氧量和氨氮排放量以生活源污染物为主，其中赣州市、吉安市、宜春市这3个农村人口较多的地区尤为明显。总氮和总磷排放量以农业源污染物为主，养殖业发达、耕地面积广、氮肥施用量较大等多种原因造成南昌市、赣州市等地农业排放占比较高。

图2 2017年江西省主要水污染物排放结构分布

2.3.2 生活源结构

就生活源污水排放而言，城镇和农村生活源的污水排放量占比分别为78.04%和21.96%，说明当前江西省城镇生活污水污染物治理水平普遍较低，农村生活污水污染物治理水平严重偏低。城镇和农村生活源化学需氧量排放量占比分别为54.11%和45.89%，去除率分别为37.96%和3.09%。

2.3.3 农业源结构

（1）全省总氮排放量7.16万t，其中：种植业总氮流失量4.23万t，占总量的59.08%；畜禽养殖业总氮排放2.38万t，占总量的33.24%；水产养殖业总氮排放0.56万t，占总量的7.82%。（2）总磷排放总量1.11万t，其中：种植业总磷排放量0.51万t，占总量的45.95%；畜禽养殖业总磷排放量0.50万t，占总量的45.05%；水产养殖业总磷排放量0.10万t，占总量的9.01%。种植业和畜禽业污染物是造成农业源水体污染的主要原因。

2.3.4 工业源结构

（1）化学需氧量排放量大的行业包括造纸业（18 974.28 t，占比27.14%）、农副食品加工业（7 651.80 t，占比11.60%）和化学原料行业（6 246.06 t，占比9.47%）。（2）氨氮排放量大的行业包括有色金属冶炼（752.93 t，占比21.13%）、有色金属矿采选业（597.82 t，占比 16.78%）、化学原料（587.69 t，占比16.5%）。（3）总氮排放量大的行业有化学原料行业（1 747.96 t，占比21.69%）、医药制造业（1 076.83 t，占比13.36%）、有色金属矿采选业（926.51 t，占比11.49%）。（4）总磷排放量大的行业有化学原料行业（103.34 t，占比25.29%）、农副食品加工业（80.03 t，占比19.6%）、医药制造业（37.96 t，占比9.3%）。

2.4 水污染物排放网格分布情况

江西省主要水污染物的网格分布情况（10 km×10 km）如图3所示。（1）化学需氧量在赣西、赣西北区域大部分网格排放量都在1 500～11 000 t，赣东、赣南区域排放量比较零星，赣东北则在500 t以下。（2）氨氮在上饶市和赣州市部分区域有较高（200～400 t）的聚集排放，60～100 t的排放大部分都在宜春市境内南侧，其余地区也有零星高排放区域。（3）总氮延续了氨氮的趋势，大部分高排放都集中在宜春市南侧，上饶市、赣州市等地区也有零星高排放区域。（4）总磷排放较为均衡，除宜春市有较为突出的60～100 t高聚集排放外，其余地区均为4～30 t大范围的连片排放区域。

图3 江西省主要水污染物的网格分布情况

2.5 讨论

江西省水污染物排放结构和空间分布分析表明，化学需氧量、氨氮、总氮、总磷主要由生活源和农业源产生，未来需做好生活污水和农业面源的治理工作，同时加强对污水治理设施运行监督管理[18]，防止工业源水污染排放的反弹。

从江西省目前的水环境质量状况[19]、我国目前的城市水污染防治水平对策[20-21]及未来5年的全国防治趋势[22]来看，对于生活源污染排放，建议继续在人口集中程度高的地区完善污水管网建设[23-24]，提高城镇生活污水的收集率；在农村地区建设小型化简易污水处理设施[25-27]，推进农村生活污水处理工程，落实农村厕所革命。

3 结论

本研究采用监测数据法和产排污系数法，以行政区划为分割模块，对地区水污染物排放结构和空间分布进行探索，发现江西省水污染物排放源主要为农业源和生活源，工业源占比不到20%，对比以往研究数据[28-29]，工业源所占比重进一步减小。

从空间分布情况来看，比照江西省2017年度相关统计数据[30]，赣州市、宜春市、上饶市3个地区所辖的面积较大，水污染物排放量相应较高。赣江流域承纳了江西省大部分水污染物，从单位面积排放强度来看，单位面积排放强度靠前的是长江九江段和赣江流域。

从单位面积排放量上分析，单位面积人口密度较高的地区污染物排放量较大，如南昌市，符合人多所排放的水污染物也多这一常规观念，说明人口数量和聚集程度是影响水污染排放量的重要因素。

从本研究的结果来看，为实现江西省经济发展与生态环境保护的双赢，可按照主体功能定位划分政策单元，立足水生态环境承载能力，制定实施差异化政策，发挥各地区比较优势。本研究采用的方法还存在一定的不确定性，后期将进一步完善，充实其他年份相关环境基础数据和空间数据，以期将此研究的技术方法进一步推广应用至其他地区。