中国地表水水质评价

中国地表水水质评价作者简介：周怀东中国水利水电科学研究院水环境研究所为全面了解我国地表水水质的时空变化规律，系统分析水污染程度、污染物种类和数量，我们从污染源评价、地表水化学特征、河流湖库现状水质、水质变化趋势、底质污染、集中式饮用水水源地水质、水功能区水质评价以及供水水质评价等8个方面系统评价和分析了我国地表水资源质量状况。本次地表水水质评价以水利、环保等部门的大量监测资料为基础，并进行了补充监测，评价收集数据的规模是我国水水质评价中最大的一次。水化学特征分析选用2442个测站。现状水质评价测站数6981个，其中河流现状水质评价测站个数为5952个，湖泊水质评价测站个数为237个，水库水质评价测站为813个。水质变化趋势选用测站846个。底质污染评价对881个断面进行了取样分析。饮用水水源地评价个数1073，其中重点水源地评价个数467，评价有毒有机物水源地个数630。本次水质评价体现了8个结合：点面源结合、污染成因与污染表征结合、天然与现状结合、水质水量结合、历史（趋势）与现状结合、常规项目与特定项目结合、水资源质量与功能使用结合、水资源分区与行政分区结合。首次明晰了全国点面源贡献率、水功能区达标比例、底质污染状况、有毒有机物污染特征、供水水质合格比例等关系我国地表水资源保护和管理的重要参数。本次评价完成了与先进国家在水质评价方法和内容上的全面接轨，是我国迄今为止最全面、真实地反映全国地表水水质状况的一次评价，对今后中国水资源管理保护及水质评价具有及其重要的指导意义和示范作用。一、污染源调查人类活动和自然过程对地表和地下水水质的污染，依排放方式可分为点污染源和非点污染源。点污染源主要由工矿企业废水和城镇生活污水形成；非点污染源也称面污染源，指在较大范围内，溶解性或固体污染物在降雨径流等作用下，通过地表或地下径流进入受纳水体，造成的污染。本次点污染源调查评价包括工矿企业废污水排放调查、城镇生活污水调查及集约化、规模化养殖污染源调查三部分。非点污染源调查包括农田径流营养成分流失调查、农村生活污水及生活垃圾排放量调查、分散式禽畜养殖污染物排放情况调查、城市径流污染物流失调查、水土流失状况及非点源污染负荷调查等五大类。调查项目主要为化学需氧量、氨氮、总氮和总磷。（一）点源污染调查1、工业污染源调查2000年我国工业废水排放总量为515亿m3，相当于工业用水量的64％左右。其中COD排放量为1249万t，氨氮为112万t。平均万元产值废水排放量37.4m3；万元工业产值COD排放量为9.1kg、氨氮为0.8kg。我国东中西部地区工业化程度不同，工业污染源排放量也不同。东部地区工业废水、COD和氨氮的排放量分别为253亿m3、681万t、46万t；中部地区则分别为179亿m3、388万t和45万t；西部地区分别是84亿m3、180万t、22万t。2000年全国一般工业万元GDP排水量为135m3，工业废水排放系数为0.67。废水排放系数呈由北向南、由西向东增加的趋势。南方水资源丰富地区排放系数较高，一般在0.70以上；北方水资源短缺地区排放系数较低，一般在0.60以下。各水资源一级区工业污染源调查成果见表1。2、城镇生活污染源调查2000年全国城镇（包括所有具有下水管网的建制市和建制镇）生活污水排放总量为231亿m3，约相当于城镇生活用水量的72%。其中COD排放量为672万t，氨氮为72万t。东部地区城镇生活污水和污染物COD、氨氮的排放量分别为133亿m3、416万t、41万t，中部地区分别为62亿m3、179万t、22万t，西部地区分别是36亿m3、77万t、8万t。2000年全国城镇生活污水排放系数为0.72，人均生活污水排水指标为151L/人日。城镇生活污水排放系数和人均排污指标呈现出由北向南、由西向东增加的趋势。北方地区城镇生活污水排水指标一般在95～130L/人日，南方地区一般在130～260L/人日。各水资源一级区城镇生活污染源调查成果见表1。3、点源排放总量2000年中国点污染源（包括工业污染源和城镇生活污染源）废污水总排放量为747亿m3，其中工业废水排放量为515亿m3，占废污水总排放量的69%；城镇生活污水排放量为231亿m3，占废污水总排放量的31%。在工业废水排放量中，集约化、规模化养殖场废水排放量为6102万m3，占工业废水排放量的0.12%，占废污水排放总量的0.08%。化学需氧量（COD）总排放量为1920万t，其中工业废水化学需氧量排放量为1249万t，占总排放量的65%；城镇生活污水化学需氧量排放量为672万t，占总排放量的35%。氨氮（NH3-N）总排放量为184万t，其中工业废水氨氮排放量为112万t，占总排放量的61%；城镇生活污水氨氮排放量为72万t，占总排放量的39%。全国废污水污染物COD和氨氮的平均浓度分别是257.2mg/L和24.7mg/L。2000年各水资源一级区城镇生活污水和工业废水排放量见表1。4、点源污染程度分析根据各水资源一级区1980～2000年天然河川径流量均值计算得出全国污径比为2.8%，其中，太湖流域和海河区污径比最高，分别为30.1%和35.4%，其次是淮河、辽河和黄河区，污径比分别为10.1%、8.2%、7.4%，松花江、长江、珠江、东南诸河区等约为2.4～3.2%，西北诸河约为0.8%，西南诸河仅为0.07%，这与目前地表水的水质污染状况较为一致。5、点源污染入河量全国共监测调查了16432个入河排污口。其中连续排放式排污口占70.2%，间歇排放式占29.8%。2000年全国水功能区废污水和污染物COD、氨氮的入河量分别为534亿m3、1259万t和111万t，分别占全国水功能区对应陆域范围内废污水排放量、污染物COD、氨氮排放量的79%、73%和66%。各水资源一级区水功能区废污水和污染物入河量见表2。全国“全口径”点污染源废污水和污染物COD、氨氮排放量分别为747亿m3、1920万t、184万t，其中有677亿m3的废污水、1732万t的COD和167万t的氨氮排入全国水功能区对应陆域范围内，受纳系数均为0.91；而水功能区对应陆域范围内的废污水和污染物排放量中，分别有534亿m3的废污水、1259万t的COD和111万t的氨氮进入水功能区，入河系数分别为0.79、0.73和0.66。此外，在本次划分的水功能区对应陆域范围外，尚有工业及城镇生活废污水排放量约70亿m3，约41亿m3进入全国水功能区以外的其它地表水体中。因此，合计全国“全口径”的废污水入河量约为575亿m3，相应COD和氨氮污染物入河量分别为1364万t和116万t。（二）非点源污染调查本次评价基于源强产生、产污和入河三个过程，对农田径流、农村生活、城市径流、水土流失、畜禽养殖等五大类的非点源污染情况进行了调查估算。1、非点源污染源强估算据调查估算，2000年全国非点源污染物源强COD、氨氮、总氮、总磷分别为6457万t、398万t、3056万t、1864万t。在调查的五种非点源污染类型中，对源强产生最大影响的的是农田径流和水土流失污染，其次是畜禽养殖和农村生活。其中COD污染源强主要由畜禽养殖产生，约占55%，其次是农村生活，约占40%；氨氮污染源强主要由农田径流产生，约占75%，其次是畜禽养殖，约占15%；总氮、总磷源强主要由农田径流和水土流失产生，分别约占45％和40%。非点源污染物源强的分布，以长江区源强产生量最大，珠江区次之，东南诸河区最小。2、非点源污染负荷非点源污染负荷产生量指在降雨径流作用下、将源强中的污染物冲刷渗出的数量，此值与源强的比率被定义为产污系数。2000年全国非点源污染负荷产生量COD、氨氮、总氮、总磷分别为1081万t、76万t、999万t、379万t。全国平均COD、氨氮、总氮、总磷的产污系数分别为0.17、0.19、0.33、0.20。在调查的五种非点源污染类型中，COD的产生量以畜禽养殖和农村居民点为主，分别占55.3%和39.7%，城市径流仅占5.1%；氨氮的产生量以农田径流为主，占74.7%，畜禽养殖、农村居民点和城市径流分别占14.0%、7.6%、3.7%；总氮的产生量以水土流失和农田径流为主，分别占44.4%和42.3%，畜禽养殖、农村居民点和城市径流分别占8.3%、3.3%、1.7%；总磷的产生量以农田径流和水土流失为主，分别占64.5％和19.8%，农村居民点、畜禽养殖和城市径流分别占7.0%、5.4%、3.4%。3、非点源污染入河量2000年全国非点源污染负荷入河量COD、氨氮、总氮、总磷分别为796万t、71万t、527万t、230万t。(三）点源与非点源贡献率2000年全国点污染源污染物COD、氨氮、总氮、总磷入河量分别为1259万t、111万t、120万t、34万t。2000年全国非点污染源污染物COD、氨氮、总氮、总磷入河量分别为796万t、71万t、527万t、230万t。污染物COD、氨氮、总氮、总磷总入河量分别为2055万t、182万t、647万t、274万t。污染物COD、氨氮入河量的点源贡献率分别为61.3%、60.9%，进入河流、湖库等地表水体的COD、氨氮以点污染源排放为主；污染物总氮、总磷入河量的非点源贡献率分别为81.4%、87.2%，进入河流、湖库等地表水体的总氮、总磷以非点污染源排放为主。全国点污染源和面污染源污染物入河量的相互关系见表4。二、地表水水化学特征地表水化学特征评价包括矿化度、总硬度和水化学类型三部分。（一）矿化度我国地表水矿化度总体状况良好，大部分地区水体的矿化度能够满足生活和工农业生产的需求。全国地表水矿化度变幅在11.1mg/L～10.1g/L之间，小于50mg/L的极低矿化度水、50～200mg/L的低矿化度水、200～500mg/L的中等矿化度水、500～1000mg/L的较高矿化度和大于1000mg/L的高矿化度面积比例分别为7.8%、39.0%、21.5%、18.6%和13.0%。受降水量等因素影响，全国地表水矿化度由东南向西北逐渐升高（附图1）。（二）、总硬度我国地表水总硬度分布规律与矿化度基本一致（附图2）。全国地表水总硬度间于4.5～15614mg/L。东南诸河总硬度最小，西北诸河及黄河中游局部地区总硬度最大。总硬度小于150mg/L的软水和及软水面积占42.0%，150～300mg/L的适度硬水占33.5%，300～450mg/L的硬水占11.3%，大于450mg/L的极硬水占13.2%。总硬度在300mg/L以下的适度硬水面积占全国面积的75.5％，说明我国大部分地区的总硬度适宜生活用水和工农业用水。（三）水化学类型根据阿列金分类法，我国地表水的水化学类型共划分为13种，其中重碳酸钙、重碳酸钠、硫酸钙、硫酸钠、氯化钠等五种水为主要类型。地表水以重碳酸盐类水分布面积最广，约占全国水体总面积的78%（附图3）。陕甘宁等黄土高原、海河平原盐渍土地区、沿海非石质性海岸段河水以及局部受盐湖影响的河流，绝大部分为氯化钠或硫酸盐类水，分布面积分别占全国水体面积的17%和1%。藏北高原分布有重碳酸盐、氯化物、硫酸盐三种类型水，约占全国面积的4%。我国地表水优势阳离子为钙质，面积占67%，其次为钠质（钾加钠），占31%，少量为镁质，占2%左右。三、地表水现状水质评价根据我国地表水水资源质量特点、水质监测状况、水体功能评价要求，地表水水质评价包括必评项目、选评项目和参评项目三个层次的水质项目。其中必评项目包括溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、挥发酚和砷，共六项；选评项目包括五日生化需氧量、氟化物、氰化物、汞、铜、铅、锌、镉、铬（六价）、总磷、石油类等项目；参考评价项目三项：pH值、水温和总硬度。此外，各地还根据水质监测情况和当地水环境特点，选择其他具有当地特点的水质监测评价项目。地表水水质评价以Ⅲ类地表水标准值作为水体是否超标的限值，水质类别Ⅰ类至Ⅲ类定义为水质合格，超过水质类别Ⅲ类（Ⅳ类、Ⅴ类、劣Ⅴ类）定义为污染，劣Ⅴ类水质类别定义为严重污染。（一）河流水质评价根据