基于污染物通量超標(biāo)排放的生態(tài)補(bǔ)償方法

劉軍政,猶 偉,祁蕓泉,趙鐘楠,黃火建,張新華

(1.四川大學(xué)水力學(xué)及山區(qū)河流開發(fā)保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610065；2.四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川 成都 610065； 3.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100011)

當(dāng)前，新實(shí)施的《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》(自2015年1月1 日起施行)和中國共產(chǎn)黨第十九次全國代表大會(huì)均對(duì)實(shí)施生態(tài)補(bǔ)償提出了明確的要求，生態(tài)補(bǔ)償制度已成為推進(jìn)科學(xué)發(fā)展、加快生態(tài)文明制度建設(shè)的重要舉措和生態(tài)環(huán)境保護(hù)管理體制改革創(chuàng)新的重要內(nèi)容。我國從20世紀(jì)90年代末開始關(guān)注流域生態(tài)補(bǔ)償，如今已經(jīng)形成了多種補(bǔ)償類型和補(bǔ)償方式并存的局面[1]。目前，江蘇、福建、浙江、河北、河南、遼寧、山東、山西等省在全省范圍內(nèi)開展了污染賠償型生態(tài)補(bǔ)償試點(diǎn)工作[2-3]。其中，生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)，眾多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究，如劉桂環(huán)等[4]、冉濤等[5]總結(jié)我國生態(tài)補(bǔ)償?shù)膶?shí)踐，提出了2種對(duì)于污染賠償型的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)核算方法，一種是按照水質(zhì)濃度超標(biāo)倍數(shù)扣繳一定數(shù)額的補(bǔ)償金；另一種是按照考核斷面超標(biāo)污染物通量的削減成本確定補(bǔ)償金額。前者對(duì)生態(tài)補(bǔ)償?shù)暮怂愫啽?，但誤差大。已有的研究和實(shí)踐多數(shù)主張采用污染物通量核算補(bǔ)償量，污染物通量全面考慮了水質(zhì)與總量的關(guān)系，具有較強(qiáng)的科學(xué)性[6-8]。然而，目前該方法中單位污染物削減成本統(tǒng)一采用某一固定值，沒有考慮工業(yè)廢水、城市生活用水等不同廢水處理成本的差異，與實(shí)際值可能存在偏差。同時(shí)，在污染物通量核算上忽略了年內(nèi)各水期的實(shí)際水文、水質(zhì)特點(diǎn)，故也存在一定偏差。因此，筆者在基于Webb等[9]和郝晨林等[10]研究污染物通量核算模型的基礎(chǔ)上，以瀨溪河渝川緩沖區(qū)為研究對(duì)象，從污染物削減成本和污染物通量兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)研究。

1 研究方法

1.1 基于污染物通量超標(biāo)排放量的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)核算方法

該方法首先求得時(shí)段內(nèi)超過目標(biāo)水質(zhì)的排放總量，再與單位排放量補(bǔ)償金額進(jìn)行乘積求得補(bǔ)償總金額，該方法從宏觀上把握了河流上下游斷面污染物的遷移規(guī)律。補(bǔ)償資金計(jì)算公式為

(1)

式中：P單為單因子補(bǔ)償資金；W超為考核斷面實(shí)測(cè)水質(zhì)超過目標(biāo)水質(zhì)的污染物排放量，若實(shí)測(cè)水質(zhì)濃度低于目標(biāo)水質(zhì)濃度則為負(fù)，即此時(shí)下游向上游反向補(bǔ)償；C(t)實(shí)測(cè)為t時(shí)刻考核斷面實(shí)測(cè)水質(zhì)濃度；C(t)目標(biāo)為t時(shí)刻考核斷面目標(biāo)水質(zhì)濃度；Q(t)為t時(shí)刻通過考核斷面流量；S為單位超標(biāo)污染物排放通量的補(bǔ)償金額，可視為單位污染物削減的處理成本。

考慮到實(shí)際工作中很難取得河流每個(gè)瞬時(shí)的流量與污染物濃度值，且我國當(dāng)前多數(shù)水文水質(zhì)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不匹配[11]，多數(shù)水文站可達(dá)到流量每日一測(cè)，而大多數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站則只能做到每月一測(cè)。因水文、水質(zhì)數(shù)據(jù)時(shí)間跨度大、不連續(xù)，所以需對(duì)污染物通量估算公式進(jìn)行離散。

(2)

式中：C(i)實(shí)測(cè)為考核斷面計(jì)算時(shí)期內(nèi)第i次水質(zhì)實(shí)測(cè)瞬時(shí)濃度值；C(i)目標(biāo)為考核斷面計(jì)算時(shí)期內(nèi)第i次水質(zhì)目標(biāo)濃度值；Q(i)為第i次監(jiān)測(cè)代表時(shí)間段的流量；n為代表監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)污染物監(jiān)測(cè)次數(shù)。

若需考核多因子指標(biāo)，則最終補(bǔ)償金額為將各單因子補(bǔ)償金額進(jìn)行正負(fù)疊加即可。

1.2 污染物通量估算方法

時(shí)段污染物通量是污染賠償型生態(tài)補(bǔ)償?shù)闹匾罁?jù)，它的計(jì)算可簡化為以下5 種方法[9]。

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

由于實(shí)際工作中很難取得河流每個(gè)瞬時(shí)的流量與污染物濃度值，數(shù)據(jù)相對(duì)比較稀缺。因此，如何根據(jù)離散的水量、水質(zhì)數(shù)據(jù)選擇恰當(dāng)?shù)耐抗浪惴椒?，?duì)提高通量估算的可靠性具有十分重要的意義。筆者在富國[12]和郝晨林等[10]對(duì)5種通量估算公式適用性研究的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)域劃分不同水期，根據(jù)不同的水文、水質(zhì)條件，判定不同水期內(nèi)的污染物來源，從而選擇水期內(nèi)相應(yīng)的通量估算公式，進(jìn)行通量估算，以此作為計(jì)算補(bǔ)償金額的依據(jù)(表1)。

表1 5種通量估算方法特征與適用性

1.3 單位污染物超標(biāo)排放量補(bǔ)償金額的確定

本文以單位污染物削減成本計(jì)算確定單項(xiàng)污染物的補(bǔ)償金額。王佳偉等[13]、王曉青[14]、李燁楠等[15]的研究表明：不同來源的廢水污染物削減成本不同，工業(yè)廢水顯著高于城市生活污水削減成本。而目前污染物削減成本統(tǒng)一采用定值，沒有考慮工業(yè)廢水、城市生活污水等不同類型廢水處理成本的差異性。因此，筆者將污染物削減成本按照污染物來源分為點(diǎn)源污水(主要為工業(yè)廢水、城市生活污水)和農(nóng)村非點(diǎn)源污水(主要為農(nóng)村生活污水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水)削減成本兩部分。根據(jù)不同廢水來源的處理成本，按污染物排放量比重加權(quán)平均得到削減成本。

2 實(shí)例研究與結(jié)果分析

2.1 研究區(qū)域概況

瀨溪河為沱江左岸一級(jí)支流，發(fā)源于重慶市大足縣，流經(jīng)榮昌縣和四川省瀘縣，最終在瀘縣注入沱江，屬于長江流域沱江水系。河流全長約190 km，平均坡降約0.11%，其中重慶市境內(nèi)河長123 km，四川省境內(nèi)長65.5 km。流域總面積3 257 km2，多年平均徑流量11.67億m3，多年平均流量37 m3/s，枯水期多年平均流量4.14 m3/s。瀨溪河渝川緩沖區(qū)起始斷面為重慶市榮昌縣，終止斷面為四川省瀘縣(位于川渝省界交界處)，總長16.5 km。瀘縣福集鎮(zhèn)有一處水文站，緩沖區(qū)出境斷面設(shè)有水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面。瀨溪河徑流年內(nèi)分配不均勻，汛期較長，多出現(xiàn)在6～10月，徑流量占年徑流總量的70%左右；平水期較短，多為4～5月和11月，徑流量占年徑流總量的20%左右；其余月份為枯水期，徑流量很小，只占年徑流總量的10%左右。瀨溪河面臨工業(yè)點(diǎn)源和農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染較重的情況，水質(zhì)狀況較差，常年達(dá)不到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。流域主要超標(biāo)水質(zhì)項(xiàng)目為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和CODcr，屬于有機(jī)污染型河流。污染來源除受上游來水影響外，還受流域內(nèi)密集工礦區(qū)廢水及農(nóng)村面源污染影響，其中點(diǎn)源污染來源主要為工業(yè)廢水和城市生活污水，非點(diǎn)源污染來源主要為農(nóng)村生活污水、農(nóng)田徑流污染、畜禽養(yǎng)殖污染等。2015年調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，瀨溪河流域?yàn)o縣境內(nèi)廢水排放3 061萬t，高錳酸鹽指數(shù)排放量4 870 t，氨氮排放量1 244 t。

2.2 污染物通量估算及其改進(jìn)

2.2.1 污染物通量估算及存在的問題

四川省人民政府辦公廳關(guān)于《在岷江沱江流域試行跨界斷面水質(zhì)超標(biāo)資金扣繳制度的通知》(川辦函[2011]200號(hào))[16]中規(guī)定：岷江、沱江流域，水質(zhì)補(bǔ)償項(xiàng)目選擇高錳酸鹽指數(shù)和氨氮兩項(xiàng)指標(biāo)。故筆者采用這兩項(xiàng)污染物指標(biāo)進(jìn)行上、下游生態(tài)補(bǔ)償金額的計(jì)算，所以只核算這兩種污染物指標(biāo)的通量。

瀨溪河渝川緩沖區(qū)重慶出境斷面處有一福集水文監(jiān)測(cè)站，并有多年逐日流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，緩沖區(qū)下游四川入境斷面設(shè)置有水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)頻率為每月一次。筆者從多年流量系列中選取2015年監(jiān)測(cè)的逐日流量數(shù)據(jù)和每月一次的水質(zhì)數(shù)據(jù)，采用式(3)～(7)分別對(duì)渝川緩沖區(qū)進(jìn)行污染物通量估算，具體結(jié)果見表2。

表2 5種污染物通量估算方法核算結(jié)果

由基礎(chǔ)資料可知，該省界緩沖區(qū)僅在下游斷面布設(shè)有水文、水質(zhì)站，下游斷面要求水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中的規(guī)定可知，當(dāng)水質(zhì)類別為Ⅲ類時(shí)，高錳酸鹽指數(shù)和氨氮最大限值分別為6 mg/L和1 mg/L，2015年年均流量為35.5 m3/s，相應(yīng)的最大容許污染物的年通量如表3所示。

將5種估算方法核算的結(jié)果與下游斷面容許限值進(jìn)行對(duì)比(表4)，各污染物超標(biāo)數(shù)據(jù)可作為上下游生態(tài)補(bǔ)償賠償金額的依據(jù)。

表3 下游斷面水質(zhì)要求及容納負(fù)荷通量

表4 5種估算方法污染物超標(biāo)情況

注：“正值”代表上游污染物超標(biāo)，“負(fù)值”代表上游污染物未超標(biāo)，下同。

表4為采用不同污染物通量估算方法核算各污染物超標(biāo)排放量，通過對(duì)比可知：式(3)、式(4)、式(6)、式(7)高錳酸鹽指數(shù)核算結(jié)果均不超標(biāo)(即表4中的W1、W2、W4、W5對(duì)應(yīng)值)；而式(5)中高錳酸鹽指數(shù)核算結(jié)果超標(biāo)471 t(即表4中W3對(duì)應(yīng)值)。不同方法對(duì)于同一區(qū)域污染物超標(biāo)核算結(jié)果大不相同，甚至出現(xiàn)矛盾。對(duì)于氨氮而言，雖然5種估算方法核算污染物是否超標(biāo)未出現(xiàn)矛盾，但是超標(biāo)總量核算結(jié)果差別較大。所以不同通量估算方法在補(bǔ)償中會(huì)出現(xiàn)不同結(jié)果，甚至出現(xiàn)矛盾。

2.2.2 污染物通量估算改進(jìn)

將該流域全年劃分為豐、平、枯3個(gè)水期，考慮不同水期實(shí)際的水文、水質(zhì)特征，選擇相應(yīng)的通量估算公式。最終得到高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的超標(biāo)排放量，具體結(jié)果見表5。

表5 分水期改進(jìn)后污染物超標(biāo)情況

方法改進(jìn)后，將全年劃分為豐水期、平水期、枯水期，根據(jù)不同水期污染物來源不同，采用相應(yīng)的污染物通量估算公式，核算的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮年通量分別為4 957 t、1 253 t，與下游斷面2種污染物年通量容許限值6 735 t、1 122 t對(duì)比可知，高錳酸鹽指數(shù)未超標(biāo)，氨氮超標(biāo)131 t。根據(jù)2015年調(diào)查資料顯示：高錳酸鹽指數(shù)、氨氮年排放量分別為4 870 t、1 144 t，可以看出污染物超標(biāo)排放量核算結(jié)果比較接近實(shí)際調(diào)查情況，因此核算的補(bǔ)償金額結(jié)果也會(huì)更加真實(shí)可信。

2.3 單位污染物超標(biāo)排放量補(bǔ)償金額的確定及其改進(jìn)

四川省對(duì)岷江、沱江流域的主要污染物處理成本規(guī)定為：高錳酸鹽指數(shù)1 300元/t，氨氮17 000元/t，污染物削減成本統(tǒng)一采用定值，沒有考慮不同類型廢水處理成本的差異性。因此，筆者將污染物削減成本按照污染物來源分為點(diǎn)源污水(主要為工業(yè)廢水、城市生活污水)和農(nóng)村非點(diǎn)源污水(主要為農(nóng)村生活污水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水)削減成本兩部分。根據(jù)不同廢水來源的處理成本，按污染物排放量比重加權(quán)平均得到削減成本。

工業(yè)廢水處理成本按照重慶市典型企業(yè)污染物削減成本的加權(quán)均值分別為：高錳酸鹽指數(shù) 1 600元/t、氨氮18 000元/t；城市生活污水2種污染物削減成本分別為160元/t和9 150元/t；農(nóng)村生活污水2種污染物削減成本分別為190元/t和10 000元/t；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水分別為1 300元/t、15 000元/t。不同污染源單位削減成本及排放比例見表6

表6 不同污染源削減成本

按照污染物排放量比例加權(quán)平均最終得到點(diǎn)源和非點(diǎn)源的單位削減成本。其中，點(diǎn)源中高錳酸鹽指數(shù)總成本為1 283元/t，氨氮總成本14 903元/t;非點(diǎn)源中高錳酸鹽指數(shù)總成本為490元/t，氨氮總成本12 350元/t。由計(jì)算結(jié)果可知：不同廢水來源的污染物削減成本不同，且對(duì)于高錳酸鹽指數(shù)與氨氮而言，點(diǎn)源污染比非點(diǎn)源污染削減成本高。

2.4 補(bǔ)償金額計(jì)算結(jié)果

2.4.1 統(tǒng)一削減成本補(bǔ)償金額計(jì)算結(jié)果

方法改進(jìn)后估算的污染物通量比較接近實(shí)際調(diào)查量，為了比較削減成本改進(jìn)前后的效果，采用污染物通量估算方法改進(jìn)后的污染物超標(biāo)量核算補(bǔ)償金額，具體補(bǔ)償金額計(jì)算結(jié)果見表7。

表7 統(tǒng)一削減成本補(bǔ)償金額計(jì)算結(jié)果

由表7可看出，采用統(tǒng)一削減成本核算補(bǔ)償金額，該省界緩沖區(qū)上游斷面重慶市因超標(biāo)排放氨氮需賠償下游斷面四川省223萬元，少排放高錳酸鹽指數(shù)又可獲得補(bǔ)償231萬元，所以疊加后重慶市獲得補(bǔ)償8萬元。

2.4.2 分水期改進(jìn)后補(bǔ)償金額計(jì)算結(jié)果

將該區(qū)域全年劃分為豐水期、枯水期、平水期，分別計(jì)算不同水期內(nèi)的污染物超標(biāo)量和污染物削減成本，通過不同水期的補(bǔ)償金額進(jìn)行疊加，得到全年的補(bǔ)償金額，具體污染物補(bǔ)償結(jié)果見表8。

表8 分水期改進(jìn)后補(bǔ)償金額計(jì)算結(jié)果

由表8可看出，該省界緩沖區(qū)上游斷面重慶市因少排放高錳酸鹽指數(shù)可獲得補(bǔ)償124萬元，超標(biāo)排放氨氮又需賠償下游斷面四川省205萬元，所以疊加后需賠償四川省81萬元。而削減成本改進(jìn)前四川省需賠償重慶市8萬元，顯然不符合上游污染下游的實(shí)際情況。兩者補(bǔ)償金額結(jié)果出現(xiàn)差異性的主要原因是豐水期、平水期高錳酸鹽指數(shù)主要污染來源為非點(diǎn)源污染，單位污染物削減成本較低，而全年采用統(tǒng)一削減成本，會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)償金額計(jì)算較大。所以根據(jù)不同水期內(nèi)實(shí)際水質(zhì)特征，判定不同水期污染物來源，從而確定不同污染源的削減成本，不采用統(tǒng)一固定值，這樣核算補(bǔ)償金額更加合理。

3 結(jié) 論

通過分析研究污染物通量超標(biāo)排放量核算補(bǔ)償量方法，根據(jù)年內(nèi)水文、水質(zhì)變化特征對(duì)污染物通量的估算和削減成本的確定進(jìn)行了以下改進(jìn)：

a. 根據(jù)流域的實(shí)際水文、水質(zhì)特點(diǎn)劃分豐、平、枯水期，判定不同水期的污染物來源，從而提出了根據(jù)不同污染物通量估算方法的適用條件選擇不同水期內(nèi)相應(yīng)的污染物通量估算方法。

b. 根據(jù)不同廢水來源其污染物削減成本不同，提出了補(bǔ)償中可根據(jù)實(shí)際水文條件劃分水期，判定不同水期污染物來源，按照污染物排放量比例加權(quán)平均確定不同污染源削減成本的方法。

通過以上改進(jìn)計(jì)算的生態(tài)補(bǔ)償金額比按常規(guī)方法計(jì)算的補(bǔ)償金額更加科學(xué)、合理，對(duì)上下游的補(bǔ)賠償也會(huì)更加公平。因此，按筆者提出的方法實(shí)施污染型生態(tài)補(bǔ)償能夠促進(jìn)流域水環(huán)境保護(hù)與水生態(tài)文明城市建設(shè)，保障上下游經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。