水环境评价概述

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1、收稿日期: 2006- 05- 05作者简介: 金栋梁, 男, 长江水利委员会水文局水文水资源处, 教授级高级工程师。?水资源研究?第 27卷 第 4 期( 总第 101期) 2006 年 12月水环境水 环 境 评 价 概 述金 栋 梁 刘 予 伟(长江水利委员会 水文局, 湖北 武汉 430010)摘 要: 根据目前全国水环境评价工作中的认识, 就水环境的含义、 水在生态环境中的作用、 水环境容量概念、水环境评价标准、 水环境评价方法、 水环境影响预测等方面进行了综合性介绍, 可供水环境工作者参考。 关键词: 水环境; 评价; 生态环境; 水环境容量; 标准1 水环境的含义水环境由地表水环

2、境与地下水环境组成, 包括河流、 湖泊、 水库、 海洋、 沼泽、 冰川、 泉水、 浅层和深层地下水等。水环境是最易受人类活动影响和破坏的地域, 它同其它环境要素如土壤 环境、 生物环境、 大气环境等构成了一个有机的综合体。它们互相影响、 互相联系、 互相制约。当改变或破坏某一区域的水环境 状况时, 必然引起其它环境要素的变化。 就水体组成部分而言, 水环境是指水体中的水组份、 底质组份、 水生生物组份和微生物组份的联合体。它们是又独立又互 相依存的关系, 人们要促进与其它环境要素间保持协调一致。从自然规律看, 在各种自然地理要素作用下形成的水循环, 是流域复合生态系统的主要控制性因素, 对人为

3、产生的物理与 化学干扰极为敏感。上游地区干扰水循环系统, 会迅速传递到下游社会经济和生态系统, 流域内任何地点的水土开发利用, 都 会影响全流域生态系统平衡状态。流域的水循环规律的改变可能引起在资源、 环境、 生态方面的一系列不利效应; 流域产流机 制改变, 在同等降水条件下, 水资源总量呈逐步递减趋势; 径流减少导致水环境容量减少、 水质等级降低、 水盐关系失衡等问题 等等。所以重视水环境的保护与研究是很有必要的。2 水在生态环境中的作用水是自然环境中的一小部分, 但它是极重要的一个因素, 是维持一切生命活动的不可替代的物质, 不仅为人类生活所必需, 也为人类的生产活动和支持人类赖以生存的环

4、境不可或缺。对生存条件而言, 水在生态环境中具有两重性: 一方面水造 成有利于人类生存的环境, 提供人类生存和发展的最基本的条 件; 另一方面水有时又会带给人类自然灾害的困扰, 如洪灾、 涝灾、 旱灾和水致疾病传播等。当人类科学技术发展到一定水平 之后, 人类逐渐学会通过工程措施或非工程措施来改造水环境,使之向有利于人类生活和生产的方向转化, 但也在一些问题上 由于认识上的不够全面, 违背了自然规律, 因而有时会出现事与愿违的结果。因此进行水环境评价时, 应当对天然条件下的和 经过人类对水资源治理开发后的, 以及为进一步适应用水增长要求, 拟开发利用水资源的远景条件下的水环境质量予以评价。 在

5、前面所述关于水质的情况, 属于水环境评价的基础部分, 加上对自然界水在生态环境中的作用评价, 组成水环境评价的全部 内容。由水引起的自然和人为灾害分为两类: 一类是因水的时空 分布不均及水和地面作用所引起的洪、 涝、 旱、 碱、 水土流失、 滑 坡、 泥石流等灾害, 水工程失事、 溃决等灾害; 而另一类是以水为媒体传播的疾病, 或因水质所引起的地方病等。3 水环境容量概念国内外许多研究工作者提出许多环境容量的定义, 大致可 以分为以下几类:(1) 环境容量是污染物容许排放总量与相应的环境标准浓 度的比值。( 2) 环境容量是环境的自净同化能力。 ( 3) 环境容量是指不危害环境的最大允许纳污能

6、力。 (4) 环境容量是根据环境标值与本底值和自净同化能力确定的。它等于基本环境容量和变动环境容量之和。 上述各种定义从不同侧面反映了环境容量部分涵义。水环境容量, 一般认为应是水体环境在一定功能要求、 设计 水文条件和水环境目标下, 所允许容纳的污染物量。水环境容量包括: (1) 存储容量。由于稀释作用, 污染物逐渐均匀分布于水体中, 使水体浓度达到基准值或标准值所能容纳的污染物量。 亦即水体污染物浓度与其水质目标确定的量的差值。 (2) 自净容量。水体对污染物进行降解或无害化的能力,亦即由于水体的自净能力使污染物削减的量。若污染物为有机 物, 自净容量也称为同化容量。(3) 输移容量。指污

7、染物进入流动水体之中, 水体输移污 染物的能力。!33!研究水环境容量的意义重大, 它可以开发利用水环境容量 资源。自净容量一般是水环境容量中最重要的组成部分。它的特征是无害化的转化过程, 也是可以不断再生的容量, 因此水环 境容量中应该着重加以开发利用的部分。城镇污水中的需氧有机污染物量大、 面广, 我国城市无不受其困扰, 而需氧有机污染 物在水环境中可以转变为无害化状态, 利用这部分自净容量即可大量节省污水处理费用。 水环境容量是水体的自然属性, 受到自然、 社会经济、 科学 技术等多种因素的影响。自然因素指水体自身的各种特性, 如水文特性( 流量、 流速、 水温等) 、 物理特性( 挥发

8、、 稀释、 扩散、 沉 降、 吸附等), 化学特性( 水解、 氧化、 还原、 pH 值、 硬度等) , 它们决定了水体的稀释容量、 自净容量和输移容量。社会经济发展 状况影响了人们对水环境的要求程度, 这反应在水质标准的制定和水功能区的划分上, 水质标准定得越高, 水环境容量就相对 较小, 某地区高标准水质的功能区范围的增加, 意味着当地水环境容量的相对减小。科学技术水平越高, 对污水的处理能力就 越高, 人们对水体自身的环境容量的依赖程度会有所降低。但无论怎样, 水体的环境容量应该作为一种特殊的资源得到开发、 利用和保护, 因为它是最经济的水环境保护 措施#。4 水环境评价标准根据上述水环境

9、容量的解释, 对环境评价标准应当包括对 水质的评价标准, 对因水引起的自然灾害包括洪、 涝、 水土流失及水致疾病的抗御能力的评价标准, 以及水资源供需形势的评 价标准等。对于水质评价标准, 前面已有叙述。我国在 20 世纪 80 年 代制定的国家水质标准有:?地面水环境质量标准?、 ?海洋水水质标准?、 ?生活饮用水卫生标准?、 ?农田灌溉水质标准?、 ?渔业 用水水质标准?和?景观娱乐用水水质标准?等, 为开展水质评价奠定基础。在?地面水环境质量标准?中规定, 地面水域据其使 用目的和保护目标, 共划分为 5 类, 分别是: 类: 主要适用于源头水和国家自然保护区; %类: 主要适用于集中式

10、生活饮用水水源地一级保护区, 珍贵鱼类保护区, 鱼虾产卵场等;类: 主要适用于一般工业用水及人体非直接接触的娱乐用水区; (类: 主要用农业用水及一般景观要求水域。国家规定的地面水环境质量(水质) 标准参见水质评价。 除水质外, 其它水环境质量还包括地表水体的排、 滞洪涝水的能力、 水土流失情况和水的供需形势等。在这方面尚无国家 规定的统一标准, 可参考其他方面如工程等级规范及国内外文献考虑, 并在实践中逐步确定。 地面水体(主要指河流) 的允许安全泄量通常指在河道中不致发生漫溢或堤防漫顶的允许最大流量, 超过这个流量就会导 致洪灾发生。一般多按洪水频率分析的结果, 即某河段的安全泄量是相当发

11、生频率多少年一遇的洪水, 如 20 a 一遇、 50 a 一遇 等, 有的河段则按历史上某一年曾发生过的大洪水为标准, 例如 1954年洪水或 1870 年洪水等。对没有蓄滞洪区的河流, 蓄滞洪区一般也按洪水标准运行, 即当河道内出现接近河道安全泄量 标准的洪水且继续上涨时, 就启用蓄滞洪区, 而蓄滞洪区本身也有一个安全蓄滞洪容积问题, 超过这个安全蓄滞洪容积, 则蓄滞洪区也不能保证河段的安全, 因此总的河道安全泄洪量, 可以看 作是某个地区防御洪水的能力。同样, 对易涝地区农田的排涝 标准, 也可视为该地区防御涝水的能力, 超过后即有涝灾发生。水土流失是使水环境恶化的重要方面。在水土流失地区

12、、 土地退化、 土壤肥力下降、 土层变薄, 甚至出现 石化#现象, 给当地人民带来恶化的生活环境和贫困。水土流失又造成河道、 湖 泊、 水库的淤积。水土流失的程度, 可以用土壤侵蚀强度来表达。按照我国有关规定, 常年土壤侵蚀模数在 2 500 t?km2以下 的地区属轻度侵蚀区, 2 500 5 000 t?km2的地区属中度侵蚀区, 5 000 8 000 t?km2的地区为强侵蚀区, 8 000 15 000 t? km2的地区属极强侵蚀区, 侵模数大于 15 000 t ?km2的地区为剧烈侵蚀 区。 在反映当地水资源供需形势方面的指标, 联合国有些文件资料中推荐以人均占有径流量为指标,

13、 并推荐瑞典的弗肯马克 所建议的指标, 即为人均占有水资源量在 10 000 1 670 m3时,会在旱季出现水资源供需问题, 或出现水质问题; 若人均占有资 源量在 1 670 1 000 m3时, 会感到用水紧张; 若少于 1 000 m3 时, 则会出现缺水现象。综上所述, 水环境容量标准可按水质标准、 安全泄洪标准、 排涝标准、 土壤侵蚀标准和人均占有水量几个方面提出建议的标准, 兹根据陈家琦、 王浩、 杨小柳的建议如表 1。表 1 水环境容量标准指标分类河道安全泄量一般河段重要河段排涝标准土壤侵蚀模数?( t!km- 2!a- 1)人均占有年水量? m350 a 一遇以上200a 一

14、遇以上30 a 一遇以上2 500 以下10 000以上%30 50 a一遇100 200 a 一遇20 30 a 一遇2 500 5 0001 670 10 000纳污容量= 标准允许量- 实际含量。 对于有些生态环境、 社会环境的内容与水环境的关系, 不好规定具体定量标准。一般只能以好、 较好、 一般、 较差、 差的等级 来评定。5 水环境评价方法水环境评价主要包括两个方面: 一方面是针对不同水域进 行, 如对湖泊、 水库、 河段的水质评价, 也包括对污染源评价和河 道行洪能力评价等; 另一方面是针对不同用途进行, 如饮用水源、 灌溉养殖用水源、 工业用水源以及娱乐旅游用水源等的水环 境质

15、量评价。对水质的评价方法, 在水质量评价中已有论述, 方法多种多 样, 也较成熟。归纳为以下几类:(1) 浓度标准分类法。此方法是将评价参数的浓度代表 值, 根据国家颁布水环境质量标准, 进行对比分类, 从而确定出河流水体适用范围的一种方法, 一般分为 适用源头水、 )生 活饮用水、 )等 5个类别。主要反映河流生化指标的污染状 况、 方法简捷, 评价有据, 定性准确, 是其它评价方法的基础。( 2) 污染指数法。是将评价参数的实测浓度代表值经过数 字变换, 求出一个无量纲的污染指数值, 用来表示河流水体相对污染程度的一种方法。具体有单项污染指数法、 综合污染指数 法、 因素指数法、 双指数法

16、等。(3) 分级评价法。是将所求评价参数的无量纲污染指数 值, 根据地区实际情况制定出指数分级标准, 然后按标准级进行!34!对比分级, 从而评价出河流水体绝对污染程度的一种方法。一 般分为 清洁#、 尚清洁#、 轻污染#、 中污染#、 重污染#和 严重污染#等 6 级。具体可分: 单项指标分级法、 综合指标分级法、 比标值分级法、 查表分级法。(4) 其它方法。包括污染浓度求解法、 水质保证率法和条 件概率法、 随机模式法、 模糊集理论法、 灰色系统理论的方法: 灰色聚类法和灰色关联度法等。 水质评价的诸多方法, 各有优劣, 但不论何种方法, 都必须根据当地水体污染类型、 评价目的、 区域尺度、 评价参数的选择、监测水平以及资料的情况去选用。因此方法之间有一定的条 件。在水环境评价中, 对水质的评价不论是理论上和方法上都 相对比较完善, 但对水质以外的其它水环境因素的质量评价, 无论从理论到方法, 或相应的标准等处于起始阶段, 有待在实践中 逐步完善。水工程的修建, 必然对其环境产生影响, 为了比较选择工程方案, 应进行影响评