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论中国全面禁磷的必要性

要点提示

含磷洗涤剂中的三聚磷酸钠(STPP)是在水中稳定性好的有效磷,它对水体富营养化有效磷的贡献率达到50~60%以上。控制STPP是防治赤潮、蓝藻的重点。目前,发达国家在防治富营养化时都把洗涤剂禁磷放在第一位。但我国10多年来禁磷的范围不到国土面积的1/10,而且禁磷力度很小,特别是洗衣粉新标准中增加了STPP有效磷及其排放量,足以使我国正在进行的水体富营养化防治功亏一匮。

编辑心得

我国是世界上人口最多、洗涤剂用量巨大、水系丰富、海岸线长、水域富营养问题突出的国家,也是世界上最需要禁磷的国家。但由于种种原因,国内学术界和工商界对禁磷产生了很大的争议,致使"暂缓禁磷"一度被很多人认同。近段时间以来,太湖等各地水域出现严重的环境危机,不仅给当地经济造成很大损害,而且给人民生活带来重大影响。因此,要防治水体富营养化,应把严格禁磷和扩大禁磷范围提上议事日程,特别是要把洗涤剂禁磷作为重中之重。

太湖前期禁磷是力度不够,不是作用不大

禁磷没有遵照《条例》规定实现各种洗涤剂无磷化,只对洗衣粉限磷(含低磷粉);无磷洗衣粉质量差,不少贴"无磷"标签的洗衣粉实际含磷量较高。

禁磷力度小主要表现在以下方面。

(1)禁磷没有遵照《江苏省太湖水污染防治条例》(以下简称《条例》)规定,实现各种洗涤剂无磷化,只对洗衣粉限磷(含低磷粉);无磷洗衣粉质量差,不少贴"无磷"标签的洗衣粉实际含磷量较高;(2)《条例》只对江苏有效,而太湖上游"源于浙江的笤溪水系历年入湖水量约占入湖总水量的42%,加上南溪(长兴港等)浙江省的太湖上游入湖水系,已占太湖入湖总水量的50%以上,而浙江省(除杭州外)2004年才实施全省禁磷。(3)《条例》规定的明令禁止区是江苏太湖的一、二级保护区,但人口更多、面积更大的太湖流域其他地区是控制销售、使用区;(4)太湖是中国第三大湖,禁磷—减少磷排放—入湖河道改善—全湖湖体磷总量减少和水质改善是较长的环境地理过程,减少量有限的禁磷初期,难使如此大容量湖水的磷浓度产生明显的变化。国家自然科学基金(40071076)项目指出:"太湖地区大部分(80%以上)居民均是从1999年6月以后才开始使用无磷洗涤剂"的,禁磷当年太湖的总磷含量不可能产生明显变化。但事实却是:"禁磷的第一年(1999年)湖体水域中磷浓度和富营养化指数与禁磷前的1998年相比较,均有明显程度的降低,湖水磷浓度和富营养指数值分别下降6.07%和3.29%。但禁磷后第二年(2000年)湖水磷浓度和富营养化指数值分别上升了18.75%和6.75%,这与太湖入湖河道水体磷浓度的变化趋势完全相吻合。表明禁磷措施对太湖水域磷浓度和富营养化程度改善的作用不大","对入湖河道和湖体水域中磷浓度和水体富营养化的影响不明显"。

问题的关键是,在没有找到导致1999年太湖磷浓度变化的原因以前,就将上述矛盾情况归结为禁磷措施"作用不大"是不客观的;还以此为依据对我国禁磷进行质疑,就更不恰当了。

其实原因不难找到。太湖在多年平均水位2.99米时,蓄水库容为44.23亿立方米;而在1999年太湖水位出现5.08米历史新高时为93亿立方米,比常年平均水量净增1倍多。很明显,特大的水量稀释了太湖的磷浓度和降低了湖水的富营养化程度。另外,研究项目只对居民使用的洗衣粉进行调查评估,得出可削减"太湖磷负荷总量的14%,占该地区生活污水中总磷量的24.74%"以外,没有对以下可产生较大磷负荷的许多方面进行评估,洗涤剂的磷贡献明显偏小。(1)在居民使用的洗涤剂中,没有对液体洗涤剂,卫、浴、厨房、餐具洗涤剂及其他专用洗涤用品进行评估;(2)没有对占较大比例的社会生活污水如餐饮业、宾馆旅社、医疗机构等和流动人口使用的洗涤剂进行评估;(3)没有对工业洗涤剂的磷负荷进行调查;没有对机械设备等的各种专用工业洗涤剂和辅料产品进行评估;(4)没有对船舶使用的专用设备清洗剂和旅游等生活洗涤用品排磷情况进行评估。

"十五"太湖禁磷取得进展,总磷浓度下降

中国环境年鉴指出,2005年江苏太湖湖体的高锰酸盐指数和总磷平均浓度已达到国家控制要求。国家认为太湖流域在全国"三湖三河"水污染防治"十五"计划中是完成得最好的。

以下是太湖多年含磷(TP)浓度及"十五"禁磷情况:1981~1987年太湖湖体平均含磷(TP)浓度为0.021~0.029mg/L;1988~1993年升至0.051~0.082mg/L;1994~1998年继续上升到0.112~0.133mg/L,其中1995年达历史最高值(0.133mg/L);1999年太湖开始禁磷,这一年又因适逢太湖流域历史最大降水量,总磷浓度下降到1994年以来最低值,为0.094mg/L;2000年水利部"2000年太湖流域水质通报"的全湖平均含磷为0.101mg/L,国家自然科学基金项目提出该年全湖磷数据为0.133mg/L(与历史最高值1995年的数据相同);2001~2002年因江苏部分实施禁磷,TP稳定下降到0.079~0.097mg/L(比较:巢湖为0.17~0.19mg/L,滇池为0.59~0.72mg/L);2003~2005年太湖连续3年出现低水位,但因江苏、浙江先后全省禁磷,总磷浓度仍下降到0.071~0.078(平均0.075)mg/L。太湖流域的水污染防治仍需进行艰巨努力,但在"十五"期间取得的成绩中,无磷洗涤剂功不可没。

太湖流域是长江流域的组成部分。太湖水源来自太湖流域降水和长江支流(如苏南大运河、九曲河、德胜河、锡澄运河、望虞河等)。太湖蓝藻暴发时,正值长江下游同期水位创30年最低、太湖流域降水也逢枯水期,造成太湖也创50年同期低水位。水环境容量大幅度减少,使氮磷等浓度更加增高。不仅如此,自2003年以来太湖就已多年受到长江来水少、流域降水少的折腾。2007年蓝藻暴发时长江下游和太湖水位分别创30年和50年同期低水位,"太湖水温达到了25年最高点",蓝藻暴发时的"全湖平均氮磷含量分别高达4.0mg/L和0.13mg/L"。

太湖蓝藻再次暴发说明禁磷等措施没有到位。为了应对严峻的水文和气象变化,长江太湖流域只有采取更加严格的综合防治措施(包括严格禁磷)才能达到多赢目的。

三聚磷酸钠是总磷中的有效磷

洗涤剂的真正磷贡献应按溶解态有效磷计算,它比通常只按占总磷含量计算的贡献率实际上要大得多。

环境专家等一致认为:水体富营养化是由于向水域过多地排放氮、磷等富营养物质造成的;控制富营养的首要目的是防治富营养化污染的环境灾害,进而控制富营养污染和改善水质;根据营养比例和最小因子定律,在水体中氮污染或氮素普遍充分条件下,磷是水体富营养化的关键性限制因素,控制氮、磷污染特别是洗涤剂的磷排放是防治水域富营养最重要的措施;采用包括禁磷在内的各种综合整治措施是防治水域富营养的有效方法。

1、三聚磷酸钠(STPP)是总磷(TP)中的有效磷

自然水体中的磷主要以溶解态和悬浮态(或称颗粒态)两种状态存在。有效磷(或生物可利用磷)是溶解态的无机磷和有机磷。合成洗涤剂中的STPP却都是在水中稳定性好、能被藻类直接吸收利用的可溶性有效磷。有关研究试验结论指出:在太湖水样中……加入含磷洗衣粉数量越多,藻类增加的数量也越大。

溶解态有效磷通常在总磷中的占有量较小;而悬浮态磷的比重较大;表明流域的水土流失控制差和有大量未经处理的污水向环境直接排放。

国家"七五"攻关项目成果《中国湖泊富营养化》一书,调查研究了湖泊及水库的总磷、溶解态磷两者的比例关系。根据对23个湖泊在上世纪80年代后期的

监测结果计算,其溶解态磷平均占总磷的比例不到1/4(24.40%)。

因此,洗涤剂的真正磷贡献应按溶解态有效磷计算,它比通常只按占总磷含量计算的贡献率实际上要大得多。2002年出版的欧盟环境委员会在"磷酸盐对水体富营养化的作用及防范措施"的研究报告中,也提出"STPP作为家用洗涤剂的助洗剂,对城市废水的可溶性磷(生物可利用)的贡献达到50%,而不提对总磷的贡献。

这也是为什么在与洗涤剂排放关系密切的城市湖泊中,溶解态磷含量高的原因(如九江市甘棠湖为53.1%、杭州西湖为42.2%——"七五"项目测定);也是三峡水库溶解态磷占总磷不到20%(2003年长江流域水保局:三峡库区水体中氮磷研究),而长江口上海市生活污水排放区附近海域高达62%(2003年中国环科院测定)和长江口近岸海域已成为我国大面积赤潮集中发生区的原因。

2、禁磷的负面影响不能与磷污染的危害相提并论

发生灾害性蓝藻事件时,自来水厂停水、工厂停产、饮用水变臭,对当地经济和人民生活造成很大损失和危害。我国近海水域赤潮发生的面积和频次越来越多,累计直接经济损失已达百亿元。

质疑禁磷提出的负面影响主要是"改产损失","增加了企业的负担和产品成本";提出"配制合理的无磷洗衣粉,其洗涤效果也可达到含磷洗衣粉的水平,但其配方复杂,成本一般至少要提高20%左右"。但增加的成本是由消费者承担的,若折合年均洗衣粉用量计算,只相当于每人每年增加的开支不到10元钱,对居民生活基本没有影响。另一方面,国外因禁磷使STPP需求和产量减少,我国则与此相反,加上STPP用途也在扩展,使我国现在的STPP生产能力已居世界首位,并成为最大的出口国,禁磷会对行业的内销产值、利润和结构调整造成影响。

农田土壤不是水体富营养化磷的最大贡献者

评价农田磷对水体的污染,应以污染物实际入水量估算,不能简单地以自然界磷的产生量进行估算。

由于我国农作物对氮磷化肥等利用率甚低,不少人就把未被植物利用吸收部分都划归为流失——是对水体的污染,提出了较高的污染负荷比。洗涤行业更是以其为重要议题对洗涤剂禁磷进行质疑。

评价农田磷对水体的污染,应以污染物实际入水量估算,不能简单地以自然界磷的产生量进行估算。应了解我国大多数城市目前还没有建好雨污分流的专用污水管网,更谈不上洗涤用水与其他生活用水、工业污水等分开排放,农村更是如此。建议含磷废水灌溉农田,只能加剧目前矛盾已非常突出的土壤污染和农产品污染。

由农田进入水域的可溶性磷很少,主要以水土流失方式带走被土粒固定的难溶性颗粒磷。土壤颗粒进入水系后,边随水流迁移,边向下沉降为河流的底泥。笔者在进行"太湖藻类遥感研究"时,利用资源卫星图像处理,能清楚地区分太湖上游水系的高悬浮泥沙区和泥沙沉降后的水较清的湖区范围。沿岸高悬浮区的TP(大部分为颗粒态磷)比湖心区高了3~4倍。而在底泥中,尚有很小部分呈水溶性和表层吸附状态存在,这部分磷的比例在太湖表层沉积物中只占总磷量的0.6%。对生物营养有直接意义的也就是这少量的速效磷。

由中科院南京土壤所承担的《农业面源污染及控制对策研究》(国家"七五"攻关环保课题),在太湖流域有代表性的溧阳、宜兴、武进、张家港、吴江5县市建立了5个水稻集中试验区(各自独立的灌排封闭网络系统)和3个旱田地表径流试验区,按常规施肥方法和施用量进行两年定点观察测试和水质监测。结果表明:"苏南地区945万亩水稻田、283万亩旱田的磷素排出平均总负荷量为563万吨/年";"磷素差额平均负荷量水田为166吨/年,旱田为108吨/年"。氮素排出情况则完全不同,不仅量大又大都为可溶性。全区水旱田氮素排出平均总负荷量"按平水年为35840吨/年,差额排出氮总负荷量为24029吨/年。

由上可见,苏南地区农田氮磷平均排出量的负荷比为64∶1,这与上面提到的"太湖沿岸土地、农田排出负荷"的氮磷比相似。

"七五"以后,我国化肥使用量和高浓高效磷肥在增加,上述农田氮磷排出量也会随之有所增加。但农田土壤对磷素的固定和磷在土壤中移动性差的基本特性不会改变。氮是农田污染控制的主要对象,对磷的流失也不能放松。

控制农业面源污染,对防治水域富营养化极为重要。应主要采用优化土地利用规划,平衡、限量和科学施肥,合理灌溉,防止土壤、农药和畜禽水产养殖污染。尤其要抓好农田的灌排系统建设、水肥管理、设置施肥和养殖隔离带、避免污染物与地表水接触,严格控制径流和水土流失的污染物入水是控制面源污染的关键。

农业面源污染涉及面广、农户多、管理复杂,一定要与农村生态建设和农业现代化标准结合起来;除了技术体系外,要努力提高生产方式,加速改变无法实现农业现代化的分散落后的小农经济,走集约化生产、规模化经营和法律与经济结合的统一管理的道路。

此外,禁磷的范围要确保流域控制和便于管理。流域是汇集和补给某条河流(或湖泊)及其支流的地表水和地下水的全部来源区,即地表水和地下水分脊线所包围的集水区域,排入环境的污染物都将对流域的地表水和地下水产生不同程度的影响,对位于下游的湖泊更是有很大流量的汇集区(包括地下水)。因此提出"我国80%以上的水域是开放性的,不能实施全国、全区禁磷措施"和"希望把禁限磷措施控制在静态水域范围内"是一种误解。另外,因流域是自然地理界,不便管理,故国际禁磷都是以流域的行政区(州、市、县)为单元实施禁磷。

长江干流的氮磷含量对全流域水系都有影响。上海市承接着70~80%以上的太湖来水;而上海合流1~3期污水治理工程简易处理向长江口排放的生活等污水,是长江口海域水体中溶解态磷高达62%的主要来源。2004年长江口区域共发生赤潮43次,累计发生面积17880Km2。太湖流域的江、浙两省都禁磷了,上海怎能不禁?

洗涤剂禁磷是重中之重

国际经验表明,禁磷是针对性强、效果好、经济和容易实行的措施。而洗涤剂禁磷是防治水体富营养化的重中之重。

我国有磷洗涤剂中的STPP对环境或水体富营养化的溶解态有效磷贡献要达到50~60%以上,是最大的污染源。如果不把控制STPP作为重中之重,水体富营养防治就不可能取得成效。国际经验表明,禁磷是针对性强、效果好、经济和容易实行的措施。

但在我国大部分水体磷均已超标、富营养矛盾十分突出的今天,却仍不以 禁磷为重。"暂缓禁磷"应即停止,阻挠或不开展洗涤剂禁磷的各级职能部门,应对我国江、河、湖、海、库的富营养化防治承担历史责任。

严格禁磷就是无磷化,所有洗涤剂包括织物、卫、浴、厨、餐具、船舶、医疗和工业洗涤剂都要禁止STPP,而不是只限磷。已经颁布禁磷条例的省市应按规定严格检查,并修订更为严格的禁令。

全面禁磷就是进一步扩大禁磷的范围,应宣布沿海9省两市(辽宁、河北、山东、江苏、浙江、福建、广东、广西、海南、天津市和上海市)、五大湖(洞庭湖、鄱阳湖、太湖、洪泽湖、巢湖)、七大水系(长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河)流域范围所属省份实施严格禁止生产、销售和使用各种含磷洗涤剂。

建议政府在颁布扩大禁磷范围的法律同时,用增、减、免税或补贴等方法,对有磷、无磷洗涤剂进行经济调控,鼓励居民使用无磷洗涤剂。

此外,要加强污水处理厂及配套管网建设。将被禁的STPP以外的排入环境的其他氮磷类污染物,用管网收集送处理厂进行有效处理,对富营养防治是非常重要的。

1992年联合国《关于洗涤剂中磷酸盐及其替代用品的研究》提出的措施中,排在第一位的是禁磷,其次为引排水,其三为加强生活污水三级处理,但并非主张末端治理。欧洲环境委员会在2002年"水域富营养化磷酸盐的作用及防范措施"的研究报告中,提出的主要方法也是禁磷和废水处理的二者结合。日本通过全面禁磷,20多年来占琵琶湖全湖面积91.5%的北湖TP浓度已控制在0.01mg/L(相当于我国GB3838-2002的Ⅰ类标准)以下(南湖TP在0.02mg/L以下)。但是按照严格的环境门槛,"琵琶湖除了北湖TP达标外,其他指标均未达标"。主要原因之一是"农村进入公共污水处理管网的实际污水处理量仅占总人口污水产生量的8~9%"。因此滋贺县政府提出,到2010年要将入湖污染负荷减少到上世纪60年代水平,第一阶段任务是建设新的城市、农村污水处理设施和采取其他综合措施。这也体现了在禁磷基础上,污水处理的重要性(引自江苏省环科院专家关于琵琶湖的研究论文)。

但是我国目前城镇二级污水处理厂的规模甚小(农村更少),绝大部分都未建好雨污分流的配套污水收集管网;生活污水和企业超标排放的污水都排入以"就近、分散和自流排放"为原则,污染环境的雨污合流的排水系统;由截流方法建设的污水处理厂污染物的收集能力也小于10%,造成我国一些城市的名义污水处理率较高,而污水实际处理率(或污染物削减率)很低。

政府部门对农村和乡镇污水处理设施的规划建设,应立足于公共污水处理设施和配套管网建设。一些主要利用自净和环境容量的污水处理,都会因环境容量被耗尽而逐渐丧失处理能力。真正的"集污"是从污染源头起、接管到户的配套污水收集管网。应优先铺设江、湖等水体沿岸区的污水收集管网。

污水处理设施配套管网建设的关键是强化有效统一领导、严格考核制度和相关政策。"城考"、"模考"的污水处理率应该是污水(污染物)实际处理率,而不是只用进水量负荷计算处理率。污水处理厂进出口必须安装既测水量又测水质的在线监测装置。应规定环保模范城市限期达到规定的真正污水处理率。除强调脱氮脱磷处理外,太湖流域等经济实力较强的城市,应积极发展三级污水处理和农村污水处理设施。

突出工业磷污染减排

将氮、磷污染物列入排污申报和环境统计项目;进行产业结构调整,淘汰产生磷污染的落后产能产品和企业。

由于排污申报没有把氮磷污染物列入必须填报的"明列污染物"名单中,环境统计也缺少工业氮磷排放量数据。

我国现在是世界上拥有工业企业最多的国家,它们对环境的磷排放一直都在随工业发展不断增加。就STPP而言,餐饮业、宾馆、医疗机构等都在使用较多的普通洗衣粉(膏、皂粉)、液体洗涤剂和餐具洗洁精;所有工矿企业都对其工厂、车间、生产工具等使用各种专用系列的清洗剂;此外,对STPP的应用已扩展到工业产品生产和加工领域,涉及造纸、纺织、印染等许多方面;STPP在食品工业中已被大量用作食品添加剂、食品内外品质改良剂、pH调节剂等,用于肉类、水产品加工及各类罐头等。

我们迫切需要对工业企业就STPP的使用情况和排放量进行调查、监测和评估。认为"工业污染对总氮总磷的排放贡献显著下降"的观点并不正确,建议将氮、磷污染物列入排污申报和环境统计项目;严格城乡污水处理厂和工业企业的氮磷排放标准,限期实行脱氮脱磷处理;应对STPP在工业和食品领域产品生产中的应用及其对环境的影响进行分析研究,限制STPP的使用项目和使用量;进行产业结构调整,淘汰产生磷污染的落后产能产品和企业,对排放总量超过环境容量地区停批增加氮磷排放的建设项目,实行区域限批、企业限批和产品管制;采用强有力的监督管理措施,大幅度减少企业COD、氮、磷等污染物排放。

实现环境容量总量控制管理

建议在污染物排放总量目标控制基础上,实现以行政区为单元的水污染物环境容量总量控制管理。

周生贤同志曾指出,要"严格执行以环境容量为基础的污染物排放总量控制制度……在科学核定环境容量的基础上,确定合理的污染物排放总量控制目标,通过严格限制污染物排放总量,达到宏观调控的目的"。

要达到这个目的,笔者认为:国家正在大力开展的节能减排工作一定要具体落实到环境质量的改善上,污染物减排要落实到环境容量的控制范围内;总量控制要有量化手段,除重点污染源必须有既测浓度又测总量的在线监测外,区域环境也要进行总量测定,没有量化手段的总量控制不会是正确的总量控制;污染减排对象面广量大、情况复杂,违法行为防不胜防,只有形成能促进各行业管理部门、各级政府齐抓共管的、多级监管网络的考核办法,才能使总量控制深入持久地开展下去。

现行反映环境状况的水质监测不能正确反映环境的污染物总量情况。因为污染物浓度受水量大小影响很大,如长江大通站历年最大流量(92600m3/s)是其最小流量(6020m3/s)的15倍。建议在污染物排放总量目标控制基础上,实现以行政区为单元的水污染物环境容量总量控制管理。具体方法是在河道行政交界断面处、各大水体(江、河、湖、库、海)出入口处和大水体的大型水工建筑物(如三峡大坝)处,设置既测水量又测水质(污染物浓度)并计算各种污染物出入总量的控制断面(即各级行政区间的行政交界断面或大水体出入口断面),并按控制目标和测量结果定期公布、考核。

这是一种促进各级政府、各行业部门更加重视环保、协调各部门和上下游关系的,也是为生态补偿提供依据,具有法律监督性,强化环保工作统一管理和分级系统管理的纲举目张的方法。在污染控制不力、安装污染源在线监测仪越是困难的区域或水环境改善主要依靠抽调淡水稀释,不注重配套污水收集管网等基础设施建设的城镇或区域,更要进行污染物总量监测。

为此,在充分利用现有大量水工建筑物基础上,完善中小河道量水堰(工程量不大)等设施。全面规划,由定期监测到完成网络数据传输系统。

在实现流域管理和打破各管理部门间障碍的基础上,按现有科技条件,环境水域的总量监测是不难实施的,也是在中国当前条件下的应走之路。

（上海供排水项目网陆僶睿编辑，2007年10月23日）

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