环境科学研究  2020, Vol. 33 Issue (5): 1247-1253  DOI: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.19

引用本文  

赵玉婷, 李亚飞, 董林艳, 等. 长江经济带典型流域重化产业环境风险及对策[J]. 环境科学研究, 2020, 33(5): 1247-1253.
ZHAO Yuting, LI Yafei, DONG Linyan, et al. Environmental Risks and Countermeasures of Heavy Chemical Industry in the Yangtze River Economic Belt[J]. Research of Environmental Sciences, 2020, 33(5): 1247-1253.

基金项目

区域和行业重大发展战略环境评价-长江经济带(中下游地区)战略环境评价项目(No.2110199)
Strategic Environmental Assessment of Key Industry Development in Yangtze River Economic Belt (Middle and Upstream Area), China (No.2110199)

责任作者

李小敏(1971-), 女, 湖北老河口人, 高级工程师, 主要从事战略环境影响评价与环评技术研究, lxm1919@126.com.

作者简介

赵玉婷(1983-), 女, 黑龙江哈尔滨人, 高级工程师, 硕士, 主要从事战略环境影响评价与规划环评技术研究, ciro830612@163.com

文章历史

收稿日期:2020-02-03
修订日期:2020-03-22
长江经济带典型流域重化产业环境风险及对策
赵玉婷, 李亚飞, 董林艳, 姚懿函, 李小敏, 孙启宏    
中国环境科学研究院, 北京 100012
摘要:长江经济带工业企业密集,环境风险点多,产业结构和布局不合理造成累积性、叠加性和潜在性的生态环境问题突出,制约了其持续健康发展.根据自然资源、社会经济和产业发展特征,选择3个典型流域(区域)(即重化产业最密集、人口最密集,重化产业布局性矛盾最突出的长江湖口以下干流区域;重大调水工程下游减水河段与涉水产业重点发展的汉江流域;生态系统脆弱的喀斯特地貌区与磷矿资源开发强度高的乌江流域)进行分析,并识别流域重化产业发展可能带来的环境风险问题及其演变趋势.基于保障“清洁长江”与“安全长江”建设的总体目标,按照“守底线、优格局、提质量、保安全”的调控思路,提出长江经济带典型流域重化产业绿色发展的优化调控对策和差别化生态环境保护与环境风险防控建议,为推动长江经济带的实施精准治理提供支撑,主要包括:①长江湖口以下干流区域以保障人居环境安全为目标,以各类工业园区为抓手优化布局,提升区域环境风险防控能力建设,研究制定长江沿岸地区持久性有机污染物控制对策;②汉江流域以流域环境承载力为硬约束,从国家产业政策战略高度调整汉江中下游的产业发展战略,严格控制高耗水和水污染产业的持续发展;③乌江流域以保障下游库区水质为目标,严控喀斯特地貌区域新增磷化工产能,研究喀斯特地貌区实施磷化工产业废水特别排放限值.
关键词长江经济带    典型流域    重化产业    环境风险    对策建议    
Environmental Risks and Countermeasures of Heavy Chemical Industry in the Yangtze River Economic Belt
ZHAO Yuting, LI Yafei, DONG Linyan, YAO Yihan, LI Xiaomin, SUN Qihong    
Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China
Abstract: Intensive industrial enterprises, unreasonable industrial structure and layout have caused cumulative and potential ecological problems and environmental risks, which have become the bottleneck of sustainable and green development in the Yangtze River Economic Belt. Based on the characteristics of natural resources, the current economic and social development situation, and the industrial development phase of the Yangtze River Basins, this paper selects three typical river basins to conduct in-depth research. The environmental risks of the three typical river basins are: (1) There are layout contradictions between the heavy chemical industry below Hukou basin of the Yangtze River with the most intensive heavy chemical industry and the densest population. (2) There are government program contradictions between key industrial development and national and provincial water transfer project in the middle and lower reaches of the Hanjiang River. (3) There are contradictions between development and protection in the Wujiang River Basin that has high development intensity of phosphate rock resources and is located in a karst landform area with fragile ecosystem. Different environmental risks and the trend of heavy chemical industry layout and regional comprehensive development strategy in the typical basin are analyzed. Based on goal-oriented (goal of the Yangtze River environmental protection) and problem-oriented process (solving the problems between the living spaces and industrial spaces in the Yangtze River Economic Belt), complied with the general idea of 'keeping the bottom line, optimizing the layouts, improving quality and ensuring safety', this paper aims to ensure that the goals of 'Clean Yangtze River' and 'Safe Yangtze River' are achieved. As a reference for the accurate protection strategies and management measures of the Yangtze River Economic Belt, this paper proposes optimal measures for the green development of heavy industries and recommendations for differentiated ecological environmental protection of the typical watersheds of the Yangtze River Economic Belt: (1) The main stream below the Hukou of the Yangtze River should ensure the safety of human-being, optimizes the layout with industrial parks, improve the capacity of regional environmental risk prevention, and study the countermeasures for persistent organic pollutants control in the Yangtze River coastal area; (2) The Hanjiang River Basin should take the environmental capacity of the basin as the hardcore constraint, adjust the national industrial policy strategy in the middle and lower reaches of the Hanjiang River, and strictly control the high-water consumption and high-water pollutions industries; (3) The Wujiang River Basin should ensure the water quality of the downstream reservoir area, strictly control the new phosphorus chemical plants in the karst landform area, and study the implementation of the special discharge limit of phosphorus in the karst area.
Keywords: Yangtze River Economic Belt    major river basins    heavy chemical industry    environmental risks    countermeasures    

长江经济带覆盖11省市,人口和生产总值均超过全国的40%,是我国经济重心所在、活力所在.长期以来长江沿岸重化工业高密度布局,是我国重化工产业的集聚区.区域内环境风险点多,且30%的环境风险企业位于饮用水源地周边5 km范围内[1],产业结构和布局不合理造成累积性、叠加性和潜在性的生态环境问题突出,流域环境风险隐患突出成为长江经济带持续健康发展的主要瓶颈,这与《长江经济带生态环境保护规划》[2]提出的“和谐长江、健康长江、清洁长江、安全长江、优美长江”目标仍存在一定差距.

当前,基于流域尺度的环境风险分析多从评估或解决事故性、突发性环境风险的角度开展研究,主要涉及流域为长江流域[3-4]、黄河流域[5]、海河流域[6]、太湖流域[7]、淮河流域[8],多数利用压力—状态—响应方法,借助数学模型、指标体系等实现了各自的评价目标;评价范围多为中尺度,如城市[9]、工业园区[10]、区域[11-12].当前,流域尺度上基于流域综合承载力与产业耦合角度开展前瞻性风险判断的研究较少,部分学者仅基于环境承载力的重化工集聚发展地区的产业布局情况进行分析[13-16],但流域层面政策(规划、计划)执行可能带来的环境风险无从判断.鉴于此,该研究基于长江经济带重化产业现状发展情况,根据自然资源、社会经济和产业发展特征,辨识长江经济带重化产业发展与生态环境保护面临的重大冲突流域.通过对其现状问题及其演变态势进行梳理,研判重点流域发展引发的生态环境问题的环境风险特征,提出长江经济带典型流域绿色发展的优化调控对策,以期为长江经济带形成绿色发展带、人居环境安全带和生态保障带的战略格局提供决策参考.

1 长江经济带重化产业发展基本情况

鉴于重化产业概念目前尚处于对能源、化工、有色冶金等产业的一种约定俗称的说法,目前国内理论界并没有统一标准的定义.有学者认为重化产业就是去除第二产业中轻工业的重工业,包括钢铁、有色冶金、化工、电力、石化等中型装备制造,也有学者把重工业和化学工业合成重化工业[17].该研究选取长江经济带经济占比高、数量分布广(规上化工企业数量占全国的51%,规上磷肥制造企业数量占全国的85%[18],规上有色冶金产值占全国的48%)的水污染型和环境风险型产业为研究对象,重点关注化工、石化、有色冶金等行业.

2 长江经济带典型流域重化产业环境风险分析

长江经济带化工行业沿江布局、石化行业在中下游沿江沿海布局、有色冶金行业依托资源优势在中上游布局[19-21].化工企业主要集中布局在太湖水系、鄱阳湖湖口以下干流(简称“湖口以下干流”)、汉江流域、洞庭湖水系、宜昌至湖口流域等流域(见图 1).该研究进一步选择产业布局相对集中,现状、未来发展与生态、人居空间矛盾集中的重要流域开展研究,重点选择以下3个典型流域(区域)开展研究:①重化产业最密集、人口最密集,重化产业布局性矛盾最突出的长江湖口以下干流区域;②重大调水工程下游减水河段与涉水产业重点发展的汉江流域;③生态系统脆弱的喀斯特地貌区与磷矿资源开发强度高、磷化工密集的乌江流域.

图 1 长江经济带化工企业空间分布情况 Fig.1 Spatial distribution of the chemical plants in the Yangtze River Economic Belt
2.1 湖口以下干流

湖口以下干流流域位于鄱阳湖以下至长江口入海的区域,是长三角城市群的重要组成,同时是长江经济带工业发展集聚度最高、人口最密集的区域.选择该流域的主要原因:①流域重化产业园区(企业)呈现显著的临江集聚特征,以长江江苏段为例,沿线分布24个化工园区,700多家化工企业,化工码头117个,危化品运输船舶日均流量达500艘次,年过境危险化学品运输量超过2×108 t[22]. ②流域人口密集,饮用水源功能保护重要,以地表水源为主的开放式饮用水源地的保护,已不只是针对法定的饮用水水源地保护区的保护,还涉及区内江河干流水质保障. ③流域持久性有机污染检出与重化产业企业(园区)布局及危险品码头等布局关系密切,对流域人居环境安全及水生态安全构成威胁[23].长江靖江段等地饮用水源地多次出现水质超标,影响到几十万人的生活用水[24],郭志顺等[25-27]研究发现,长江流域地表水体及沉积物中存在多环芳烃、多氯联苯、酞酸酯类、农药类等持久性有机污染物.

流域重化产业发达,企业数量众多,但企业入园率低,有半数甚至更多的企业未入园,散布在园区外的化工企业有的按照监测点进行管理,有的甚至存在环境风险管控失控的状态.部分园区污染防控水平不高,环境风险防控主体责任不到位,园区三级风险防范体系不规范[28],导致事故废水外泄等违法排污事件颇发.部分园区监控预警、应急导流和暂存及防护工程等建设滞后、失效且不规范,处理应急事故过程极易造成新的环境污染.如流域内个别园区存在以天然河道作为接纳园区企业事故污水和初期雨水的事故池,这些河道兼顾防洪排涝和灌溉功能,导致大量未经处理的化工废水直接进入雨水系统后排入河道、耕地[29];部分园区还存在无专门的事故应急池及调节池或池容严重不足、未设置应急截断闸门或阀门无法有效预警、截断、收集并妥善处置事故废水等问题,加上取水口与排污口交错,从企业到水源地之间的监控预警及应对措施不健全,一旦发生泄漏,无法保障饮用水源地安全.化工企业排放的持久性有机污染物排放监管薄弱.废水中的特征污染物普遍不能得到有效处理,同时缺乏对特征污染物的监测和控制,由于对于特征污染物管控严重缺位,难以估计特征污染物带来的长期累积影响.

当前,围绕长江保护修复,饮用水源地、排污口整治、清废行动专项整治行动相继开展,各地亦纷纷提出沿江化工园区搬迁转型等行动计划[30].总体上,未来常规水污染态势有望好转,但因化工行业是高风险行业的本质未改变、长江是受纳水体的本质未改变,未能从根本上消除长江面临的持久性有机污染风险.未来10年沿江化工石化进入优化调整、绿色转型发展阶段.石油炼制、基础化工原料、农药等依靠产业政策淘汰现有落后工艺和产能或将实施转移,抑制增长效果明显.虽然工业废水排放总量可望下降,但新型化工产业规模化发展致使持久性有机污染趋于复杂化的状况.单纯依靠化工企业搬离江边并不能从根本上解决化工行业对水环境的威胁,全面提升环境风险管控水平是解决问题的关键,若不及时实施对化工废水持久性有机污染物排放的有效控制,持久性有机污染的累积效果将加剧,沿江饮用水水源地持久性有机污染风险将逐步升高.

2.2 汉江流域

汉江是长江最大的支流,中游丹江口水库是南水北调中线工程的水源地,下游江汉平原是湖北省重要的经济走廊,是湖北人口密集、城镇化程度高、经济发展水平高的地区.选取该流域的主要原因:①近年来,汉江干流水质虽稳定在Ⅰ~Ⅱ类(GB 3838—2002《地表水环境质量标准》),但各断面的综合污染指数均呈持续上升趋势,其中钱营断面已由2009年的Ⅱ类水质降为2016年的Ⅲ类水质,已出现明显恶化趋势[31-32]. ②汉江流域引调水工程造成汉江中下游径流量减少、水环境容量减小[33-34],汉江中下游干流多年平均水位下降0.37~0.69 m,径流量减少1/4,流速减缓,降低了汉江水体对污染物的稀释和自净能力.近年来,受水流流速降低的影响,“水华”问题呈加剧趋势.南水北调中线工程蓄水后,调水工程实施前汉江中下游“水华”发生概率为16.2%,调水后增至31.6%[35]. ③汉江流域是湖北省现状重化产业布局发展的重点区域,已初步形成沿岸重化产业带.布局性历史遗留问题短时间内难以消除,沿岸分布的化工企业及园区仍存在产业布局性风险[36].

据不完全统计,汉江流域沿江分布工业园区34个,其中,以化工产业为主导的园区有10个,以纺织、印染为主导的园区有9个,汉江沿岸1 km范围内有25家化工企业,5 km范围内有141家化工企业.汉江中下游流域工业约840家,主要排污企业集中在化工、造纸、有色冶金等.其中387家企业废水自身处理后直接排入汉江干流及支流,约占全流域企业的46.1%[37],约80%的化工企业集中在汉江襄阳、荆门、潜江段,造成入江支流污染严重,支流在干流汇入处的水质超Ⅲ类水质标准的85.7%,直接影响入汉江干流水质,其干流有机污染开始显现[38].

未来,南水北调国家级调水战略与汉江生态经济带国家级发展战略同时在汉江流域实施,若不做好顶层设计,其水环境风险将进一步加剧. 2018年11月,国家发展和改革委员会印发《汉江生态经济带发展规划》,标志着汉江生态经济带已经提升为国家发展战略,该规划提出支持荆门建设石油化工、农产品加工和通用航空基地. 《湖北汉江生态经济带开放开发总体规划(2014—2025年)》提出,建设具有较强竞争力的磷盐化工产业集群,重点在襄阳、荆门、孝感等地发展磷化工产业,潜江、天门、应城、云梦等地发展盐化工产业.与此同时,荆州江陵绿色能源化工产业园区建设已上升为省级战略,湖北省明确支持其发展现代煤化工产业[39].当前上述两大发展规划具体规模未知,但若依然按照原来的规划发展大量化工等涉水污染产业,大量水污染产业的集聚将进一步增加氮、磷营养盐的排放,区域水环境污染物将呈增加态势,加大水华发生风险.未来整个汉江流域水资源开发利用率将达到50%左右,超出通常40%的水资源开发利用率上限.汉江中下游枯水期水环境容量损失将进一步加剧,汉江将成为长江流域一级支流中水污染、水生态风险最为突出的河流之一.

2.3 乌江流域

乌江横贯贵州东西,养育了贵州省42个县、669个乡镇,乌江流域是贵州省经济发展的重要经济带之一.选取乌江流域作为典型流域的主要原因:①近年来乌江流域总磷污染问题逐渐凸显,多轮中央环保督察均指出磷化工和磷矿、磷石膏堆存等污染问题,乌江主要支流如瓮安河、清水河、息烽河、洋水河[40]等均存在总磷超标问题,长期为劣Ⅴ类水体,属于典型的总磷重污染河段与局地工业污染源排放直接相关的流域. ②乌江流域作为三峡水库的“三江”之一,其水环境质量不仅对贵州省生态保护有直接影响,其水质状况直接关系到三峡库区水环境安全.根据尹真真等[41]研究,乌江万木对长江重庆段输入年径流量及总磷核算结果,该断面以1/10的年径流输入量贡献了1/3以上的总磷输入量,对长江重庆段及三峡库区总磷污染贡献较大. ③相较于湖北省、四川省等其他磷矿资源富集区域,乌江流域地处我国喀斯特地貌发育区,地下水和地表水融汇贯通,相互补给,其水污染风险尤其突出.

乌江流域总磷超标主要是由区域内上游磷化工企业排污及磷石膏渣场渗漏污染所致,磷化工企业生产废水及渣场渗淋液是区域总磷污染的主要来源[42].流域磷矿、磷化工产业规模大、治理水平不高,以磷化工为主导产业的园区大多傍河而建,磷化工园区污水集中处理设施建设不足,磷化工企业污水处理也仅采用简单的中和沉淀处理工艺,超标河段依然执行GB 15580—2011《磷肥工业水污染物排放标准》,即现有企业按照总磷20 mg/L排放,而GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》则按照总磷浓度0.5 mg/L排放,排放标准是城镇污水处理厂污染物排放标准的40倍.磷化工企业单独排放含磷废水汇入水体占用大量环境容量,造成部分江段水污染承载力一定程度上有所下降.磷矿开采企业雨污分流仍不彻底,雨季磷矿开采区域周边河流中总磷浓度明显上升,如洋水河平时已能够达标但雨季则出现总磷超标.早期的磷石膏堆场选址中未考虑碳酸盐岩防护性能差的制约,磷石膏渣按照一般工业固废堆存处理,未采取防渗措施,加之含磷渗淋液极易溶穿碳酸盐岩地层[43],从而造成流域地下水、地表水总磷污染.如开磷集团交椅山磷石膏渣场的渗淋液经乌江水库大坝附近的34号泉眼涌出,总磷浓度最高达600 mg/L[44],近年来,花费数亿元治理后水质得到改善,但磷石膏渗滤液对碳酸盐岩的侵蚀仍在继续,可能形成新的溶穿渗漏点,近期源头排查中又发现桂花泉等4个渗漏点.

喀斯特地貌特征下,未来流域磷化工产业的环境风险依然十分突出.贵州磷矿资源质优量大,磷化工产业已初步形成了品种齐全、产业链较为完善的产业体系,特别2017年贵州省开阳县新发现一处资源量超过8×108 t的超大型磷块岩矿床,从资源优势到产业技术优势都使地方对磷化工发展的需求持续增强. 《全国矿产资源规划(2016—2020年)》明确提出建设贵州开阳—瓮福等磷矿资源基地. 2013年,《贵州省主体功能区规划》也提出重点建设织金—息烽—开阳—瓮安—福泉磷化工产业带,磷矿年产能由2×107 t增至3.3×107 t.通过对比贵州省地下水防污染性能分区图、地下水污染防治区图、地下水现状污染区图,织金、开阳均为地下水防护性能较差区,织金、息烽、开阳、福泉全部为贵州省地下水防护重点区域,开阳—息烽已存在一定程度的地下水污染.对于位于喀斯特地貌区域的磷化工产业发展带,地下水防护为污染防治的重点.现有磷石膏堆场全面实施防渗后,其堆场膜下积存的磷石膏中仍含有大量淋溶液,在未来几年膜下淋溶液未全部排除前,将持续侵蚀底部的碳酸盐岩,并可能会形成新的溶穿点.已实施防渗的和未来新建的磷石膏堆场一旦防渗膜破裂,会出现新的淋溶液侵蚀地貌和污染水环境的风险,喀斯特地貌下磷石膏渣场对水环境的污染风险将长期存在.

3 长江经济带重化产业布局环境风险调控对策

a) 长江湖口以下干流.以保障人居环境安全为目标,将各类工业园区作为管控重点和抓手,优化产业布局,缓解沿江环境风险,推进重化产业集约化、绿色化发展,提升区域环境风险防控能力建设.推动重化企业入园、完善园区环保基础设施建设、实施重化产业园区环境风险排查、强化园区环境监管体系和环境风险控制等措施,园区前端注重项目准入和产业循环化、绿色化产业链的构建,末端提升环境风险防控能力建设及环境管理能力提升,实现园区“规划高起点,建设高质量,管理高水平”,建设“专业化、高端化、低碳型”绿色园区.研究制定长江沿岸地区持久性有机污染物控制对策.全面系统评估工业企业等持久性有机污染物排放对饮用水源地的安全风险和对水生态系统的长期损害.

b) 汉江流域.以流域环境承载力为硬约束,环保措施与产业调控措施双管齐下,降低流域水生态风险.加强源头控制,从国家产业政策战略高度调整汉江中下游的产业发展战略,严格控制高耗水和水污染产业发展.重点对涉水类重化工业布局、结构和规模进行调整,确保区域支柱产业发展与水环境承载力协调.优先推进流域内污染排放负荷占比高的化工、印染、造纸等行业实施水污染特别排放限值,倒逼重化产业转型,促进产业绿色发展.全面实行流域氨氮及总磷等营养化等指标的特别排放限值,加快实施城镇及工业园区污水处理厂的升级改造,全面降低汉江水污染负荷.加大国家生态补偿力度,研究调水收益区对减水区的补偿政策.

c) 乌江流域.加强科技创新,推进磷化工绿色发展和磷污染治理.攻关磷石膏综合利用技术难题,研究磷石膏堆场在线监控技术,解决磷化工产业转型升级和污染治理的瓶颈.全面推动磷化工转型升级、延伸产业链、大力发展精细磷化工,实现磷资源梯级开发利用.控制磷系复合肥产能规模,严控污染突出流域、喀斯特地貌区域新增磷化工产能.从保护我国重要的淡水资源库角度出发,对乌江三峡库区上游主要入库河流及流域提出更加严格的污染控制要求,研究喀斯特地貌区实施磷化工产业废水特别排放限值.

4 结论

a) 从共性问题的角度来看,流域性重化产业布局风险矛盾将长期存在,因此有必要从流域顶层设计的角度统筹上下游、左右岸、干支流的重化产业布局、结构、规模开展系统性分析,结合流域本底条件,分析区域综合发展战略、重化产业风险特征,预判产业政策实施可能带来的流域性环境风险;从差异性的角度来看,长江湖口以下干流流域化工行业中长期风险将持续存在,全面提升环境风险管控水平及实施对工业废水持久性有机污染物排放有效控制是解决问题的关键.汉江流域由于外界水文条件的变化需重新审视并评价国家层面调水工程与涉水污染排放产业发展战略叠加可能导致的水环境承载下降风险.乌江流域因喀斯特地貌区地下水防护性能差、“三磷”企业(园区)污染排放、固废堆场污染治理水平整体不足,存在总磷超标风险,进一步影响下游库区水质.

b) 针对典型流域开展重大水环境风险问题分析与研判,对长江流域乃至其他流域有一定示范意义,对与乌江流域同样存在磷化工与磷石膏污染问题的岷江、沱江流域,对与乌江流域同样属于生态脆弱区的磷化工与磷石膏污染问题的云南西南诸河流域,对化工环境风险管控与持久性有机污染控制欠缺的长江干支流,以及对其他存在多级调水流域的水环境风险管控起到了一定的借鉴作用.

c) 该研究针对长江一级支流开展研究,评价尺度较大,中长期环境风险分析结论具有流域全局性特征.各流域水污染、水环境、水生态风险特征不同,重化产业涵盖的行业略有不同,中小尺度流域结论可能存在一定偏差.对于区域进一步的开发活动,需结合区域“三线一单”及规划环评层面开展中、小尺度的流域环境风险分析,进一步细化后再做战略政策决策.

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