水环境评价

3.2.3　水环境评价

上述水资源基础评价和利用评价是对水的自然状况及其可开发程度的分析。随着工业化、城镇化的迅速发展，生态环境问题日益突出和严重。全球清洁饮用水短缺的人数占世界总人口的28%（UNICEF，2000），每年因饮用水污染、卫生设施和家庭卫生条件差而死亡的人数达5 000万（WHO，1996），发展中国家未经处理而排入河流、湖泊与沿海水域的城市污水占总水量的90%（WRI等，1996）^[16]。因此，水环境评价已成为水资源评价的基本内容，是水资源规划、利用和管理的重要基础。

1）水环境评价的基本内容

水环境评价包括天然水体的本底值，河流挟带的悬浮物与泥沙，水中污染物等的含量、成分及其时空变化的分析评价。

天然水本底值，或天然水化学成分含量，是指在天然而没有人类干扰因素状态下，由于水在水循环过程中降水与径流不断溶解大气中、地表面及浅层地下的各种化学成分而形成矿化的天然水，矿化成分主要有重碳酸根、硫酸根、氯化物以及钙、镁、钠、钾离子（约占天然水离子总量的95%～99%），也含有少量铜、锰、铅、汞等微量元素，以及少量的硝酸盐类、有机物。不同的自然环境将会有不同的矿化成分。常用的水环境一般以三种常见的阴离子（酸根）为分类标准，以金属阳离子为分组依据。天然水化学类型通常分为重碳酸水、硫酸水和氯化水几类，钙、镁、钠等组，分型有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。

Ⅰ型水是指水中的钙、镁离子（Ca^＋、Mg^2＋）之和小于水中的碳酸氢根离子.即（Ca^＋＋Mg^2＋有时Ca^2＋也可交换土壤或岩石中的Na^＋，其特征是矿化度较低，而单位水体中含有的钙、镁离子总量代表水的总硬度。

Ⅱ型水是指水中钙、镁离子和虽大于碳酸氢根离子，却小于水中碳酸氢根离子与硫酸根离子之和，即Ⅱ型水较Ⅰ型水总硬度更大，且出现永久硬度水。

Ⅲ型水是指水中钙、镁离子之和大于水中碳酸氢根离子与硫酸根离子之和，即或水中钠离子小于氯离子，即Na^＋＜Cl^－。这种水主要存在于海洋中，或是强烈的矿化地下水，其总硬度和永久硬度均大于Ⅱ型水。

以上三种类型的水是天然水中所常见的。自然界中也存在少量天然水中没有碳酸氢根的水，即这类水呈弱酸性，可见于火山水中。

河川径流的化学成分因径流的年际与年内变化而呈相应的变化。汛期因河川径流量大，河水的矿化度和总硬度相对较低，枯水期则相反。此外，地下水因不断地和岩石、土壤接触，其中含有的化学元素较多，有时还含有放射性元素如氡、镭、铀等。

河川水流挟带的泥沙是天然水环境的另一个方面。河流泥沙来源于暴雨对地表的冲刷侵蚀，以及河岸受水流冲蚀崩塌使泥沙进入河中。河流泥沙分推移质及悬移质两类，是河床造床运动的基本要素，河口三角洲冲淤平衡的重要物质，亦是河道水营养元素的主要来源和各类水生生物（如鱼类）的营养物质来源。但是，如果一条河流的泥沙含量过高，一方面表明流域水土流失比较严重，另一方面将对河床淤积与水库寿命、渠系淤积、水工建筑物与金属构件的磨蚀磨损等产生严重影响。例如，黄河是中国也是世界上泥沙含量最多的河流，年平均输沙总量高达16亿t，奇高的泥沙含量对建国后不久我国大江大河上的第一座大型水库——三门峡水库的正常运行及其寿命产生严重的副作用。

如果说水在自然界中由于自然过程搀进水中杂质的现象作为水的天然本底值，那么，由于人类活动把一些本来不该搀进天然水中的有害有毒物质排入水中并超过水体自净能力的现象，称为水污染。水污染主要是人类在生产和生活过程中产生的大量废水、废渣等污染物排入水体，其中也包括了野生生物的排泄物和尸体、腐殖物等分解物。水污染源习惯上分为点污染源，如城镇、工矿等集中产生污染物的来源；面污染源，即广大农田因大量持续使用农药、化肥，以及有机洗衣粉的大量使用等，被雨水或灌溉回归水挟带进入水体的污染源，以及野生动植物造成的污染物被雨水带入水体的污染源等。

水污染物可分为无机污染物和有机污染物，又可分为无毒污染物和有毒污染物。无机污染物指各种金属以及酸、碱、无机盐类等（如硝酸态氮、氨态氮、磷酸盐、氯化物等），其中重金属如汞、镐、铅、铜、铬等是具有潜在危害的污染物。砷虽然是非金属，但其毒性及某些性质类似重金属，故归入此类。有机污染物指酚、多环芳烃和各种人工合成的并具有积累性的生物毒性物质，如多氯农药、有机氯化物如DDT，以及石油类污染物质等。不论是无机污染物还是有机污染物，随着人口的增加、经济的发展、科技的进步等，这些污染物给环境带来的负面影响正在不断加剧，成为世界范围的大问题。

2）水环境评价标准

对于水体中因人类活动而产生的超过水体自净能力的外来的有害有毒物质的评价有一个标准问题，即如何判断问题。

对于水环境评价标准，不同国家结合本国的具体情况，制定各自的水环境标准。同时，不同的用水对象，其标准亦不相同，如生活饮用水标准一般较高，工业用水标准相对较低等。不论何种标准，一般按物理指标、化学指标和生物指标三类进行制定。物理指标包括温度、色度、浊度、透明度、电导率、嗅、味及悬浮物等；化学指标包括酸碱度（pH）、硬度、溶解氧（DO）、化学耗氧量（COD）、生物需氧量（BOD）、各类金属阳离子、酸根阴离子等；生物指标有浮游生物、底栖生物、微生物如大肠杆菌等。

中国在20世纪80年代分别制定了地面水、海洋水、生活饮用水、农田灌溉水、渔业用水、景观娱乐用水等水环境标准。其中《地面水环境质量标准》（GB3838-88）中规定，地面水水域可按其使用目的和保护目标，共划分为五类:

Ⅰ类:主要适用于源头水和国家自然保护区；

Ⅱ类:主要适用于集中式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；

Ⅲ类:主要适用于集中或生活饮用水水源地二级保护区，一般鱼类保护区及游泳区；

Ⅳ类:主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；

Ⅴ类:主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。

各类水域的水环境要求见表3-3。

表3-3　地表水环境质量标准（mg/L）（GB3838-88）

（续表3-3）

该标准适用于我国境内江、河、湖、水库等具有使用功能的地表水域，既是水域环境保护的标准，也是某些水域现状功能划分和水环境评价的依据。水环境评价时，不能用偶测值，而必须采用包括丰水期、平水期和枯水期在内的多次监测值的平均值。

除水质外，其他水环境质量还包括地表水体的排、滞洪涝水的能力以及水土流失情况和水的供需情势等。水环境的这些方面目前尚无国家统一标准。

3）水环境容量

环境容量的概念最早由日本学者于1968年提出，其初衷是建立污染物浓度与环境自净能力间的平衡关系，以实现对污染物的总量的控制。可表示为:

Q＝KC（3-2）

式中:Q——污染物的控制总量；

K——环境中污染物的浓度；

C——环境容量。

环境容量主要用于水体和土壤污染负荷容许程度的定量研究。

水环境容量是指满足水环境质量标准要求的最大允许污染负荷量或纳污能力，它以环境目标和水体稀释自净能力为依据，随径流量变化而变化。水环境容量是对水环境系统内在规律的客观反映，与水环境质量标准、水体稀释自净能力、水量及其变化、水体自然背景值等密切相关。具体表现为以下方面:

（1）纳污能力。是指一定水文条件下，特定的水功能区满足水环境质量标准要求的最大允许污染负荷量。其中，流域内水体的功能区划以及特定水功能区水环境保护标准的制定，是水环境质量的基础环节，功能区划和保护标准的科学性和合理性与人类对环境系统内在自然规律和水环境价值特性的认识水平密切相关。

纳污能力主要针对水体水质的管理，它以水域中的自净（主要包括物力、生物、化学等）过程为基础，受水体动力特性和水体组分等因素的影响。水体的流速、流向、流动结构的不同将直接对污染物的迁移、扩散方向和强度带来影响。同时，水体本身的组分很大程度上决定了生物和化学过程转化速度。

因水体动力特性不同，水域流动可分为河道径流型、湖泊水库径流型和河口海湾感潮型三种类型。对河道径流型的水域，污染物总体上随水流自上而下迁移、转化，岸边污染带分布形式主要取决于河道纵向和横向流速的大小；对湖泊水库环流型的水域，流动结构主要是以平面和立面的环流形式存在，该类水域的流速一般较小，与外界水量交换较少，使污染物在该类水域内的扩散作用相对加强，纳污能力主要体现在域内的迁移、扩散和转化上；对河口海湾感潮型的水域，水体的流动方向受潮汐影响而往复变化，余流的强度和方向成为污染物最终迁移方向的决定性因素，纳污能力主要体现在与域外海水的交换性能上。

以单纯经济利益为目的的围湖造田、拦河筑坝、滩涂围垦、岸坡开荒等人类活动可能对水域的水动力特性产生不利影响，进而降低水域的纳污能力。同样，以改善水域水动力特性的人类活动，如引“江”济“太”等措施，则可能较大程度的提高水域的纳污能力。

（2）缓冲弹性力。指在满足其服务功能可持续正常发挥的前提下，水环境承受人类对其基本要素改变的缓冲弹性程度。缓冲弹性力侧重于流域的生态安全，是针对水环境基本要素的由流域生态安全度、区域发展协调度等影响函数构成的一个综合性指标。缓冲弹性力的界定，实质上是在水环境承载要素间相互作用机理认识的基础之上，根据生态安全和水环境系统功能协调平衡的要求，对流域内人类围绕水环境基本要素开展的经济活动进行规范和限制。

相对纳污能力而言，缓冲弹性力的影响因子更为复杂。例如，以防洪为主要目的的河口整治工程，使河口地区的水环境三大基本要素发生较大的变化，河床的下切可能加剧感潮上溯，分流关系的改变可能带来水体纳污能力的改变，河道形态单一化及河口岸线整治可能对生物栖息地造成影响等等。因此，以单纯防洪为目标的河口整治工程在改善了河道行洪功能的同时，可能对供水、生态等方面的功能产生不利影响。同样，以防洪、供水、发电等为目的的大型水利工程，由于阻隔了流域的物质、能量流通，影响了河道内生物的栖息和迁移，水文、泥沙情势的改变对于河口生态环境也可能产生巨大影响。

与水环境容量相对的是水资源承载力，是指一定区域（如一个流域、一个行政区）一定历史发展阶段下，以可以预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维护生态环境良性发展为条件，经过合理的优化配置，水资源对区域经济社会发展的最大支撑能力。水资源承载力与水环境容量一样，是一个动态的概念，受资源约束、环境条件、科技进步、制度安排等因素的影响。