2007年全國工業(yè)污染源廢水重金屬污染物特征分析

2007年全國工業(yè)污染源廢水重金屬污染物特征分析

現(xiàn)在，重金屬資源已經(jīng)成為中國經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)。近年來，中國工業(yè)化過程中積累的重金屬污染問題日益突出。一些地區(qū)和地區(qū)嚴重污染發(fā)生頻繁，包括砷、鎘等有毒污染物廣泛分布于人們的環(huán)境中，這是一個不穩(wěn)定的社會因素。此外，重金屬具有降低難度、高毒性、供應(yīng)鏈生物固定性和毒性、易形成復(fù)合污染等特點。重金屬污染越來越受到重視。重金屬排放的人為來源包括工業(yè)“三廢”、燃煤、垃圾焚燒、汽車尾氣和污泥農(nóng)用等,其中工業(yè)廢水排放尤其突出,金屬冶煉、電鍍、電子及通訊設(shè)備制造和化工等許多行業(yè)都排放含重金屬的工業(yè)廢水。排放到環(huán)境中的重金屬主要富集于河流底泥,但適當(dāng)條件下底泥中的重金屬會重新釋放進而產(chǎn)生二次污染。我國重金屬污染防治起步較晚,雖然國家日益重視,但在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、技術(shù)和管理等方面仍然存在很多問題,且傳統(tǒng)的總量分析方法并不能真實反映重金屬污染物間環(huán)境影響差異,亟待解決。因此,筆者以全國工業(yè)污染源為對象,基于等標負荷方法,解讀了重金屬元素間環(huán)境影響重要性的差異;并對廢水重金屬排放的時、空和耦合特征進行研究,進一步明確了工業(yè)污染源廢水重金屬排放防控的重點省區(qū)和主要防控行業(yè)。1學(xué)習(xí)方法1.1法和單位工業(yè)增加值法本文基于汞、鎘、總鉻、砷、鉛5種重金屬的污染源普查數(shù)據(jù),利用等標污染負荷(以下簡稱等標負荷)法和單位工業(yè)增加值等標污染負荷(以下簡稱單位等標負荷)法,從力度和強度2個角度出發(fā)(力度是指各污染源所排放的污染物負荷,強度是指單位產(chǎn)品/增加值所排放的污染物負荷),從污染物種類、空間分布、行業(yè)特征以及耦合特征4個方面進行分析,進而掌握我國工業(yè)污染源廢水重金屬污染物的排放特征。1.2企業(yè)間環(huán)境強度的測量等標負荷法的主要思想是通過將不同污染源排放的某污染物總量與該污染物的排放標準進行比較,從而獲得同一尺度上可以相互比較的量,以確定主要污染物、主要污染源和總污染負荷。該法簡單易行且具有較好的綜合性,被廣泛應(yīng)用于全國污染源調(diào)查評價中,將傳統(tǒng)的等標負荷除以相應(yīng)的工業(yè)增加值(工業(yè)總產(chǎn)值反映的是工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)活動的總成果,其在部門間或企業(yè)間存在重復(fù)計算部分,并不能正確反映工業(yè)生產(chǎn)活動排污強度,本文選擇工業(yè)增加值這一新的指標),用以反映其對環(huán)境的影響強度。等標負荷和單位等標負荷的計算公式分別為:式(1)中,Pijk為分區(qū)k中行業(yè)j排放的污染物i的等標負荷;Cijk、C0ji分別為分區(qū)k中行業(yè)j排放的污染物i的平均濃度和排放標準;Qijk為分區(qū)k中行業(yè)j排放的廢水排放量;qijk為分區(qū)k中行業(yè)j排放的污染物i的總量。若分區(qū)中有m個行業(yè)排放第i種污染物,則第i種污染物在評價區(qū)域內(nèi)的總等標負荷為:若分區(qū)中第j個行業(yè)有p種污染物參與評價,則該行業(yè)的總等標負荷及單位等標負荷為:式(3)中,Vjk為分區(qū)k中行業(yè)j的增加值;分區(qū)k中行業(yè)j排放的某污染物i的等標負荷比Kijk為:它可以用來確定第j個行業(yè)內(nèi)部各種污染物的排序。評價區(qū)內(nèi)第i種污染物的等標負荷比Ki為Ki=Pi/P;評價區(qū)內(nèi)第j個行業(yè)的等標負荷比Kj為Kj=Pj/P;P為評價區(qū)內(nèi)所有污染源的等標負荷之和,本文采用qijk單位為t/a,C0ji單位為mg/L,Vjk單位為億元/a。1.3區(qū)域主要污染物按照研究區(qū)域內(nèi)污染物的等標負荷比Ki進行排序,將累積百分比大于80%時所包含的污染物列為該區(qū)域的主要污染物,等標負荷比最大者為首要污染物;按照研究區(qū)域內(nèi)污染源的等標負荷比Kj、Kk進行排序,將累積百分比大于80%時所包含的污染源列為該區(qū)域的主要污染源,等標負荷比最大者為首要污染源。2結(jié)果與討論2.1最高允許排放限值的確定考慮到本文評價的內(nèi)容為工業(yè)污染源廢水重金屬污染物的排放特征,因此評價標準采用《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中第一類污染物最高允許排放限值,即總汞0.05mg/L,總鉛1.0mg/L,總砷0.5mg/L,總鎘0.1mg/L,總鉻1.5mg/L。本文收集整理了2007年全國第一次污染源普查數(shù)據(jù),并按區(qū)域和行業(yè)將全國工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)進行匯總。2.2結(jié)果分析2.2.1重金屬污染負荷順序從表1中可以看出,2007年我國工業(yè)污染源排放的廢水5種重金屬總量順序依次為總鉻,鉛,砷,鎘,汞,總鉻排放量占5種重金屬排放總量的80%左右,由于各污染物對環(huán)境影響及行業(yè)間去除率并不相同,由此即判斷廢水重金屬污染的主要污染物為總鉻,其它污染物的影響幾乎可以忽略顯然不合理。在引入了等標負荷方法后,表1中2007年工業(yè)污染源排放的廢水5種重金屬污染負荷順序依次為總鉻,砷,鎘,鉛,汞。重金屬總鉻的等標負荷仍然最大,但其負荷比僅為50%左右,其次是重金屬砷和鎘,3種污染物的累計負荷比達到89%以上,由此可以判斷,我國工業(yè)廢水重金屬污染的首要污染物是總鉻,其它主要污染物還包括砷和鎘。2.2.2重金屬等標負荷工業(yè)污染源廢水重金屬排放的空間特征主要是從行政區(qū)分布的角度進行分析。2007年5種重金屬污染物在全國各省區(qū)的分布特征如圖1、圖2所示。由圖1可見,2007年我國工業(yè)廢水重金屬等標負荷主要集中于廣東、湖南、浙江、廣西和福建等8個省區(qū),而海南省基本上無重金屬排放;此外,北京、黑龍江、寧夏和天津的重金屬等標負荷也較小。廣東省重金屬等標負荷最大,占全國總量的20.8%;其次是湖南省,占18.5%,湖南、浙江、廣西、云南、江蘇等7省區(qū)是我國工業(yè)廢水重金屬負荷防控的重點,廣東是重中之重。分析重金屬各元素負荷可以得出,總鉻負荷防控的重點省區(qū)是廣東,其等標負荷達395.2×106m3/a,占全國鉻等標負荷總量的36.1%;汞、鎘、砷和鉛負荷防控的重點省區(qū)均是湖南,湖南這4種重金屬的等標負荷達357.1×106m3/a,占全國4種污染物負荷總量的37.3%。由于總量差別顯著,依據(jù)等標負荷法與依據(jù)排放總量統(tǒng)計確定的重點省區(qū)一致。2.2.3廢水重金屬單位等標負荷排序如表2所示,從等標負荷分析結(jié)果來看,2007年我國的金屬制品業(yè),有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)(以下簡稱有色冶煉業(yè)),皮革、毛皮、羽毛(絨)及其制品業(yè)(以下簡稱皮革制品業(yè))和化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)(以下簡稱化學(xué)原料業(yè))是工業(yè)廢水重金屬排放的主體,他們占全國等標負荷的比例均超過10%,且4個行業(yè)所占比例和達86%。分析重金屬各元素負荷可以得出,總鉻負荷的首要防控行業(yè)是金屬制品業(yè),其次防控行業(yè)為皮革制品業(yè),二者等標負荷之和達1048.69×106m3/a,幾乎占全國鉻等標負荷的全部;汞與砷負荷的首要防控行業(yè)是化學(xué)原料業(yè),占全國汞、砷等標負荷總量的比例分別為33.9%、39.2%;鎘與鉛負荷的首要防控行業(yè)是有色冶煉業(yè),占全國鎘、鉛等標負荷總量的比例分別為77.0%、47.6%。圖3為2007年全國各行業(yè)廢水重金屬單位等標負荷,由圖3可見,各行業(yè)的單位等標負荷排序發(fā)生了較大變化,調(diào)整后的排序依次為金屬制品業(yè),皮革制品業(yè),有色礦采業(yè),有色冶煉業(yè),化學(xué)原料業(yè)。全國只有上述5行業(yè)的單位等標負荷超過平均水平,他們的重金屬污染物排放強度偏大。對比重金屬等標負荷最大且單位等標負荷排序發(fā)生變化的2個行業(yè),有色冶煉業(yè)由于工業(yè)增加值相對較大,導(dǎo)致其單位等標負荷僅為皮革制品業(yè)的一半左右;此外,皮革制品業(yè)和有色礦采業(yè)的工業(yè)增加值分別是化學(xué)原料業(yè)的1/5和1/10左右,導(dǎo)致其重金屬單位等標負荷超過化學(xué)原料業(yè)5倍和6倍。2.2.4重金屬污染主要防控行業(yè)分布特征表3更好地說明了重點省區(qū)及主要防控行業(yè)重金屬污染的耦合特征,2007年全國工業(yè)廢水重金屬排放主要集中于廣東、湖南等8個省區(qū),廣東省作為全國重金屬污染物排放的重點,其主要防控行業(yè)是金屬制品業(yè),占全省等標負荷總量的81.5%,首要污染物是重金屬總鉻,其中金屬制品業(yè)排放總鉻占全省負荷總量的80.94%,因此必須將金屬制品業(yè)總鉻作為重點加以控制,這也與文獻中的分析結(jié)果基本一致;湖南省重金屬污染主要是以有色冶煉業(yè)排放鎘、砷和鉛為主,占全省負荷總量的60.02%,其主要防控行業(yè)還包括化學(xué)原料業(yè),這2個行業(yè)占全省污染負荷的82.1%;浙江省重金屬污染的主要防控行業(yè)為皮革制品業(yè)和金屬制品業(yè),其總鉻負荷對全省總鉻負荷的貢獻率接近100%,占全省負荷總量的95.8%,其余幾省的情況類似。由此可見,重金屬的行政區(qū)分布、行業(yè)分布特征與我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局完全吻合,廣東、浙江等發(fā)達地區(qū)總鉻污染物排放較為嚴重,這與總鉻作為全國重金屬首要污染物的情況一致。2007年全國工業(yè)廢水重金屬排放的主要防控行業(yè)集中于金屬制品業(yè),有色冶煉業(yè),皮革制品業(yè)和化學(xué)原料業(yè)。金屬制品業(yè)以總鉻污染物為主,其對行業(yè)等標負荷的貢獻率達99.5%,除廣東省外,浙江、廣西和福建省也是金屬制品業(yè)重金屬污染物排放的重點,占行業(yè)全國等標負荷的86.5%;有色冶煉業(yè)重金屬污染物排放的主要省區(qū)包括湖南、云南、甘肅、江西和廣西,占行業(yè)全國等標負荷的80.9%,首要污染物是鎘,此外還包括砷;化學(xué)原料業(yè)重金屬污染物排放的主要省區(qū)包括湖南、內(nèi)蒙古、湖北、云南、陜西、甘肅、吉林和安徽8省,占行業(yè)全國等標負荷的81.3%,首要污染物是重金屬砷,主要污染物還包括鎘。另外,皮革制品業(yè),有色礦采業(yè)分別與金屬制品業(yè),化學(xué)原料業(yè)情況類似,作為全國重金屬污染物主要防控行業(yè)的金屬制品業(yè)以及皮革制品業(yè)總鉻污染非常嚴重,這與總鉻是全國重金屬首要污染物的情況一致。表4結(jié)合我國分省區(qū)分行業(yè)經(jīng)濟指標數(shù)據(jù),進一步分析了重點省區(qū)及行業(yè)單位增加值重金屬污染的耦合特征,云南和甘肅兩省的單位等標負荷排在全國前5位,對比重金屬等標負荷排序發(fā)生很大變化,分析結(jié)果顯示,云南和甘肅省主要由于有色礦采業(yè)、化學(xué)原料業(yè)和有色冶煉業(yè)重金屬等標負荷大,而工業(yè)增加值所占比例未超過等標負荷所占比例,導(dǎo)致其排放強度大,這3個行業(yè)的單位等標負荷超過全國平均水平的8~20倍。3廣東省重金屬污染總體情況(1)采用等標污染負荷評價方法,能夠更好地說明我國工業(yè)廢水重金屬主要污染源及主要污染物的行業(yè)和區(qū)域分布特征,避免了以往研究中單純考慮重金屬總量而忽視其環(huán)境影響差異的缺陷,全國工業(yè)廢水5種重金屬中,總鉻的等標污負荷最大,是重金屬污染的首要污染物,應(yīng)作為重金屬減排的重點,其它主要污染物還包括砷和鎘。重金屬的等標負荷量和單位增加值等標負荷分布呈現(xiàn)不同特征,這主要是由于不同地區(qū)的工業(yè)發(fā)展對廢水重金屬排放負荷的貢獻不同,從而導(dǎo)致了地區(qū)間排放“力度”和“強度”的差異。(2)2007年重金屬等標負荷主要分布在廣東、湖南等八省區(qū),其中有3個省區(qū)的重金屬單位增加值等標負荷也較大,表明他們的排放強度大,負荷高,效率低;廣東省作為重金屬污染物排放的重點,其等標負荷占全國一半以上,因此亟需加強對廣東省排放重金屬的管理。金屬制品業(yè)和皮革制品業(yè)的重金屬等標負荷和單位增加值等標負荷較大,在全國重金屬污染防治規(guī)劃實施中應(yīng)重點加強這兩個行業(yè)污染控制力度。(3)對重金屬的耦合特征綜合分析表明,全國防控重點省區(qū)內(nèi),廣東省重金屬污染是以金屬制品業(yè)排放總鉻為主,湖南省重金屬污染是以有色冶煉業(yè)排放鎘、砷和鉛為主,浙江省重金屬污染是以皮革制品業(yè)和金屬制品業(yè)排放總鉻為主,其余幾省的情況與此類似,重金屬的行政區(qū)分布、行業(yè)分布特征與我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局基本吻合。(4)全國主要防控行業(yè)上,金屬制品業(yè)重金屬污染物排放以總鉻為主,對該行業(yè)污染負荷的貢獻率為99.5%,廣東、浙江、廣西和福建省是金屬制品業(yè)重金屬污染物排放的重點;有色冶煉業(yè)重金屬污染物排放以鎘為主,湖南、云南、甘肅、江西和廣西是重點,占該行業(yè)全國污染負荷的80.9%;化學(xué)原料業(yè)重金屬污染物排放以砷為主,湖南、內(nèi)蒙古、湖北、云南、陜西、甘肅、吉林和安徽省是重點;皮革制品業(yè),有色礦采業(yè)分別與金屬制品業(yè),化學(xué)原料業(yè)情況類似。(5)對比單位增加值等標負荷發(fā)現(xiàn),云南和甘肅兩省廢水重金屬排放強度大、效率較低,且主要由于有色礦采業(yè)、化學(xué)原料業(yè)和有色冶煉業(yè)排放效率影響所致,需要引起特別關(guān)