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污水灌溉与污泥土地利用之比较——土壤污染物控制与安全标准的数量化解读 (2013-03-21 ...

2013-3-26 10:23| 发布者: admin| 查看: 2989| 评论: 0

摘要: 人不能不喝水,也不能不吃饭。自然界中维系人类生存的有两个基本要素:淡水和土壤。粮食和蔬果的生产,是水与土结合完成的,此外,维持大规模持续产出还需要第三个要素:肥料。污泥农用的初衷正在于此。将人畜粪便、 ...

 人不能不喝水,也不能不吃饭。自然界中维系人类生存的有两个基本要素:淡水和土壤。粮食和蔬果的生产,是水与土结合完成的,此外,维持大规模持续产出还需要第三个要素:肥料。污泥农用的初衷正在于此。

       将人畜粪便、有机质废物还田,是数千年来农业实践的自然循环。以此为标榜,从表面上看似乎无懈可击。但随着人类社会进入工业、后工业时代,作为有机质来源的废弃物中,质和量的构成都发生了重大变化,高浓度的污染物对土壤以及食品安全的负面影响已显露端倪,甚至有些地方这种威胁已十分严重。近年来频发的毒大米事件就是一个例证。

       污泥来自污水处理。污泥的土地利用在我国始于八十年代的小规模试验,最近几年才有一些上规模的好氧堆肥项目陆续建成,应该说还处于市场化的开始阶段。土地利用方面的理论和实践当以美国最为“发达”(见笔者《神奇的污泥魔法——美国503污泥处置法规背后的故事》)。

将污水用于农业灌溉,在时间还是规模上,我国才堪称“世界独步”。从上世纪五十年代开始,历经数十年的大规模实践,全国污灌面积达数千万亩之多,研究文献亦可谓汗牛充栋。

无论污泥还是污水,无论是作为固体肥料还是作为水肥,一旦进入土壤,其中的污染物都并未消失。区别只在于初始的形态,一个是稀释在水中,一个是浓缩在污泥中。同样施用于土壤,从污染物当量看,两者存在直接的关联。

本文拟从污泥与污水中污染物浓度的构成,污泥土地利用和污水污灌所形成的污染物在土壤中累积的角度,对比研究我国与德国、美国在污泥土地利用和土壤质量保护方面法规的异同,对污泥土地利用的安全性进行一次深入的探讨。

 

一、污灌是什么?

 

污灌的定义可有广、狭之分。狭义是指将不经处理的市政、工业污水进行农田灌溉,经过污水处理的合格再生水不在其内。广义则包括来自工业和市政污水处理厂的合格再生水。由于水体被偷排的工业、市政污水所污染,采用水质严重不合格的江河湖水,实际上也应归入狭义范畴。在国外文献和标准中所讨论的污灌,其实是仅指污水处理后的合格再生水。

将不加处理的市政污水乃至工业污水直接用于农田灌溉,是我国自上世纪五十年代以来大力推广的应用。“彼时,在国家级层面上倡导污灌有两个主要原因:一是给农业发展提供水肥,二是在处理设施匮乏的情况下给城市污水寻找出路。1958年全国第一次污水灌溉农田会议召开后,青岛、大连、太原、北京、天津、西安、石河子等一些北方缺水的城市,相继开展了城市污水回用试验。污灌区主要分布在城市近郊等周边地区及排污河沿岸。随着其后污灌技术的迅猛铺开,全国范围内陆续形成了五大污灌区,分别是天津污灌区、北京污灌区、辽宁沈抚污灌区、山西整明污灌区及新疆石河子污灌区”(焦建《污灌凶猛》 载《财经》201122期)。

历年有关污灌面积的统计有较大出入,但总体上来说数量惊人:

1963年全国污水灌溉面积仅有4.2万公顷,1978年为33.3万公顷,到1980年猛到133.3万公顷,到20世纪90年代初已经达到300万公顷。据全国第二次污水灌区环境质量状况普查统计,1998年我国利用污水灌溉的农田面积为361.84万公顷(折合5427万亩),占我国总灌溉面积的7.33%,约占地表水灌溉面积的10%,该面积比20世纪80年代初第一次污水灌溉普查时加了1.6倍”。(陈朝阳《污水灌溉对黄河滩区土壤环境影响初探》)

“我国污灌面积由1978年的约4000 平方公里增加到2003年的30000平方公里,约占全国总灌溉面积的10%”(折合4500万亩。苏杨《中国农村环境污染调查》,载人民网2006118日)。

“早在1993年中国农村的污水灌溉面积就达2.36亿亩(1573万公顷),占全国总耕地面积的16.5%和总灌溉面积的36.6%。其中超过农田灌溉水质标准的达395万公顷,折合播种面积609.4万公顷。到了1998年情况有所好转,但农村的污灌面积也不容乐观,达5427万亩,占全国总灌溉面积的7.3%1999年污水排放量达401亿m3,污水的水质发生明显的变化,水中污染物浓度增高,有毒有害的成分增加。造成土壤、作物及地下水的严重污染”(2004年环境状况报告)。

污灌导致土壤污染,应该说也十分惊人:

“早在1974年时,中科院沈阳应用生态研究所已经发现:使用工业废水多年的沈阳张土污灌区的大米遭到镉污染,糙米镉含量最高达到2.6毫克/千克,后来米质差到完全不能食用,只能用来制作浆糊,而张土污灌区也只好改做开发区”(焦建《污灌凶猛》)。

“早在上世纪80年代中期,天津资环所现任副所长王正祥就曾参与过天津市园田土壤和蔬菜中8种重金属,即汞、铜、锌、铅、铬、镍、砷、锡的含量状况调研。调查结果表明,施用城市垃圾肥的土壤,有5种重金属含量高于背景值,其中汞达到背景值的30多倍;而污灌区土壤,8种重金属含量全部高于背景值,其中镉超出10倍,汞超出125倍”。(《中国人的食品正遭受“重金属”毒害污染》,载南方都市报2010925日)

“沈抚污水灌区是我国最大的石油污水灌区,位于辽宁省沈阳、抚顺两市之间。灌渠修建于20 世纪60 年代,每日引自抚顺市工业废水和生活污水约40 t 。沈抚灌区的工业废水主要来自抚顺市石油及化工、发电、钢厂等30 余家重点污染源的排水。其主要污染特点为石油类有机污染,污染物含量变化较大。多年的监测结果显示石油类和挥发酚分别超过国家标准70 倍和200 倍之多。污水主要用来灌溉农田。自20 世纪80 年代起,随着人们对污水灌溉危害认识和政府重视的加强,污灌区逐步开始了清水灌溉改造和清污分流工程建设,……污灌40 年来,该区也产生了很多环境问题。由于长期污灌,在深井子镇的灌渠上游地区,造成了水稻秧苗生长速度缓慢、烂根、粒瘪等现象,产出的大米有浓重的石油味和芳香族化合物气味,污染严重。同时该地域的地下水和地表水水质也受到了严重的影响。据统计,该地区有400 多眼井受到不同程度的污染,浅层地下水有浓重的异味及油污”。(刘小楠等《我国污水灌溉现状及典型区域分析》载中国农村水利水电200906期)

“据农业部此前进行的全国污灌区调查显示:在约140万公顷的受调查污灌区中,遭受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%,其中轻度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,严重污染的占8.4%”。(焦建《污灌凶猛》)

污灌尚属“主动”污染,是可统计对象,而因水体污染所造成的事实上的“被动”污灌的影响,则可能更触目惊心:

“淡水资源污染波及全国。如果从淡水资源人均占有量上说,中国缺水主要是指北方区域的话,那么,淡水资源的污染却是一个具有全国性的问题。而且,越是丰水区和大城市,越是人口密集地区,往往污染越是严重。结果丰水区出现水质性缺水的现象。这是中国淡水资源更为严重的问题。最近,中国水利部门对全国约700条大中河流近10km的河段进行水质检测,结果是近1/2的河段受到污染,1/10的河段被严重污染,不少河水已失去使用价值。另据调查,目前全国有90%以上的城市水域,受到不同程度的污染;在部分流域和地区,水污染已从江河支流向干流延伸、从地表向地下渗透、从陆域向海域发展、从城市向农村蔓延、从东部向西部扩展。近年来中国废水、污水排放量以每年18亿t的速度增加,全国工业废水和生活污水每天的排放量近1.64亿t,其中约80%未经处理直接排入水域”(苗硕《中国淡水资源现状与保护措施探讨》)。

水利部发布的《中国水资源公报2000》指出,我国700多条、11.4万公里的河长中,Ⅰ- 类河长只占28.9%,Ⅲ类河长占29.8%,“人体不可触摸的”Ⅳ河长占16.1%,“丧失了使用价值的”Ⅴ类和劣Ⅴ类河长为25.2%

在水源被严重污染的情况下,无需政府大力推广,污灌事实上已成为无法回避的常态。

中国18亿亩的可耕地中,灌溉面积约7.4亿亩,其中到底多少属于纯污灌区,多少是清污混合灌区,多少是间歇污灌区,总面积是2.36亿亩还是5427万亩,数字已经不再重要,重要的是我们知道:污灌对耕地土壤已经事实上造成了严重污染。

污灌造成两大后果:一是食品污染,近年来多次被媒体报道的“镉大米事件”就是水体被污染,使农民赖以灌溉的水源被污染,从而产出的稻米也被污染的典型事例。二是地下水污染,国土资源部报告显示,2010年国土资源部和水利部联合对全国182个城市开展地下水水质监测工作。结果表明,在4110个水质监测点中,较差-极差级的监测点占57.2%(《全国六成城市遭污染 地下水危机倒逼治污市场加速启动》)。

 

二、污灌的标准

 

污灌是十九世纪末国外曾采用过的一种城市废水处理途径。在缺水地区,它已成为一种值得推荐的资源再利用方法。不过,值得注意的是,国外所有的污灌,都是以处理后的污水为对象。

世界上污水回用比例最高的是以色列,回用率高达70%,其污灌(农用)水质的立法最有代表性。以色列环境部2003年版的标准中,对无限制灌溉用的回用水规定了38项指标,其中:BOD 10TSS 10COD 10,汞0.002,铬0.1,铅 0.1,镉 0.01(单位mg/l,转引自欧盟文件Development of Tools and Guidelines for the Promotion of the Sustainable Urban Wastewater Treatment and Reuse in the Agricultural Production in the Mediterranean Countries, 2005)

我国早在1961年就出台过《污水灌溉农田卫生管理试行办法》。1985年农业部发布了《农田灌溉水质标准》(试行),并于1992年和2005年两次修订。92年版GB 5084-1992规定的检测指标是29项,其中BOD 80TSS 150COD 200,汞 0.001,铬0.1,铅 0.1,镉 0.005。现行版本GB 5084-2005的检测指标减少为16项,其中BOD 60TSS 80COD 150,汞 0.001,铬0.1,铅 0.2,镉 0.01

从重金属污染物看,我国标准似乎比以色列还严格,但实际上,真正能检测的指标(BODCODTSS)却极为宽松。正是由于这些指标的宽松,在对应的污水处理深度下,重金属污染物的大部分是无法从水中除去的。于是形成了我国污灌的一大特色:标准是有,但不可执行,或根本不执行,也从未有过有效的监管体系。污灌造成了事实上的大面积土壤污染。

现在轮到污泥了。究竟建立怎样的标准是安全的?有什么监测体系能确保新的污泥标准被不折不扣的执行呢?

 

三、环境立法的目标

 

业内有这样一种说法:标准就是游戏规则,参与制定处置标准,就能在今后的竞争中立于不败之地。

这句话从技术推销角度看也许是如此。比如现在我国的垃圾处理标准鼓励焚烧,于是国外所有的焚烧技术厂家都杀进了中国来分一杯羹。污泥标准鼓励土地利用,于是堆肥马上有“火”起来的迹象。不过,这种认识从环境角度看是有问题的,因为环境立法的终极目标不是设立准入门槛或发放污染物排放配额,而是要确保最起码的人民健康生活的环境质量。

就像所有的人学开车,首先要学交规。交规只是笼统地说不要超速,并列出不同公路等级的几个车速限值,开车人应随时根据路边的交通标志和路况调整车速,如果在闹市也以120公里/小时的最高车速开下去,那是一定要出事的。

环境标准也类似,一般会定出几个限值,这些限值有高低之分,需要结合具体适用条件来执行。制定农用污泥的最高污染物限值有没有意义呢?当然有意义。但是,这并不意味着污泥满足了该浓度限值,在规定的最高施用量和最长期限内就可以敞开施用了。终极的限制标准其实是来自污染物的归宿地——土壤的健康状况,也即土壤质量标准所确定的目标。

这就是环境立法中存在的所谓“行为责任”与“状态责任”的关系问题。

1984年城建部颁布了《GB4284-84农用污泥中污染物控制标准》,限定污泥施用的期限为20年,干基污泥施用量2000公斤/亩(30/公顷.年)。2009年,仍是住建部颁布了《CJ-T 309-2009 城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(以下简称CJ-T 309-2009),将污泥分为AB两级,分别对应食物链和非食物链,规定年累积施用量7.5/公顷,最高连续施用10年。

就污泥土地处置而言,城建部/住建部代表的是污泥产出方,是行为责任人,它的目标是要将污泥给出去,给到农用土地中去。而这里的“状态责任”人是谁呢?应该是农业部或国土资源部,因为农用土地如果被污染,应该是他们的责任。但迄今为止,农业部或国土部未参与制定和颁布任何有关污泥土地利用的标准。

不难看出,污泥农用标准的制定颁布本身,已显示存在“行为责任”与“状态责任”的矛盾。

如果随意倾倒污泥,造成了土壤污染,按照我国现行的执法原则,全部责任在实施倾倒的“行为责任”人一方。但是,事实上,环境健康和安全不是行为责任人能完全负责的,一旦污染,行为责任人顶多被罚款,极个别的可能还会蹲班房(如北京门头沟污泥倾倒案),但已造成的损害会持续(无法治理),而更大范围的环境损害仍会继续发生。2011年我国城镇污水处理能力已达1.36亿立方米/日,理论上每年应有3000-4000万吨污泥产出,以目前现有的处置项目和能力考虑,绝大部分实际上仍在非法弃置中,弃置到哪里当然根本无法统计。

其实,我国早在1995年就有了《土壤环境质量标准 GB1561895》,但大量土壤仍被严重污染,除了污灌外,还有矿区污染、石油污染、固体废弃物堆放污染(这其中就包括了污泥)、工业三废污染耕地,共计2000万公顷(2006年国家环保总局全国首次土壤污染状况调查数据)。显然,矿区、石油、工业、城镇废弃物污染的行为责任,是无法追溯到地矿部、石油部、化工部、冶金部、住建部这些部门头上,并让他们来买单的,换句话说,我国环境方面的立法如果仍以行为责任为对象,一个根本性的矛盾仍将难以解决:被弃置对象(土壤)的法律主体及其责任不明确。

在污泥处置方面,德国的立法有可资借鉴之处。1998317日颁布的《联邦土壤保护法》(Federal Soil Protection Act - BBodSchG of 17 March 1998),其管辖对象的第一条就是统筹管理《封闭物质循环和废弃物管理法》(Closed Substance Cycle and Waste Management Act)、《化肥法》(Fertilizer Act)及其附属条例,其中包括1992415日颁布的《污水厂污泥条例》(Sewage Sludge Ordinance)。

该法案规定,被污染土地的肇事者、土地所有者、占用者、继承者均须承担将被污染的土地无条件恢复并使其无害化的责任。它将环境保护/土壤保护的管理责任落实在“状态责任方”而非“行为责任方”,对于法规的可执行性有极为重要的意义。

在德国,污泥的土地利用只能在非常严格的监督下才能进行。法律明确规定了将执行的监督权授予第三方。污水厂污泥条例中,首先禁止施用混入工业污水的污泥,禁止施用未经处理的生污泥,也禁止对果园、菜园、永久性草场、森林用地、自然保护区、水源地、陡坡等施用污泥。可施用的污泥分为两档,一档是污染物浓度极低的污泥,只规定首次施用前需要检测污泥中的污染物浓度和每10年为期监测土壤健康状况,污泥指标为(单位mg/kg 干基):汞1,铬100,铅100,镉1.5。干基施用量为每三年每公顷5吨。另一档是污染物浓度较高的污泥,指标为:汞8,铬900,铅900,镉10。对此它特别明确规定,这种指标的污泥施用必须由第三方授权机构进行高频度的检测(每两个月至6个月,根据机构的要求进行)。

尤为重要的是,土壤保护法中规定了年度进入土壤的污染物最高限值,这也是判断土壤是否被污染的一个基准值。《联邦土壤保护和污染站点条例》(Federal Soil Protection and Contaminated Sites Ordinance, BBodSchV)5节规定,从各种途径(土、水、植物)向土壤输入污染物有一个上限,高于该值将被认为是对土壤构成污染(单位:克/公顷.年):汞1.5,铬300,铅400,镉6

如果仅比较污泥的污染物最高限值,人们可能会发现CJ-T 309-2009甚至比德国还严格(王海燕等《国内外污水处理厂污泥标准对比研究与建议》,载给水排水2010.10),但实际上,这种解读有失准确,因为它忽略了与此相关的另两个关键限值:年污染物输入量、污泥施用量。CJ-T 309-2009未规定污染物的输入量,仅规定了污泥的最高施用量和时间:7.5/公顷·年,最长连续十年。通过计算比较(见后),我们会发现,CJ-T 309-2009A级污泥标准,在污泥施用量上其实是德国的4.5倍,在污染物施用量方面分别是3.75倍(镉)和15倍(汞)。

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