范小杉,羅 宏 (中國環(huán)境科學(xué)研究院清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究中心,北京 100012)

“十一五”以來,我國重金屬污染事件呈現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢,對人體健康構(gòu)成威脅,對區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展也形成困擾,成為當(dāng)前我國面臨的最嚴(yán)峻的環(huán)境問題.為遏制我國重金屬污染事件高發(fā)態(tài)勢,2011年2月,我國制定了第一個“十二五”國家規(guī)劃[1],確定國家總量控制重金屬包括汞、鎘、鉻、鉛、砷五類,并提出將對重點地區(qū)、重點行業(yè)進(jìn)行集中治理.而目前國內(nèi)重金屬污染研究文獻(xiàn)多針對重金屬污染形成機制及其危害途徑、治理修復(fù)技術(shù)、控制對策等展開探索[2-9],或?qū)^(qū)域性重金屬污染狀態(tài)、特征、生態(tài)危害、環(huán)境效應(yīng)等內(nèi)容展開研究[10-23],而對全國性重金屬污染空間、行業(yè)格局及其演變趨勢缺少關(guān)注.工業(yè)廢水重金屬排放是區(qū)域重金屬污染的主要源頭,在此借助GIS數(shù)據(jù)平臺,采用GIS空間分析法對 2003～2010年我國工業(yè)廢水重金屬污染排放空間與行業(yè)格局展開分析,使工業(yè)廢水重金屬排放重點地區(qū)、重點行業(yè)分布格局及演變格局更為直觀,以求為有針對性的開展區(qū)域和行業(yè)重金屬污染治理提供借鑒.

1 資料來源與方法

1.1 數(shù)據(jù)資料來源

資料來源于 2004～2011年中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒[24](即2003～2010年中國環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù),臺灣、香港和澳門資料暫缺).

1.2 研究方法

1.2.1 描述性統(tǒng)計 由于工業(yè)廢水重五類重金屬排放量存在較大差異,有的年排放量達(dá)幾百 t,有的重金屬年排放量僅幾 t,全國各省之間排放量難以比較,為更直觀的比較省際之間各類重金屬排放量的差異,同時為了便于確定不同年度各類重金屬排放的重點控制地區(qū),采用行業(yè)、地區(qū)工業(yè)廢水重金屬排放量占全國排放總量比重的統(tǒng)計方法,對省級行政區(qū)、主要行業(yè)工業(yè)廢水重金屬汞、鎘、鉻、鉛、砷排放現(xiàn)狀及動態(tài)變化趨勢進(jìn)行分析.

1.2.2 GIS空間分析 核算2003年、2010年各省區(qū)工業(yè)廢水重金屬排放量占全國比重,并結(jié)合GIS技術(shù)平臺、各省區(qū)礦產(chǎn)資源分布圖[25]予以展示、比較和分析,以確定我國工業(yè)廢水中重金屬排放區(qū)域和行業(yè)分布格局及演變態(tài)勢.

2 結(jié)果與分析

2.1 研究結(jié)果

2.1.1 汞 湖南汞排放量及其占全國比重一直居全國首位;2003年工業(yè)廢水汞排放在南方的湖南、廣西、廣東三省和北方的遼寧、甘肅兩省較為集中,南方三省所占比重就超過70%,北方兩省所占比重約 20%;內(nèi)蒙、四川、福建以及河北、河南、新疆5省比重都超過1%;至2010年,遼寧、甘肅所占比重大減,北方汞污染范圍縮小,但陜西所占比重(18.78%)大增,山西較大幅度增加、新疆也小幅增加;同時湖南、云南、福建、江西所占比重增加,南方污染范圍擴大,但廣西、廣東則呈下降態(tài)勢,六省所占比重約76%.同時排放量變化省際差異顯著,遼寧、湖南、甘肅、廣東省排放量逐年大幅下降,而福建、云南兩省在2003～2009年間排放量呈下降趨勢,但在2010年排放量卻高于2003年,而陜西在2008～2010年間卻呈持續(xù)增長趨勢.

行業(yè)格局:工業(yè)廢水重金屬汞排放主要集中在有色金屬、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、有色金屬礦采選業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)行業(yè)(表1).2003～2005年前后,有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品業(yè)兩大行業(yè)占全行業(yè)比重大約在78%～83%之間,但在2003～2010年間,兩大行業(yè)排放量持續(xù)大幅度下降,至2010年兩行業(yè)所占比重已降到 48%;而黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、有色金屬礦采選業(yè)減排進(jìn)展緩慢,甚至在很多年份排放量還呈增加趨勢,以致兩大行業(yè)所占比重從2003年前后的3.7%增加到2009年的64%.

圖1 2003年、2010年工業(yè)廢水Hg排放省際格局對比Fig.1 Comparison chart of embodied Hg in provincial industrial waste water between 2003 and 2010

表1 2003～2010年重點行業(yè)工業(yè)廢水汞排放量占全行業(yè)比重(%)Table 1 Hg emissions proportions of key industries in national industrial waste water from 2003 to 2010(%)

2.1.2 鎘 工業(yè)廢水鎘排放主要集中在 2大地區(qū)(圖2): 一是以湖南、廣西、江西為核心、包

圖2 2003年、2010年工業(yè)廢水Cd排放省際格局對比Fig.2 Comparison chart of embodied cadmium in provincial industrial waste water between 2003 and 2010

括廣東等省在內(nèi)的南方省區(qū),是工業(yè)廢水鎘排放最為集中的分布區(qū),其中湖南省排放量長期占全國首位,并呈向湖北、福建的擴散蔓延態(tài)勢,2010年上述六省所占比重之和接近 80%;二是以甘肅為核心包括青海、四川、云南在內(nèi)的西部地區(qū),并擴散到陜西省;而遼寧省2003年時占全國比重的21.02%僅次于湖南,由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整遼寧省鎘排放量大幅度消減,到2010年排放量占全國比重僅 0.11%.從排放量變化情況看:遼寧省減排速率最高,2003～2010年年遞減幅度接近 60%;云南、安徽、青海年遞減幅度都超過 20%,甘肅、廣西兩省年遞減幅度也分別為16.37%和18.23%,但廣東、湖南年遞減率較低,分別為4.66%、5.72%;而江西、陜西兩省排放量呈上升趨勢,其中陜西2010年工業(yè)廢水中鎘排放量接近2003年的2倍,江西年遞增率也超過4%.

鎘排放主要集中在有色金屬及壓延加工業(yè)、有色金屬礦采選業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)(表2).其中,有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)排放量較高,2003年占全行業(yè)比重約 77%,此后持續(xù)降低,2010年降低到40.69%;其次是有色金屬礦采選業(yè), 2003～2010年占全行業(yè)比重從 10.62%提高到 39.47%,在 2007年一度超過有色金屬冶煉及壓延加工業(yè),占 47%的比重.化學(xué)原料及化學(xué)制品業(yè)所占比重 2003～2009年保持穩(wěn)定,但2010年超過12%.

2.1.3 Cr6+Cr6+排放區(qū)域分布格局相對分散(圖3).2003年排放量主要集中在湖南、湖北、重慶、河南、四川、陜西為核心的中西部地區(qū)和以江蘇、浙江、福建、廣東為核心的東部沿海地區(qū)(圖3).2003～2010年,呈現(xiàn)向由中西部地區(qū)向東部及沿海省區(qū)集中趨勢.2010年江蘇、浙江、福建、廣東沿海四省排放量占全國比重之和約 49.3%.成為全國排放量最高的四省份;同時重慶、遼寧、吉林均有不同程度增加,而2003年時所占比重較高中西部省區(qū)比重明顯下降.從排放量變化看,福建省排放量增加最為迅速,年遞增幅度高達(dá)16.5%;江西年遞增率也超過3%;江蘇、浙江、廣東沿海三省波動趨勢明顯;湖南在2003～2006年4年間Cr6+排放量一直居全國首位,但從2007年開始,沿海四省排放量均超過湖南.

表2 2003～2010年重點行業(yè)工業(yè)廢水鎘排放量占全行業(yè)比重(%)Table 2 Cd emissions proportions of key industries in national industrial waste water from 2003 to 2010(%)

圖3 2003年、2010年工業(yè)廢水Cr6+排放省際格局對比Fig.3 Comparison chart of embodied Cr6+ in provincial industrial waste water between 2003 and 2010

Cr6+排放行業(yè)分布也較為分散(表 3),其中金屬制品業(yè)2003～2010期間排放量占全行業(yè)比重從29%上升到近40%,而皮革、毛皮、羽毛(絨)及其制品業(yè)在2005年所占比重超過20%,此后又所下降但在2010年也超過13%;有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)兩大行業(yè) 2003年時占有比重較高,但減排成效顯著;黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)波動態(tài)勢明顯;而非金屬礦物制品業(yè)排放量年遞增幅度超過52%,通用設(shè)備制造業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)都呈增加態(tài)勢.2.1.4 鉛 2003年工業(yè)廢水鉛排放主要集中在以湖南、廣西、廣東、江西在內(nèi)的南方四省區(qū)(占全國比重約55%),和西部甘肅、云南、青海三省,以及內(nèi)蒙古、遼寧和江蘇省,四川、湖北、貴州、安徽、陜西也有一定量排放(圖4);到2010年,西部甘肅、陜西省排放量大幅增加,兩省排放量占全國比重約 31%,其中甘肅省排放量超過湖南而位居全國首位;而南方四省區(qū)所占比重仍超過50%,除湖南省比重降低,廣西降幅緩慢,廣東、江西及周邊的福建、湖北比重增加;而內(nèi)蒙古和西部青海、四川、貴州、云南四省區(qū)則有所降低,整個東部沿海地區(qū),除遼寧、江蘇外,排放量占全 國比重都呈上升趨勢.

表3 2003～2010年重點行業(yè)工業(yè)廢水Cr6+排放量占全行業(yè)比重(%)Table 3 Cr6+ emissions proportions of key industries in national industrial waste water from 2003 to 2010(%)

圖4 2003年、2010年工業(yè)廢水Pb排放省際格局對比Fig.4 Comparison chart of embodied lead in provincial industrial waste water between 2003 and 2010

由表4可見,工業(yè)廢水鉛排放主要集中在有色金屬礦采選業(yè)、有色金屬、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)四大部門.其中有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)在 2003年工業(yè)廢水鉛排放量占全國首位,而此后排放量逐年下降,到 2010年占全行業(yè)比重降低為 20.3%;而有色金屬礦采選業(yè),2010年排放量位居首位位,占全行業(yè)比重超過61%;黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)2003～2010年間年減排速率最快,超過30%;另外,化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)年減排速率也超過 24%.可見,有色金屬礦采選業(yè)和其他行業(yè)相比,鉛排放控制有待加強,年減排速率還有待大幅度提高.

2.1.5 砷 2003年砷排放主要集中在以湖南為核心,包括江西、湖北、廣西、廣東在內(nèi)的南方五省區(qū)和西部云南、西藏、甘肅三省區(qū)以及安徽、江蘇等地,其中湖南、甘肅、云南排放量最為大,三省排放量之和占全國比重超過 65%(圖5).2003～2010年間,甘肅、云南、西藏等西部省區(qū)以及東部的遼寧、江蘇省排放量大量減少,占全國比重也大幅縮減,排放重點區(qū)域呈向以湖南為核心南方省區(qū)集中趨勢;2010年湖南、廣西、江西三省區(qū)排放量占全國比重超過 70%;周邊的湖北、廣東、福建和陜西省所占比重也有所增加.從排放量變化看,云南省減排速率最快,年遞減幅度接近 36%,湖北省次之(23.3%),排放量一直高居全國首位的湖南省年遞減率僅為8.3%,江西省接近 8%;甘肅省在 2004～2005年間年遞增率約231.6%,而在2009～2010年間遞減率達(dá)93%;而廣西省在 2003～2007年間排放量持續(xù)增加,此后逐年減少.

表4 2003～2010年重點行業(yè)工業(yè)廢水Pb排放量占全行業(yè)比重(%)Table 4 Pb emissions proportions of key industries in national industrial waste water from 2003 to 2010 (%)

圖5 2003年、2010年工業(yè)廢水As排放省際格局對比Fig.5 Comparison chart of embodied arsenic in provincial industrial waste water between 2003 and 2010

表5 2003～2010年重點行業(yè)工業(yè)廢水As排放量占全行業(yè)比重(%)Table 5 As emissions proportions of key industries in national industrial waste water from 2003 to 2010(%)

有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)、有色金屬礦采選業(yè)是工業(yè)廢水重金屬砷排放的三大行業(yè)(表5),在2003～2010年工業(yè)廢水中砷排放總量占全行業(yè)比重一直在 90%以上.但三大行業(yè)砷排放波動趨勢都十分顯著.其中,有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)工2003～2006年排放量都占全行業(yè)首位,但從2005年開始排放量逐年下降, 2010年占全行業(yè)比重為 19.9%;而有色金屬礦采選業(yè) 2003年排放量占全國比重為19%,但在2007～2009年,排放量占全行業(yè)比重超過45%,最高值2009年甚至高達(dá)58%;化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)排放總量呈逐年減少趨勢,但2010年排放量占全國首位,占全行業(yè)比重接近41%.

2.2 研究結(jié)果總體分析

從區(qū)域分布看,目前我國重金屬污染主要集中在三大地區(qū):一時以湖南為核心、包括江西、云南、廣西在內(nèi)的南方省區(qū);二是廣東、福建、浙江、江蘇在內(nèi)的東部沿海地區(qū);三是北方甘肅、陜西兩省.從各地區(qū)重金屬污染類別看, Cr6+排放東部沿海省區(qū)更為嚴(yán)重,汞、鎘、鉛、砷排放南方省區(qū)以及北方甘肅、陜西省所占比重更高.從2003～2010年變化格局看:汞污染北方遼寧、甘肅、內(nèi)蒙古、河北、河南四省及廣西省有所減輕,但陜西、山西以及湖南、福建、安徽污染加重;鎘污染遼寧、甘肅、青海等地有所減輕,但陜西及湖南、福建、江西、廣東形勢加重;而 Cr6+污染呈現(xiàn)向由中西部地區(qū)向東部及沿海省區(qū)集中趨勢;鉛污染北方內(nèi)蒙、遼寧及青海、云南、江蘇有所減輕,但江西、福建有加重趨勢;砷污染西部甘肅、云南有所減輕,但湖南、江西、廣西、福建和陜西卻呈加重趨勢.其中有色金屬礦資源豐富的湖南省,2003～2010年多種類別重金屬排放量長期居全國首位,是我國重金屬污染最為嚴(yán)重的地區(qū);而2003年前后多類重金屬排放量較高的遼寧省,在2005前后由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級減排效率最為顯著,但該省 Cr6+排放量占全國比重卻呈增加態(tài)勢.

從重金屬污染行業(yè)分布看:汞、鎘、鉛、砷四類重金屬污染行業(yè)分布主要集中在有色金屬、黑色金屬采選、冶煉、壓延加工業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品業(yè);而六價鉻污染行業(yè)分布相對分散,目前更多集中在金屬制品業(yè)、皮革、毛皮、羽毛(絨)及其制品業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)及有色和黑色金屬采選、冶煉、壓延加工行業(yè);從2003～2010年行業(yè)排放量變化格局看:黑色、有色金屬冶煉、壓延加工業(yè)工業(yè)廢水重金屬排放量比重總體呈減少趨勢,而金屬礦采選業(yè)比重卻呈增加趨勢;化學(xué)原料及化學(xué)制品業(yè)汞、鎘、鉻排放比重減少,但砷排放比重呈增加態(tài)勢,鉛排放比重相對保持穩(wěn)定.

結(jié)合區(qū)域資源稟賦和產(chǎn)業(yè)格局看,南方省區(qū)、北方甘肅、陜西等地區(qū)的重金屬污染主要與當(dāng)?shù)亟饘兕惖V產(chǎn)資源豐富,因此有色金屬、黑色金屬礦采選、冶煉和加工行業(yè)在區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中占有比重較大密切相關(guān);而東部沿海地區(qū)重金屬污染則更多與當(dāng)?shù)仉娮?、電器及運輸設(shè)備制造業(yè)、化工行業(yè),金屬制品業(yè)、紡織業(yè)、皮革制品業(yè)等重金屬污染型企業(yè)分布較為密集有關(guān),另外廣東、福建也有金屬礦產(chǎn)資源及其采選、冶煉和加工行業(yè)分布,因此兩省各類重金屬減排相對緩慢.

3 結(jié)語

我國工業(yè)廢水汞、鎘、鉛、砷四類重金屬排放主要集中在有色金屬礦資源豐富的省區(qū),而六價鉻污染則更多分布于東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū).2003～2010年各地區(qū)不同類別重金屬年減排速率存在較大差異,陜西、福建、廣西等地區(qū)部分類別重金屬排放量還呈增加趨勢,另有省區(qū)排放量年際波動十分劇烈.而行業(yè)分析顯示:金屬礦采選行業(yè)減排成效嚴(yán)重滯后于冶煉、壓延加工行業(yè),而化學(xué)原料及化學(xué)制品業(yè)砷減排成效滯后于汞、鎘、鉻減排成效.即區(qū)域和行業(yè)重金屬類別及排放特征及減排成效上存在巨大差異,為更好取得重金屬污染治理成效,重金屬減排技術(shù)、對策研究有待進(jìn)一步探索.

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