南四湖流域水污染物綜合排放標準制定背景研究

摘要：南四湖是中國北方最大淡水湖，又是南水北調東線工程輸水干線和重要調蓄樞紐，具有調蓄洪水、蓄水灌溉、航運交通、改善生態(tài)環(huán)境等綜合功能，在保障流域生態(tài)環(huán)境健康，促進區(qū)域高質量發(fā)展方面具有重大戰(zhàn)略意義。部分地區(qū)為高氟高鹽區(qū)，對南水北調東線調水水質安全構成威脅。通過總結南四湖近年來的水質參數、影響因素及流域水污染物排放相關標準的制定，分析2023年南四湖流域出臺流域性標準的必然性，以及對周邊排污企業(yè)處理合氟、高硫酸鹽廢水面臨的挑戰(zhàn)。實現排放限值與水環(huán)境管理目標的銜接，以期為南西湖流域安全提供一定的參考。

關鍵詞：南四湖；水污染物；綜合排放；水質研究；排放標準

中圖分類號：X52 文獻標志碼：A

前言

南四湖流是中國北方最大淡水湖，是南水北調東線工程輸水干線和重要調蓄樞紐，具有防洪、排澇、灌溉、供水、養(yǎng)殖、航運及旅游等綜合功能，在國家經濟社會發(fā)展中具有重要作用，水體面積及水質參數關系到調水水質安全。南四湖流域的生態(tài)保護和高質量發(fā)展，關系著大運河文化帶等國家重大戰(zhàn)略實施，是國家生態(tài)環(huán)境保護和高質量發(fā)展的需要。諸多學者對南四湖的多項水質參數進行研究，發(fā)現部分水質參數如氟化物等與流經地區(qū)本底值密切相關，同時周邊企業(yè)排污等加大了水質超標風險。2023年由國家牽頭統一編制，以地方標準形式發(fā)布的流域型綜合排放標準，排放標準以山東、江蘇、安徽、河南地方標準的形式發(fā)布，該標準的發(fā)布對南四湖地區(qū)水質標準及調水安全產生了重要影響，但隨之也對企業(yè)排污能力的要求產生了新的挑戰(zhàn)。

1南四湖近年水域面積變化、水質參數變化及其影響因素

1.1標準制定的原因

南四湖流域涉及山東、江蘇、河南、安徽四省，近年來，南四湖流域綜合治理取得明顯成效，但仍存在一些短板和差距。鑒于流域四省水污染物排放標準不統一，地域劃界不清，給南四湖流域環(huán)境治理與保護工作帶來一定困難。從實現流域環(huán)境保護統一規(guī)劃、統一標準、統一環(huán)評、統一監(jiān)測、統一執(zhí)法角度出發(fā)，迫切需要制定符合南四湖流域實際情況、滿足生態(tài)環(huán)境保護管理需要的流域統一污染物排放標準，提高流域內生態(tài)環(huán)境保護整體成效。

隨著南四湖流域高質量發(fā)展和水生態(tài)環(huán)境保護精細化管理的要求不斷提高，工業(yè)企業(yè)和集中污水處理廠等排污單位的污染物排放限值需與排入水體的功能、水資源與水環(huán)境承載能力、最佳的實用技術等相銜接。因此南四湖流域（江蘇區(qū)域）亟需制定水污染物綜合排放標準。

1.2影響因素分析

對南四湖的多種水質指標進行了研究，參數主要包括藻密度、總氮、總磷、氨氮、葉綠素a、五日生化需氧量、高錳酸鹽指數、氨氮、水體富營養(yǎng)化、硝酸鹽、總硬度、礦化度、氟化物、硫酸鹽、重金屬、農藥殘留以及抗生素等。

譚浪等對2010年-2020年南四湖藻密度、總氮、總磷、氨氮、葉綠素a、五日生化需氧量、高錳酸鹽指數年際年內變化規(guī)律和影響因素進行研究。結果表明：受南水北調東線工程運行初期與嚴峻旱情的影響，南四湖藻密度、總磷、氨氮、葉綠素a在2013年-2015年發(fā)生突變，隨后均呈增加趨勢，藻密度的年內波動影響強烈，在調水工程運行后每年10月份左右出現峰值。2010年-2020年南四湖水質總體趨勢上逐漸改善，但總氮單項污染指數存在超標現象，主要可能與人湖河流中高濃度氮輸入有關。

王賢等對2021年南四湖富營養(yǎng)化狀況進行分析與評價，發(fā)現南四湖優(yōu)勢種群主要為綠藻門和硅藻門，全年藻細胞密度的波動范圍在3.5-490x10個/L，未超過藻細胞濃度限值，全年沒有發(fā)生水華事件。綜合分析高錳酸鹽指數、總磷、總氮、葉綠素a和透明度等指標，發(fā)現主要污染物為總磷。2021年南四湖營養(yǎng)化等級為輕度富營養(yǎng)。

張健等應用南四湖湖區(qū)2003年-2022年水質監(jiān)測資料，選取五日生化需氧量、高錳酸鹽指數、化學需氧量、氨氮、總磷等5個主要水質參數對南四湖近二十年水環(huán)境演變及其驅動因素分析，發(fā)現2011年后湖區(qū)水體達到Ⅲ類水標準，南四湖湖區(qū)污染指數呈逐年明顯下降趨勢。南四湖各監(jiān)測斷面水環(huán)境質量呈平穩(wěn)好轉趨勢，水污染問題得到有效遏制。城鎮(zhèn)污水集中處理、人湖河流截污導流工程等措施使南四湖外源性污染物輸入持續(xù)下降是南四湖水環(huán)境狀況趨于改善的驅動因素。

謝汶龍等對南水北調東線工程山東段輸水期南四湖硫酸鹽源解析，發(fā)現南四湖硫酸鹽質量濃度范圍介于170.49-631.50 mg/L，平均值為317.46 mg/L，自南向北呈現質量濃度逐漸增大的趨勢，周邊河流的硫酸鹽質量濃度也是如此趨勢。人湖河流硫酸鹽質量濃度范圍介于142.06-671.32 mg/L，平均值為386.92 mg/L。同時發(fā)現，南四湖硫酸鹽的直接來源主要是蒸發(fā)巖溶解及各人湖河流攜帶。蒸發(fā)巖溶解硫酸鹽對南四湖的貢獻率高達52.18％。對入湖河道而言，污水匯入是白馬河、城郭河、蟠龍河及東魚河的主要硫酸鹽來源；蒸發(fā)巖溶解是洙趙新河、萬福河、老萬福河、洗府河和老運河硫酸鹽的主要來源；污水與蒸發(fā)巖溶解的共同影響則是洙水河硫酸鹽的主要來源。

2023年劉明璐等對南四湖流域河湖沉積物重金屬污染進行了綜述研究，發(fā)現南四湖流域湖區(qū)和人湖河流表層沉積物均受到不同程度的重金屬污染，尤其是汞、鎘、砷和鋅等元素具有較高的潛在生態(tài)風險，總體而言上級湖及其人湖河流的污染負荷高于下級湖。重金屬污染的主要來源包括工業(yè)源（如采礦、冶金、燃煤、“工業(yè)三廢”）、城市活動、農業(yè)生產過程（如施肥、農藥使用）、交通源（如船舶排放）、湖區(qū)水產養(yǎng)殖等，南水北調東線輸水過程可能也提供了自然源的痕量金屬。

李婉婷在2020年-2021年對南四湖地表水農藥污染進行監(jiān)測，發(fā)現南四湖流域51條河流人湖口表層水體中農藥豐富度較高，共有56種農藥被檢出，其中，41.2％是除草劑，23.5％是殺菌劑，45.1％是殺蟲劑。從農藥所屬化學分類上來說，三嗪類、唑類和苯胺／酰胺類是南四湖流域地表水中最常見的農藥，平均檢出頻率分別為52.59％、48.30％、16.3％。南四湖流域表層水樣品中農藥檢出濃度存在明顯季節(jié)差異。所有檢出農藥總濃度中位數排序為豐水期（3 359.34 ng/L）gt;枯水期（1 966.36 ng/L）gt;平水期（1 879.02 ng/L）。南四湖流域51條河流人湖口表層水體中農藥濃度具有空間分布差異。南四湖西岸農藥污染程度顯著大于湖東岸，其中獨山湖兩岸農藥污染濃度差異最為明顯。

桑文才等在2021年-2022年對南四湖沉積物抗生素組成特征和環(huán)境風險進行研究，發(fā)現抗生素總濃度在2.72-276.07 ng·g-1之間，平均濃度較高的有喹諾酮類的氧氟沙星（11.67 ng·g-1）、恩諾沙星（4.96 ng·g-1）、環(huán)丙沙星（3.8 ng·g-1）、諾氟沙星（3.6 ng·g-1）和四環(huán)素類的氧四環(huán)素（6.4 ng·g-1）、金霉素（2.34 ng·g-1）。抗生素組成在汛后和汛前具有顯著差異（Adonis test，Plt;0.01），訊后抗生素的濃度和種類數（48.21 ng·g-1，27種）均高于汛前（32.08 ng·g-1，23種）；而上級湖和下級湖間的抗生素組成無顯著差異，但在不同采樣位點間變化較大。

南四湖流域綜合治理取得顯著成效，水環(huán)境質量明顯改善，但部分斷面水質仍不能穩(wěn)定達標，特別是洙水河、東魚河、洙趙新河、洗府河等支流存在硫酸鹽、氟化物等特征污染物超標情況，復新河、姚樓河、沿河、鄭集河、挖工莊河、五段河、利國東大溝和大馮溝等也存在不能穩(wěn)定達標的情況，給南水北調東線調水水質安全帶來隱患。

2流域水污染物排放標準的制定原則及過程

2.1制定原則

以南四湖流域整體水環(huán)境功能目標及水環(huán)境問題識別為基礎，根據流域內四省水環(huán)境目標與現狀，結合實際情況，圍繞水質不達標或存在不達標風險的流域水環(huán)境質量改善需求，針對超標因子及存在超標風險的因子，提出較行業(yè)或綜合水污染物排放標準更嚴格的排放控制要求。

2.2制定過程

（1）收集資料：成立標準編制組，根據研究需要，進一步收集南四湖流域（河南境）水系狀況、水環(huán)境狀況、污染物排放現狀相關資料。

（2）現場調研：開展座談，深人討論標準的控制區(qū)劃分范圍、標準限值取值來源以及標準實施的經濟技術可行性。并進一步實地調研南四湖流域水系、水環(huán)境現狀，調查走訪當地環(huán)境部門，同時對南四湖流域內典型重點排污單位（含煤礦開采業(yè)、電力行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、食品加工業(yè)、機械制造業(yè)等）、城鎮(zhèn)污水處理廠、工業(yè)廢水集中處理廠等的排污現狀和污水處理設施進行了現場調研和監(jiān)測，為摸清重點排污單位水污染物排放情況，推進后續(xù)編制工作提供重要的基礎數據。

（3）標準立項：召開文章件的開題論證會，編制組匯報了標準的編制情況，包括編制背景、總體思路、進度安排、研究進展和工作基礎等，與會專家一致認為課題組提出的研究方案合理，技術路線可行，已開展前期工作，可達到預期目標，同意開題。編寫項目建議書，通過立項評估，完成標準立項。

（4）標準研究：編制組根據《南四湖流域水污染物綜合排放標準》開題報告論證會的專家意見和建議，結合現場調研、數據收集和匯總分析工作，組織研討會，對標準文本和編制說明進行完善，形成《南四湖流域水污染物綜合排放標準》（征求意見稿）和《南四湖流域水污染物綜合排放標準編制說明》（征求意見稿）。

3流域型綜合排放標準地方差異性管控

在2022年江蘇地標出臺之前，有一些省／市的地方排放標準里也有氟化物的限值，比如2013年北京、2015年天津，氟化物限值為1.5 mg/L（日均值）；2018年出臺的《陜西省黃河流域污水綜合排放標準》中，氟化物排放限值為8 mg／L；2018年山東省出臺的4個流域排放標準里，氟化物的限值為2 mg/L；2021年《河南省黃河流域水污染物排放標準》中，氟化物的排放限值為2 mg/L。

但之前這些地方標準里氟化物的要求，并沒有引起行業(yè)內大范圍的關注。江蘇省2022年出臺的最新地方標準，可以說真正在行業(yè)內掀起了氟化物去除的浪潮。

按照南四湖流域水環(huán)境保護要求和環(huán)淮河函[2021]35號“統一編制”的原則，2023年，安徽、江蘇、河南、山東四省均出臺了南四湖流域水污染物排放限值（南四湖指微山湖、昭陽湖、獨山湖、南陽湖）。這也是首次國家牽頭統一編制，以地方標準形式發(fā)布的流域型綜合排放標準。除了常規(guī)水污染物指標COD、氨氮、總氮、總磷外，將氟化物、全鹽量、硫酸鹽納入管控。標準對流域水污染物排放實施“分區(qū)分級”管理，將南四湖流域劃分為三大控制區(qū)（核心保護區(qū)、重點保護區(qū)、一般保護區(qū)）分別執(zhí)行不同的排放限值，見表1。

4南四湖流域水處理面臨的新挑戰(zhàn)

4.1含氟產業(yè)

含氟廢水多產生于鋼鐵、冶金、鋁電解、塑料、化肥、玻璃、光伏等為現代經濟發(fā)展作出重要貢獻的氟化工產業(yè)。工業(yè)含氟廢水常用的處理工藝包括化學沉淀、混凝沉淀、物理吸附和膜分離法，這些廢水處理工藝各具優(yōu)勢，但也存在一定的缺陷，對化學沉淀法而言，流態(tài)化誘導結晶技術解決了傳統工藝廢渣量大的缺陷，具備設備占地面積小、可制備CaF2的優(yōu)勢，縮減了企業(yè)的環(huán)保成本，對于混凝沉淀法而言，混凝沉淀法已經非常成熟，能夠顯著降低工業(yè)廢水中氟離子的含量，且處理效率較高，能夠有效縮短工藝周期，常被用于處理大規(guī)模工業(yè)含氟廢水。但該工藝抗沖擊負荷能力較差，且常會在廢水中引入其他非金屬或金屬離子，需要對廢渣、廢水等進行二次處理，增加了廢水處理成本。對于物理吸附法而言，吸附劑非常容易達到飽和狀態(tài)，必須及時進行再生處理，才能繼續(xù)發(fā)揮吸附作用，因此物理吸附工藝鮮少被用于處理氟含量較高的工業(yè)廢水處理項目?，F階段，工業(yè)含氟廢水處理中常用的膜分離工藝主要包括反滲透法和電滲析法。但是反滲透膜成本較高，常在應用過程中被污染和堵塞，需要消耗大量維護費用，增加了企業(yè)的環(huán)保成本，難以實現規(guī)模化應用。電滲析工藝初期被應用于淡化海水，但除氟過程中會發(fā)生極化現象，需要及時更換電滲析的陰陽極，才可以繼續(xù)工作。需要企業(yè)根據含氟廢水水質狀況和排放標準選擇相應的處理工藝。

4.2含硫酸鹽產業(yè)

將全鹽量和硫酸鹽納入管控指標，從技術的角度來說，則意味著在一些硫酸鹽本底值比較高的地區(qū)，在污水脫氮領域，硫自養(yǎng)反硝化生物濾池的應用需要慎重考慮，因為出水硫酸鹽會升高。

王濱勇等對南四湖流域硫酸鹽的來源及管控措施進行了分析，發(fā)現南四湖流域硫酸鹽濃度偏高與南水北調上游來水無明顯關聯，主要來源為湖區(qū)外源性污染和內源性污染兩個方面。其中外源性污染又包括三個方面人湖河流、大氣降水、濱湖地區(qū)農業(yè)種植等。其中人湖河流硫酸鹽偏高是主要因素，而人湖河流硫酸鹽偏高又由兩方面原因組成，一是地下水硫酸鹽本底值高和直排企業(yè)、污水處理廠和農業(yè)面源污染造成的，二是土壤鹽漬化抬高了人湖硫酸鹽濃度。內源性污染主要由三方面組成，一是湖區(qū)沉積物累積富集，二是湖區(qū)水資源持續(xù)蒸發(fā)濃縮，三是湖區(qū)非法采砂屢禁不止，造成地表水與地下水交換頻繁，地表水硫酸鹽濃度因此升高。

硫酸鹽廢水排入水體會使受納水體酸化，pH值降低，危害水生生物，排人農田會破壞土壤結構，使土壤板結，減少農作物產量及降低農產品品質。由于大多數硫酸鹽溶解度很大，在自然界中性質穩(wěn)定，所以依靠自然凈化作用很難去除。治理方法目前主要有化學法、物理法、生物法。化學法是通過沉淀劑將廢水中的硫酸根離子轉化成固相進行去除，該方法會產生大量固體廢棄物，易造成二次污染；物理法可分為吸附法、膜分離法和離子交換法三種，吸附法原料廉價易得，處理量大，但吸附效率不高，且易產生二次廢渣，膜分離和離子交換法處理效率高，但半透膜和離子交換樹脂易被污染，成本高；生物法則是利用微生物將廢水中硫酸根還原成硫化物或硫單質進行回收，該方法成本低、易操作，但處理周期長，受溫度影響較大，且中間易產生H2S氣體。

當前對于含高濃度硫酸鹽的有機廢水一般采用生物法進行處理，如單相吹脫工藝、兩相厭氧工藝、生物膜法等。但是，無論是單相吹脫工藝、兩相厭氧工藝，還是生物膜法，均不能有效地去除廢水中的硫酸根。在實際治理中，可結合水質實際情況，如采用厭氧氨氧化+生物電極工藝，通過對高氨氮高硫酸鹽廢水進行分段預處理，以滿足厭氧氨氧化高效脫氮的同時實現對硫酸鹽的高效去除；采用兩級臭氧催化氧化+生物接觸氧化處理工藝，改善了生物接觸氧化法易堵塞的現象，對進水的有機負荷的變動適應性較強；采用低溫結晶+生物物化+膜分離+電解氧化+樹脂吸附的廢水處理組合工藝，可保證高硫酸鹽廢水的處理效果。

總體而言，不論南四湖周邊化工企業(yè)和污水處理廠運用那種技術，都應合理根據污水特點來進行選用合適的處理工藝，將對達標排污起到不可忽視的作用，面臨新的標準，新的要求，這也對南四湖周邊排污帶來了更高的要求和標準。

5標準實施建議

為確保文章件的順利實施，提升水安全保障能力，強化南四湖流域水污染治理成效，提升流域水生態(tài)環(huán)境質量，提出以下建議：

5.1嚴格環(huán)境準入政策且推動落后產能退出

根據南四湖流域水污染物綜合排放標準限值、人湖河流水質目標、生態(tài)空間管控要求，構建空間準人、總量準人、項目準人和專家評估、公眾評價相結合的全方位的環(huán)境準入制度。嚴格執(zhí)行《產業(yè)結構調整指導目錄》《產業(yè)結構調整限制、淘汰和禁止目錄》，明確落后產能關停退出任務，推動能耗、環(huán)保、安全、技術達不到標準和淘汰類產能關停退出。

5.2園地制宜開展污水處理廠提標改造

新標準實施后應優(yōu)先考慮優(yōu)化現有污水處理廠的運行管理，盡量利用現有設施和設備，在此基礎上因地制宜地開展污水處理廠升級改造。污水處理廠升級改造應重點考慮技術可行、經濟合理，而不是一味地追求技術的先進性。所選工藝改造方案應滿足處理效果穩(wěn)定可靠，工藝控制調節(jié)靈活，工程實施切實可行，運行維護管理方便，投資運行費用節(jié)省，整體工藝協調優(yōu)化。在加快污水處理廠提標改造的同時，要加快管網配套的更新，進一步提高污水處理率和中水回用率。

5.3優(yōu)化水產養(yǎng)殖空間布局并推進退漁還湖綜合治理

加強池塘標準化改造提質升級、養(yǎng)殖循環(huán)水生態(tài)凈化設施建設。加強漁政執(zhí)法，查處無證養(yǎng)殖，對非法侵占養(yǎng)殖水域灘涂行為進行處理，規(guī)范養(yǎng)殖水域灘涂開發(fā)利用秩序，強化社會監(jiān)督。

5.4強化資金投入以及建立多元化籌資機制

加快推進水資源、水環(huán)境和水生態(tài)資源市場化配置，充分調動全社會特別是企業(yè)對南四湖水環(huán)境防治投入的積極性，拓寬融資渠道，建立政府、企業(yè)、社會多元化投入機制，認真落實規(guī)劃項目建設資金。排污單位進行提標改造將一定程度上增加成本，建議考慮將新增的成本納入成本核算范圍，并通過地方政府財政預算給予支持。

5.5加大新標準的解讀和宣傳力度

為保障新標準的順利實施，為了保證標準的順利實施，標準發(fā)布后，加強標準的宣貫力度，使標準深入到每一個排污單位和公眾。與相關管理部門和利益相關方加強溝通，開展標準解讀和技術交流與培訓會。在標準實施過程中，對標準開展評估，及時發(fā)現存在的問題，為后期標準的修訂奠定基礎。

6結論

文章在深入調查南四湖流域水環(huán)境的基礎上，分析了南四湖流域水質參數變化及其影響因素，分析了水污染物排放標準的制定過程。結合南四湖流域水處理面臨的問題，提出了相應的治理策略。2023年，山東、安徽、河南、江蘇四省分別制定了南四湖流域污染排放標準，對于進一步改善流域水環(huán)境質量，推動南四湖流域生態(tài)環(huán)境保護和高質量發(fā)展，保障南水北調東線水質安全具有重要意義。也對周邊污染企業(yè)提出了更高要求，新標準的出臺將有效提升南四湖流域水環(huán)境治理體系水平，有利于進一步完善中國現行污染物排放標準體系。