唐山市主要河流水污染物容量总量控制的研究
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参考文献 [1]Chen S C，Liao C M．Health risk assessment on human
exposed to environmental polycyclic aromatic hydrocarbons pollution Sources[J].Science of the Total Environment,2006,366 (1) :112-123．
唐山市主要河流水污染物容量总量控制的研究 白振宇 李淑民 李立争
唐山市主要河流水污染物容量总量控制的研究
白振宇，李淑民，李立争
（唐山市环境保护研究所，河北 063000）
摘要：从水环境容量总量控制与改善水环境质量的角度出发，通过建立污染源——水环境质量的输入响应关系和模型计算，
得出唐山市主要河流全河段符合不同区域水质目标要求的水环境容量，结合水环境功能区和现状入河排污量，计算得出不同
Table2 major rivers in Tangshan annual capacity of the environment and water pollutants, reduce the amount of water quality standards summary table unit: t/a
参考文献 [1] 慕金波．山东省河流环境容量及最大允许排污量研究 [J]．
山东大学学报工学版 ,2008,38(5):77-81． [2] 郑丽波．水污染控制规划的 GIS 辅助技术研究 [J]．长江流
域资源与环境 ,2009,18(2):175-179． [3] 李阳．苏稽河水环境容量计算研究 [J]．工业安全与环保 ,
总量为 22283.45t/a，氨氮为 1507.29t/a。本研究结果为唐山市社会 经济和环境可持续发展提供可靠的技术支撑，为下一步实现由浓 度控制和目标总量控制管理向容量总量控制管理转轨和污染源减 排提供科学依据，可利用于总量分配、水污染物减排和社会经济 布局等多方面。
表 2 唐山主要河流水污染物环境容量和水质达标消减量汇总表单位：t/a
本研究从水环境容量总量控制与改善水环境质量的角度出发， 在划分水环境功能区和科学评价水环境现状的基础上，得出主要 河流全河段符合不同区域水质目标要求的水环境容量，为水环境 定量化管理提供科学基础和技术平台，为总量分解和污染减排提 供依据。 1.3 研究技术路线 1.3.1 总体思路 从定量的角度，根据河流水流特性、水文、水 质和水体的功能要求以及污染源的分布情况，科学确定河流的水 环境容量，通过优化计算确定分配到各控制单元的排污总量（污 染源的排放量）及其削减量（率），以达到改善水质、满足水环 境质量标准的目的。 1.3.2 技术路线 本研究的技术路线见图 1。
通过核算，唐山主要河流 COD 的入河削减总量为 22283.45t/a， 氨氮为 1507.29t/a。水污染物环境容量和水质达标消减量情况见表 2。 6 结论
本研究根据唐山市主要河流水环境功能区水质目标，计算了 主要河流水环境功能区的纳污能力 , 唐山市主要河流水系 COD 的 水环境容量为 33753.66t/a，NH3-N 为 4556.35t/a；依据确定的各河 流水环境容量 , 结合流域经济社会发展规划和水环境保护与水污 染控制要求 , 提出限制排污总量意见，明确各河流限制排污“红线”， 严格控制入河排污总量，通过核算唐山主要河流 COD 的入河削减
[4] 曹启民 , 王华等 . 汕头红树林湿地表层沉积物环境因子对 PAHs 分布的影响 [J]. 生态环境学报 , 2009,18(3):844-850.
[5] 利锋 . 城市污染河道沉积物 AVS 与重金属生物有效性研究 [D]. 广州 : 中山大学环境科学系 ,2008.
[6] 张仁铎 . 空间变异理论及应用 [M]. 北京 : 科学出版社， 2005.
根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）规定，按照 唐山市境内地表水水体的功能、使用现状和今后发展趋势，将唐 山市境内地表水划为三大类水域，即：特殊保护水域 ( Ⅱ类 )、重 点保护水域 ( Ⅲ类 ) 和一般保护水域 ( Ⅳ类或Ⅴ类 )。 3.2 地表水环境质量现状分析
本研究利用唐山市环境监测中心站每年对滦河、陡河、沙河、 还乡河、蓟运河 5 条主要河流及水库的水环境质量进行 12 次常规 监测，监测项目 30 余项。从目前的监测结果来看：河流的上游水 库水质普遍较好，可达到Ⅱ类水质，占 38%；而水库坝址以下河 段流经城镇后，受生活污水和工业废水的污染，水质普遍较差， 其中断流断面占 23%；Ⅳ类水质占 8%；Ⅴ类水质占 8%；劣Ⅴ类 水质占 23%。主要污染类型为耗氧有机物、氨氮类。水质较差的 主要原因为：地表径流较少，河流接纳的主要是沿岸的工业废水 和城镇生活污水，致使水体无自净能力。 4 主要水污染物排放现状
表 1 唐山市主要河流水环境容量汇总表 单位：t/a Table1 Tangshan main summary of river water environment capacity unit: t/a
水系
全年
COD（t） 丰水期 枯水期
全年
NH3-N（t） 丰水期 枯水期
滦河 20394.49 9759.2 7445.88 2742.03 1108.78 823.63
2008,34(10):56-58． [4] 马欢．松花江哈尔滨江段水环境容量计算对比研究 [J]．哈
尔滨商业大学学报自然科学版 ,2007,23(4):415-417．
收稿日期：2011-10-11 作者简介：白振宇（1977-），男，工程师，研究方向：环境 影响评价和环境工程 .
（上接Leabharlann Baidu172页）
河流水环境容量的计算通常基于稳态河流水质模型。河流水 质模型主要有零维模型、一维模型、二维模型等。在最枯月或枯 水期的设计条件下，在唐山市境内找不到河流竖向水深较大、且 竖向水质变化显著的水域，故不采用二维模型计算。因此，在计 算容量时不考虑污染物沿河流横向的扩散稀释作用，只考虑其纵
NORTHERN ENVIRONMENT 177
鱼珠区域降至最低值 597 ng/g，前、后航道在此区域汇合后进 入狮子洋与东江来水交汇。 3 结论
采用地统计学克里金插值法对表层沉积物 TPAHs 空间变异 分析表明，PAHs 总体分布趋势自西向东呈逐渐衰减趋势，并且 后航道表层沉积物 TPAHs 平均污染程度要远高于前航道，推测 上游东平水道、大石水道来水对后航道表层沉积物 TPAHs 含量 影响较大。
陡河 6112.09 2843.49 1743.26 1520.51 642.14
390.9
还乡河 1325.43 647.94 367.28
90.68
42.17
27.52
沙河 3265.99 1516.03 661.29 185.73
68.42
55.4
蓟运河 2655.66 1166.57 603.87
图 1 研究技术路线图 Fig. 1 Research and Technology Roadmap
2 唐山市河流水系概况 唐山市境内河流众多，共有大小河流 70 多条。大致可分为滦
河水系、蓟运河水系、冀东沿海水系。滦河水系由滦河、洒河、长河、 清河、青龙河、冷口沙河组成；蓟运河水系由蓟运河、遵化沙河、 黎河、双城河、蓝泉河、还乡河、泥河、双城河改道、津唐运河、 煤河组成；冀东沿海水系由陡河、西排干、沙河、小戢门河、双龙河、 小青龙河、大清河、泝河组成。 3 地表水水环境功能区划及水环境质量现状 3.1 水环境功能区划
还乡河 3765.38 1325.43 2538.65 438.9
90.68
355.15
沙河 2893.15 3265.99 834.76 337.11 185.73
172
蓟运河 10092 2655.66 7436.34 740.92
17.4
723.52
合计 46315.37 33753.67 22283.45 4883.76 4556.35 1507.29
1 引言 1.1 研究背景
近二十年来，唐山市在水污染防治和生态环境保护等方面都 取得了很大的成效，但由于污染源个数的不断增长以及局部地区 环境容量有限，水环境面临的形势仍然非常严峻。欲在根本上实 现水环境的水质目标，水环境管理必须实行以环境容量为基础的 污染物排放总量控制制度。 1.2 主要研究内容
17.4
5.803
5.788
合计 33753.66 15933.23 10821.58 4556.35 1867.313 1303.238
5.2.2 污染物削减量和控制量 本研究按照各控制单元工业、生 活和非点源入河平均系数，反向折算到陆上，得到最大允许排放量。 水环境功能区现状污染物排放量大于其环境容量的（现状水质不 能满足水环境质量目标），污染物现状削减量等于现状污染物排 放量与污染物环境容量之差；水环境功能区现状污染物排放量小 于或等于其环境容量的（现状水质能满足水环境功能区目标）， 污染物现状削减量为零。按此法计算唐山市各主要河流年均的污 染物削减量。
北方环境 第 23 卷 第 11 期 2011 年 11 月
向的混合稀释降解。鉴于此，根据唐山市水环境功能区的实际情况， 全部河流环境容量计算均采用零维或一维水质模型。 5.2 水环境容量及污染物削减量计算与分析 5.2.1 水环境容量 按设计参数和水环境容量模型进行分析计算， 唐山市主要河流水系 COD 的水环境容量为 33753.66t/a，NH3-N 为 4556.35t/a。水环境容量汇总情况见表 1。
[2]USEPA. Provisional Guidance for Quantitative Risk Assessment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, EPA/600/R-93/089.
[3]Neff J M, Burns W A. Estimation of polycyclic aromatic hydrocarbon concentrat ions in the water column based on tissue residues in mussels and salmon: An equilibrium partitioning approach[J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 1996, 15(12) : 2240-2253.
COD（t/a）
NH3-N（t/a）
水系
现状 入河量
容量
水质达标 现状 消减量 入河量
容量
水质达标 消减量
滦河 16952.18 20394.49 4607.14 2011.81 2742.03
77.9
陡河 12612.66 6112.1 6866.56 1355.02 1520.51 178.72
水环境功能区 COD 和 NH3-N 达到水质目标的削减量，建立污染减排与水质改善的对应关系。研究成果为唐山市社会经济 和环境可持续发展提供可靠的技术支撑。
关键词：唐山市；水质模型；水环境功能区；水环境容量
中图分类号： X824
文献标识码：A
文章编号：1007-0370（2011）11-0177-02
唐山市范围内的废水污染源主要包括城市生活污染源、工业 污染源和农村非点源（包括农村生活、农田径流、农业种植、畜 禽养殖、水产养殖等）三大类污染源。通过核算，2009 年，唐山 市工业源、生活源和农业源现状排放总量为：废污水 62580.49 万 t、 COD 17.06 万 t、NH3-N2.22 万 t。经入河系数修正计算后，2009 年， 唐山市主要河流 COD 排放入河总量为 46315.37t，其中工业源排放 入河量 23008.88t，生活源排放入河量 17141.76t，农业源排放人河 量 10049.66t；NH3-N 排放入河总量为 4883.76t，其中工业源排放 入河量 787.69t，生活源排放入河量 3416.97t，农业源排放入河量 1240.94t。 5 水环境容量及削减量的计算 5.1 水环境容量模型确立
exposed to environmental polycyclic aromatic hydrocarbons pollution Sources[J].Science of the Total Environment,2006,366 (1) :112-123．
唐山市主要河流水污染物容量总量控制的研究 白振宇 李淑民 李立争
唐山市主要河流水污染物容量总量控制的研究
白振宇，李淑民，李立争
（唐山市环境保护研究所，河北 063000）
摘要：从水环境容量总量控制与改善水环境质量的角度出发，通过建立污染源——水环境质量的输入响应关系和模型计算，
得出唐山市主要河流全河段符合不同区域水质目标要求的水环境容量，结合水环境功能区和现状入河排污量，计算得出不同
Table2 major rivers in Tangshan annual capacity of the environment and water pollutants, reduce the amount of water quality standards summary table unit: t/a
参考文献 [1] 慕金波．山东省河流环境容量及最大允许排污量研究 [J]．
山东大学学报工学版 ,2008,38(5):77-81． [2] 郑丽波．水污染控制规划的 GIS 辅助技术研究 [J]．长江流
域资源与环境 ,2009,18(2):175-179． [3] 李阳．苏稽河水环境容量计算研究 [J]．工业安全与环保 ,
总量为 22283.45t/a，氨氮为 1507.29t/a。本研究结果为唐山市社会 经济和环境可持续发展提供可靠的技术支撑，为下一步实现由浓 度控制和目标总量控制管理向容量总量控制管理转轨和污染源减 排提供科学依据，可利用于总量分配、水污染物减排和社会经济 布局等多方面。
表 2 唐山主要河流水污染物环境容量和水质达标消减量汇总表单位：t/a
本研究从水环境容量总量控制与改善水环境质量的角度出发， 在划分水环境功能区和科学评价水环境现状的基础上，得出主要 河流全河段符合不同区域水质目标要求的水环境容量，为水环境 定量化管理提供科学基础和技术平台，为总量分解和污染减排提 供依据。 1.3 研究技术路线 1.3.1 总体思路 从定量的角度，根据河流水流特性、水文、水 质和水体的功能要求以及污染源的分布情况，科学确定河流的水 环境容量，通过优化计算确定分配到各控制单元的排污总量（污 染源的排放量）及其削减量（率），以达到改善水质、满足水环 境质量标准的目的。 1.3.2 技术路线 本研究的技术路线见图 1。
通过核算，唐山主要河流 COD 的入河削减总量为 22283.45t/a， 氨氮为 1507.29t/a。水污染物环境容量和水质达标消减量情况见表 2。 6 结论
本研究根据唐山市主要河流水环境功能区水质目标，计算了 主要河流水环境功能区的纳污能力 , 唐山市主要河流水系 COD 的 水环境容量为 33753.66t/a，NH3-N 为 4556.35t/a；依据确定的各河 流水环境容量 , 结合流域经济社会发展规划和水环境保护与水污 染控制要求 , 提出限制排污总量意见，明确各河流限制排污“红线”， 严格控制入河排污总量，通过核算唐山主要河流 COD 的入河削减
[4] 曹启民 , 王华等 . 汕头红树林湿地表层沉积物环境因子对 PAHs 分布的影响 [J]. 生态环境学报 , 2009,18(3):844-850.
[5] 利锋 . 城市污染河道沉积物 AVS 与重金属生物有效性研究 [D]. 广州 : 中山大学环境科学系 ,2008.
[6] 张仁铎 . 空间变异理论及应用 [M]. 北京 : 科学出版社， 2005.
根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）规定，按照 唐山市境内地表水水体的功能、使用现状和今后发展趋势，将唐 山市境内地表水划为三大类水域，即：特殊保护水域 ( Ⅱ类 )、重 点保护水域 ( Ⅲ类 ) 和一般保护水域 ( Ⅳ类或Ⅴ类 )。 3.2 地表水环境质量现状分析
本研究利用唐山市环境监测中心站每年对滦河、陡河、沙河、 还乡河、蓟运河 5 条主要河流及水库的水环境质量进行 12 次常规 监测，监测项目 30 余项。从目前的监测结果来看：河流的上游水 库水质普遍较好，可达到Ⅱ类水质，占 38%；而水库坝址以下河 段流经城镇后，受生活污水和工业废水的污染，水质普遍较差， 其中断流断面占 23%；Ⅳ类水质占 8%；Ⅴ类水质占 8%；劣Ⅴ类 水质占 23%。主要污染类型为耗氧有机物、氨氮类。水质较差的 主要原因为：地表径流较少，河流接纳的主要是沿岸的工业废水 和城镇生活污水，致使水体无自净能力。 4 主要水污染物排放现状
表 1 唐山市主要河流水环境容量汇总表 单位：t/a Table1 Tangshan main summary of river water environment capacity unit: t/a
水系
全年
COD（t） 丰水期 枯水期
全年
NH3-N（t） 丰水期 枯水期
滦河 20394.49 9759.2 7445.88 2742.03 1108.78 823.63
2008,34(10):56-58． [4] 马欢．松花江哈尔滨江段水环境容量计算对比研究 [J]．哈
尔滨商业大学学报自然科学版 ,2007,23(4):415-417．
收稿日期：2011-10-11 作者简介：白振宇（1977-），男，工程师，研究方向：环境 影响评价和环境工程 .
（上接Leabharlann Baidu172页）
河流水环境容量的计算通常基于稳态河流水质模型。河流水 质模型主要有零维模型、一维模型、二维模型等。在最枯月或枯 水期的设计条件下，在唐山市境内找不到河流竖向水深较大、且 竖向水质变化显著的水域，故不采用二维模型计算。因此，在计 算容量时不考虑污染物沿河流横向的扩散稀释作用，只考虑其纵
NORTHERN ENVIRONMENT 177
鱼珠区域降至最低值 597 ng/g，前、后航道在此区域汇合后进 入狮子洋与东江来水交汇。 3 结论
采用地统计学克里金插值法对表层沉积物 TPAHs 空间变异 分析表明，PAHs 总体分布趋势自西向东呈逐渐衰减趋势，并且 后航道表层沉积物 TPAHs 平均污染程度要远高于前航道，推测 上游东平水道、大石水道来水对后航道表层沉积物 TPAHs 含量 影响较大。
陡河 6112.09 2843.49 1743.26 1520.51 642.14
390.9
还乡河 1325.43 647.94 367.28
90.68
42.17
27.52
沙河 3265.99 1516.03 661.29 185.73
68.42
55.4
蓟运河 2655.66 1166.57 603.87
图 1 研究技术路线图 Fig. 1 Research and Technology Roadmap
2 唐山市河流水系概况 唐山市境内河流众多，共有大小河流 70 多条。大致可分为滦
河水系、蓟运河水系、冀东沿海水系。滦河水系由滦河、洒河、长河、 清河、青龙河、冷口沙河组成；蓟运河水系由蓟运河、遵化沙河、 黎河、双城河、蓝泉河、还乡河、泥河、双城河改道、津唐运河、 煤河组成；冀东沿海水系由陡河、西排干、沙河、小戢门河、双龙河、 小青龙河、大清河、泝河组成。 3 地表水水环境功能区划及水环境质量现状 3.1 水环境功能区划
还乡河 3765.38 1325.43 2538.65 438.9
90.68
355.15
沙河 2893.15 3265.99 834.76 337.11 185.73
172
蓟运河 10092 2655.66 7436.34 740.92
17.4
723.52
合计 46315.37 33753.67 22283.45 4883.76 4556.35 1507.29
1 引言 1.1 研究背景
近二十年来，唐山市在水污染防治和生态环境保护等方面都 取得了很大的成效，但由于污染源个数的不断增长以及局部地区 环境容量有限，水环境面临的形势仍然非常严峻。欲在根本上实 现水环境的水质目标，水环境管理必须实行以环境容量为基础的 污染物排放总量控制制度。 1.2 主要研究内容
17.4
5.803
5.788
合计 33753.66 15933.23 10821.58 4556.35 1867.313 1303.238
5.2.2 污染物削减量和控制量 本研究按照各控制单元工业、生 活和非点源入河平均系数，反向折算到陆上，得到最大允许排放量。 水环境功能区现状污染物排放量大于其环境容量的（现状水质不 能满足水环境质量目标），污染物现状削减量等于现状污染物排 放量与污染物环境容量之差；水环境功能区现状污染物排放量小 于或等于其环境容量的（现状水质能满足水环境功能区目标）， 污染物现状削减量为零。按此法计算唐山市各主要河流年均的污 染物削减量。
北方环境 第 23 卷 第 11 期 2011 年 11 月
向的混合稀释降解。鉴于此，根据唐山市水环境功能区的实际情况， 全部河流环境容量计算均采用零维或一维水质模型。 5.2 水环境容量及污染物削减量计算与分析 5.2.1 水环境容量 按设计参数和水环境容量模型进行分析计算， 唐山市主要河流水系 COD 的水环境容量为 33753.66t/a，NH3-N 为 4556.35t/a。水环境容量汇总情况见表 1。
[2]USEPA. Provisional Guidance for Quantitative Risk Assessment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, EPA/600/R-93/089.
[3]Neff J M, Burns W A. Estimation of polycyclic aromatic hydrocarbon concentrat ions in the water column based on tissue residues in mussels and salmon: An equilibrium partitioning approach[J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 1996, 15(12) : 2240-2253.
COD（t/a）
NH3-N（t/a）
水系
现状 入河量
容量
水质达标 现状 消减量 入河量
容量
水质达标 消减量
滦河 16952.18 20394.49 4607.14 2011.81 2742.03
77.9
陡河 12612.66 6112.1 6866.56 1355.02 1520.51 178.72
水环境功能区 COD 和 NH3-N 达到水质目标的削减量，建立污染减排与水质改善的对应关系。研究成果为唐山市社会经济 和环境可持续发展提供可靠的技术支撑。
关键词：唐山市；水质模型；水环境功能区；水环境容量
中图分类号： X824
文献标识码：A
文章编号：1007-0370（2011）11-0177-02
唐山市范围内的废水污染源主要包括城市生活污染源、工业 污染源和农村非点源（包括农村生活、农田径流、农业种植、畜 禽养殖、水产养殖等）三大类污染源。通过核算，2009 年，唐山 市工业源、生活源和农业源现状排放总量为：废污水 62580.49 万 t、 COD 17.06 万 t、NH3-N2.22 万 t。经入河系数修正计算后，2009 年， 唐山市主要河流 COD 排放入河总量为 46315.37t，其中工业源排放 入河量 23008.88t，生活源排放入河量 17141.76t，农业源排放人河 量 10049.66t；NH3-N 排放入河总量为 4883.76t，其中工业源排放 入河量 787.69t，生活源排放入河量 3416.97t，农业源排放入河量 1240.94t。 5 水环境容量及削减量的计算 5.1 水环境容量模型确立