中图分类号: TV213. 4; X824文献标识码: Ado:i 10. 3969 / .j issn. 1000-1379. 2011. 04. 013
大气降水到达地面后，除部分被植物截流、蒸发外，逐渐汇集形成地表径流、土壤水和地下水，地表径流和地下径流最终回到海洋，由此形成淡水的动态循环[1]。淡水容易被人类社会利用，具有经济价值，通常所说的水资源即指淡水资源[2]。
人类为满足生活和工农业用水需要，建造取水工程、铺设输水渠(管)道，构筑了“水体——取水点——自来水厂——用水经济体(生活类、生产类、生态类)——污水处理厂——排污口——水体”社会水循环系统，在消费水量的同时，也在污染水质。与地质、气候等地球环境变化因素相比，人类社会经济活动对水质的不利影响已成为水资源对人类社会和生态系统服务功能失衡的主要原因。因此，如何结合现有国民经济核算基础和水资源统计基础，建立水资源核算制度及体系框架，服务于资源节约型、环境友好型社会建设，显得尤为重要[3]。
1 水体自净能力
在自然和人类活动影响下，天然水体显示出不同的化学、物理、水文及生物特性，水质即是对这些特性的描述。水循环过程中水质不断发生着变化，不论受到自然还是人为污染后,水体都有一定的自净作用。
水体的自净过程大体可以分为四个阶段: 第一阶段是污染阶段，大量污染物进入水体后使水质恶化，水中溶解氧被消耗,除细菌以外，其他生物较少，几乎不存在自氧性生物; 第二阶段是分解阶段，分解有机质的生物逐渐繁殖，生物分解活动激烈,大量消耗溶解氧，鱼类难以生存，出现藻类和需氧量较低的原生生物等，在生化需氧量逐渐降低后，水中溶解氧又逐渐增加;第三阶段为恢复阶段，藻类、鱼类和其他大型生物重新活泼起来，水质逐渐好转; 第四阶段是清水阶段，溶解氧接近饱和，水质清洁，自净过程到此完成。由此可见，水体的自净过程极为复杂，按作用机理可划分为物理净化、化学净化和生物净化三种过程[4]。
稀释、扩散、混合、挥发和沉淀等，使污染物浓度降低的过程属物理净化过程; 氧化还原，酸、碱反应，分解、化合、吸附和凝聚，使污染物质浓度降低的过程属化学净化过程; 生物活动如细菌作用，使复杂的化合物逐渐氧化、分解而污染物浓度降低的过程属生物净化过程。这三种净化过程常常同时同地产生，相互影响，其中常以生物净化过程为主，生物体在水体自净过程中是最活跃、最积极的因素。水的自净能力就是水体在一定范围纳污后，随时间和空间的推移，在物理、化学、生物净化作用下，污染物被迁移、扩散、转换，从而降低污染物浓度和毒性，使纳污区域的水环境得到部分甚至完全恢复的能力[5]。水体自净能力受地形、水文条件、水中微生物的种类和数量、水温以及污染物的性质和浓度等诸多因素影响，是有限和多变的。
2 水体水质变化的驱动机制及表征
在水循环过程中，水质受自然和人为两类胁迫，前者包括地质、气候等因素的不利变化，后者包括经济社会活动导致的水文情势变化和污染物排放等。伴随着经济社会的快速发展,人类开发利用水资源的强度不断增加，导致自然水体水文情势发生变化，河道内流量减少，河流水生态退化，水体自净能力降低，纳污能力下降。与此同时，人类社会不断提高的超过水体纳污能力的污染物排放强度改变了某些水体的化学、物理、生物或者放射性特征，影响了水的有效利用，危害了人体健康、破坏了生态环境，导致水质恶化及水质污染。大量证据表明: 绝大多数河流水质已不再受制于自然过程，人类的社会经济活动正使全球水质发生显著变化[6]，废污水排放等人为胁迫作用已成为水体水质恶化、水体功能受损的主要原因。水质污染的后果主要表现在三个方面: 一是有机污染使水体缺氧，水生生物死亡，水体发黑、发臭; 二是有毒有机物污染使水体具有生物毒性、破坏水体功能; 三是氮磷营养盐过剩，藻类大量繁殖，水体富营养化。水质污染类型及主要原因见表1。
表1 水质污染的主要类型及原因
经济体排放废污水对水体水质产生的压力表征量主要是污染物的排放量和入河量。受纳水体在受纳污染物超过其纳污能力时，将呈现出水质恶化、水体功能不达标和水生态受损的响应效应。由于水生生物的变化是多种因素综合作用的结果，再加上水生生物监测难度大、基础数据少，因此水体水质状况响应的关键评价内容是水质类别评价和水体功能达标评价。
3 水体水质对不同用水功能的影响分析
水具有多种功能，水质的好坏直接关系到水的功能和用途[7]，水质对不同用水功能的影响是不同的。
(1)对景观娱乐用水的影响。水体的景观功能主要通过感官和视觉反映，影响水体景观的主要水质项目是漂浮物和恶臭等。除感官指标外，与人体有直接接触的娱乐用水应不含刺激皮肤的有毒有害物质及过量的病源微生物。总之，除某些有毒有害物或铁锰等易改变水体颜色的持久性污染物外，其他持久性污染物质对景观娱乐用水影响较小。
(2)对水生生物的影响。影响水生生物的水质项目主要包括水温、pH 值、硬度、溶解氧及其他溶解气体，其中最重要的是温度。一般来说，温度升高会使溶解氧降低，使污染物毒性增加。pH 值对某些污染物的毒性也有很大影响，例如氨在高pH值条件下形成的非离子氨对水生生物有明显的毒害，而重金属如锌、铜则相反，在低pH 值下形成的有毒离子数量大大增加。
影响污染物毒性的水中溶解气体较常见的是二氧化碳，水中二氧化碳浓度升高，会降低氨的毒性。水的硬度也影响某些污染物的毒性。水中污染物对水生生物的影响有些是独立的，有些或产生相乘作用或产生拮抗作用。当然并不是所有污染物都会给水生生物的生长繁殖造成不利条件，如藻类及某些条件下的温排水也会改善水生生物的生存条件。
(3)对生活用水的影响。生活用水来源于自来水厂，但若被污染的原水中含有大量有机质、病毒、细菌等，自来水厂就会投入大量的氯消毒剂，有机物在氯化消毒过程中与氯作用，不但增加氯耗、影响消毒效果，而且还会生成多种对人体有害的氯化消毒副产物。如原水硬度较高或含有高浓度的铁、锰、藻类等，水厂就必须进行非常规的特殊处理，增加水的处理成本。
(4)对农业用水的影响。水污染对农作物的影响主要是植株直接受害，其征状因污染物不同而有所差别。农作物若遭受含有大量重金属、硫化氢、盐类或酸碱灌溉水污染时，可能生长受阻、矮化，作物产量明显降低，质量也会受到影响而失去商品价值。灌溉水中若含有大量氯化钠或氯化钾等盐类物质，可导致土壤劣化，农田废耕。虽然农作物产量受土壤类型、气候条件、灌溉和耕作习惯、排水程度等多种因素影响，但是灌溉水水质是一个不可忽略的重要因素。
(5)对工业用水的影响。一般来说企业用水水质与产品质量之间或多或少地存在着某种函数关系。工业用水对水质的要求主要取决于工艺过程，水质对工业生产的作用可通过企业内部水处理程度和费用反映。总之，污染的工业用水会直接或间接地降低工艺效率，并对设备、产品造成不良影响。
4 经济体排放水污染物估算与对水体水质的胁迫方式
4. 1 经济体排放水污染物量的估算方法
按活动性质和污染物排放方式，可把经济体划分为生产类(工业、农业、服务业)、生活类(城镇住户和农村住户)和生态类(城镇环境和农村环境)三类。其中生产类中的工矿企事业单位、规模化禽畜养殖场、污水收集处理业的污水处理厂和生活类中的城镇住户按点污染源处理，城市径流、农田径流和农村住户按非点污染源处理。生态类用水属环境用水，不产生和排放污染物。林地、牧草灌溉退水中的污染物含量可忽略不计。各类经济体的污染源类型划分见图1。
图1 经济体对水环境影响负荷分类
(1)工业废水污染物排放量。工业类经济体排水中的污染物量按工业点源法估算，公式为
工业废水污染物排放量= 废水量×废水污染物浓度(1)
(2)城镇生活污水污染物排放量。按点源法估算，估算方法有通量法和源强系数法两种:
城镇生活污水污染物排放量=生活污水排放量×污水污染物浓度(2)
城镇生活污水污染物排放量=城镇人均产污系数×城镇人口数(3)
(3)农村住户生活污染物排放量。按面源估算，也有通量法、源强系数法两种算法:
农村生活污染物排放量= 生活污水排放量×污水污染物浓度(4)
农村生活污染物排放量= 农村人均产污系数×农村人口数(5)
(4)城市径流中的污染物量。城市径流中的污染物含量受城市不同土地使用功能、雨水排水系统类型、交通状况、路缘高度、街道清扫程度、人口数量、降雨情况等影响，属非点源污染,宜采用简单的通量法进行估算:
城市径流中的污染物量= 城市径流量×径流的污染物浓度(6)
(5)农田径流中的污染物量。农田径流中的污染物量主要受降雨、农田坡度、农作物类型、土壤类型、化肥施用量等影响,属非点源污染，估算方法有通量法和源强系数法两种:
农田径流中的污染物量= 农田退水量×退水的污染物浓度(7)
农田径流中的污染物量= 单位面积产污系数×灌溉面积(8)
(6)污水处理厂的污染物排放量。计算公式为
污水处理厂污染物排放量= 污水处理量×排水污染物浓度(9)
4. 2 经济体排放水污染物对水体水质的胁迫方式
水污染物从经济体流入江河湖海涉及最初制造者、中间处理者和最终受纳者三个主体[9]。作为最初制造者的经济体产生的水污染物有两种去向，一是排入污水收集处理系统，二是直接排向水域，在排入水域或污水收集处理系统前部分污染物在企业内部进行达标排放处理。作为中间处理者的污水收集处理系统，在污染物进入环境的过程中起着承上启下的作用,一方面它对废污水进行处理，去除其中的大部分污染物质; 另一方面，经其处理后的仍含有污染物的废污水或被排入水域,或被循环利用。排向水域的废污水一般通过管道或排水沟渠进入江河湖海。江河湖海是水污染物的最终受纳者。
经济体排放废污水对水环境造成的污染，可分为由经济体排放水污染物直接导致的一次污染和水污染物在水力滞留期内发生质变间接导致的二次污染两种类型。一次污染也可称之为直接污染，是指污染物通过某种途径直接进入环境造成的污染[8]。直接污染又可进一步细分为点源污染和非点源(面源) 污染两类。点源污染指由固定排污口集中排放污染负荷,如工业、城市生活等废污水产生的污染负荷。非点源污染是相对点源污染而言的，从非特定地点在降水(或融雪) 冲刷作用下，通过径流过程汇入受纳水体，引起水体富营养化或其他形式污染的负荷，如城市径流、农田径流携带的污染负荷。由于水资源环境经济核算是从污染物角度描述从经济体流向水域和污水收集处理系统的废污水流量，故内部污染负荷和直接污染负荷不在核算范围内。
5 2005年全国工业和城镇生活水污染物排放量分析
受非点源污染物基础数据限制，国家层面排放账户仅对工业和城镇生活点污染源排放的水污染物排放量进行核算。我国地表水污染物总量控制项目有化学需氧量(COD ) 和氨氮。在保持与行业分类一致的前提下，笔者以《2005 年环境统计年报》[10] 为依据，进行了工业和城镇生活点污染源污染物排放量核算。
为便于水行政主管部门对水资源的保护和管理，结合我国实际情况，在水资源环境经济核算中增加了污染物入河量指标，估算公式如下:
污染物总排放量= 直接排向水域的污染物量+排向污水收集处理系统的污染物量(10)
污染物净排放量= 直接排向水域的污染物量+污水收集处理系统排出的污染物量=污染物总排放量- 污水收集处理系统去除的污染物量(11)
污染物入河量= 污染物净排放量×污染物入河系数(12)
2005年国家层面化学需氧量和氨氮排放量计算结果如下:
(1)从污染物总排放量看，2005年全国点污染源化学需氧量总排放量为1 759. 28万t，氨氮总排放量为169. 54 万t。其中: 城镇居民生活化学需氧量和氨氮总排放量分别占相应总排放量的51. 1%和52. 0%，工业化学需氧量和氨氮总排放量分别占相应总排放量的33. 2%和32. 0%。
(2)从污染物净排放量和入河量看，城镇居民生活排放的污染物对水环境影响最大。2005年全国点污染源化学需氧量净排放量和入河量分别为1 414. 17万t和1 216. 19万t，城镇居民生活造成的化学需氧量净排放量和入河量均占化学需氧量净排放总量和入河总量的46. 5%; 全国点污染源氨氮净排放量和入河量分别为149. 77万t和128. 81万t，城镇居民生活造成的氨氮净排放量和入河量均占氨氮净排放总量和入河总量的49. 6%。
(3) 2005年由污水收集处理业排放的化学需氧量和氨氮分别为485. 75万t和61. 58万t，分别占当年化学需氧量和氨氮净排放量的34%和41%。
(4)各工业行业污染物排放量差异显著，化学需氧量总排放量位于前3位的是造纸及纸制品业、农副食品加工及食品饮料制造业和化学工业; 氨氮排放量位于前2位的是化学工业、农副食品加工及食品饮料制造业。
参考文献:
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[10] 国家环境保护总局. 2005年环境统计年报[M]. 北京: 中国环境科学出版社，2007.
作者简介: 杜霞(1964—)，女，北京人，高级工程师，主要从事水环境、水生态等方面的研究工作。
