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渤海与主要国际海湾水环境污染治理成效比较研究

于春艳 朱容娟 隋伟娜 许妍 梁斌 鲍晨光 马明辉

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渤海与主要国际海湾水环境污染治理成效比较研究

    作者简介: 于春艳(1980-),女,辽宁鞍山人,副研究员,博士,主要从事海洋生态环境战略与规划研究,E-mail:cyyu@nmemc.org.cn;
    通讯作者: 马明辉,男,研究员,E-mail:mhma@nmemc.org.cn
  • 基金项目: 国家重点研发计划课题(2018YFC1407603);国家环境保护近岸海域生态环境重点实验室开放基金项目(201808)
  • 中图分类号: X55

Comparative study on the effectiveness of water environmental pollution control between Bohai Sea and major international bays

  • 摘要: 自20世纪70年代开始,美国切萨皮克湾、欧洲波罗的海、日本濑户内海及东京湾开展了海洋环境污染治理,采取了一系列减少氮和磷向海洋输入的行动。经过30余年,上述海域总氮和总磷输入量明显减少,尤其是东京湾的总磷输入量减少70%以上。但是海水水质改善程度远低于减排幅度,切萨皮克湾水质达标率增幅仅为15%左右,日本濑户内海和东京湾的总氮、总磷浓度降幅仅为30%左右,波罗的海总体治理效果更差,水体中总氮和总磷的浓度未见明显减少。相比之下,我国渤海海域直排海污染源中氨氮、总氮及总磷入海量削减十分显著,尤其是“十三五”以来,削减幅度均在50%以上,其中氨氮削减超过90%,四类和劣四类海水水质面积在2012年达到峰值后持续降低,降幅近90%。可见,渤海氮、磷削减幅度和水质改善程度均远超上述几个国际主要半封闭海域,渤海综合治理攻坚战成效显著。
  • 图 1  1990-2018年切萨皮克湾氮和磷负荷量

    Figure 1.  Nitrogen and phosphorus loads in Chesapeake Bay from 1990 to 2018

    图 2  1985-2018年切萨皮克湾水质达标率

    Figure 2.  Water quality standards attainment of Chesapeake Bay from 1985 to 2018

    图 3  1900-2014年波罗的海氮和磷输入量

    Figure 3.  Nitrogen and phosphorus inputs in Baltic Sea from 1900 to 2014

    图 4  1970-2016年波罗的海部分区域总氮浓度

    Figure 4.  Total nitrogen concentrations in parts of Baltic Sea from 1970 to 2016

    图 5  1970-2016年波罗的海部分区域总磷浓度

    Figure 5.  Total phosphorus concentrations in parts of Baltic Sea from 1970 to 2016

    图 6  1979-2019年濑户内海氮和磷负荷量

    Figure 6.  Nitrogen and phosphorus loads in Seto Inland Sea from 1979 to 2019

    图 7  1973-2013年濑户内海水体中总氮和总磷浓度

    Figure 7.  Concentrations of total nitrogen and total phosphorus in Seto Inland Sea from 1973 to 2013

    图 8  1979-2014年东京湾氮和磷负荷量

    Figure 8.  Nitrogen and phosphorus loads in Tokyo Bay from 1979 to 2014

    图 9  1979-2011年东京湾水体中总氮和总磷浓度

    Figure 9.  Concentrations of total nitrogen and total phosphorus in Tokyo Bay from 1979 to 2011

    图 10  2006-2020年渤海海域氮和磷入海量

    Figure 10.  Nitrogen and phosphorus inputs into Bohai Sea from 2006 to 2020

    图 11  2001-2020年我国渤海四类和劣四类水质面积

    Figure 11.  The areas with water quality meeting and worse than Seawater Quality Standard Grade Ⅳ in Bohai Sea from 2001 to 2020

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-20
  • 录用日期:  2021-09-06
  • 刊出日期:  2021-12-20

渤海与主要国际海湾水环境污染治理成效比较研究

    作者简介:于春艳(1980-),女,辽宁鞍山人,副研究员,博士,主要从事海洋生态环境战略与规划研究,E-mail:cyyu@nmemc.org.cn
    通讯作者: 马明辉,男,研究员,E-mail:mhma@nmemc.org.cn
  • 国家海洋环境监测中心,辽宁 大连 116023
基金项目: 国家重点研发计划课题(2018YFC1407603);国家环境保护近岸海域生态环境重点实验室开放基金项目(201808)

摘要: 自20世纪70年代开始,美国切萨皮克湾、欧洲波罗的海、日本濑户内海及东京湾开展了海洋环境污染治理,采取了一系列减少氮和磷向海洋输入的行动。经过30余年,上述海域总氮和总磷输入量明显减少,尤其是东京湾的总磷输入量减少70%以上。但是海水水质改善程度远低于减排幅度,切萨皮克湾水质达标率增幅仅为15%左右,日本濑户内海和东京湾的总氮、总磷浓度降幅仅为30%左右,波罗的海总体治理效果更差,水体中总氮和总磷的浓度未见明显减少。相比之下,我国渤海海域直排海污染源中氨氮、总氮及总磷入海量削减十分显著,尤其是“十三五”以来,削减幅度均在50%以上,其中氨氮削减超过90%,四类和劣四类海水水质面积在2012年达到峰值后持续降低,降幅近90%。可见,渤海氮、磷削减幅度和水质改善程度均远超上述几个国际主要半封闭海域,渤海综合治理攻坚战成效显著。

English Abstract

    • 美国切萨皮克湾、欧洲波罗的海、日本濑户内海及东京湾等国际上污染较重的区域,与我国的渤海有着类似的自然属性,均为水交换能力弱的半封闭海域,具有海水交换时间长、自净能力差、环境容量低等特点。切萨皮克湾位于美国东海岸中部,属于溺谷型河口湾,全长311 km,宽5~40 km,湾区水域面积11000 km2,是美国面积最大的海湾[1-3]。波罗的海是欧洲水质污染较重的海域,面积420000 km2,250多条河流注入其中,是地球上最大的半咸水水域,四面几乎均被陆地环抱[4]。日本污染最严重、关注度最高的海域当属濑户内海和东京湾,这两个区域均为半封闭海域。其中,濑户内海位于日本本州、四国和九州之间,面积23000 km2,东西长450 km,南北宽15~55 km,仅有两个出口与太平洋相通;东京湾是日本关东地区的海湾,面积约1320 km2,仅有一小开口,由浦贺水道进入太平洋[2, 5-6]。我国渤海三面环陆,仅东面通过渤海海峡与黄海相连,是我国唯一半封闭型内海,面积约77000 km2[7-8]

    • 自20世纪70年代开始,美国先后出台了《清洁水法》《海岸带管理法》《海洋哺乳动物保护法》《海洋倾倒法》《濒危物种法》《石油污染法》等[9-10]。2010年,美国环境保护署(EPA)制定了切萨皮克湾最大日负荷总量(TMDL)计划,确定来自海湾管辖流域内氮、磷和泥沙主要来源的必要污染物减排,将排放限值设置为每年1.859亿磅氮、1250万磅磷和64.5亿磅泥沙[11-13]。近30年来(1990-2018年)的监测结果显示,美国切萨皮克湾氮和磷负荷量波动较大,TMDL计划实施后呈下降趋势,基本恢复到20世纪90年代水平,但2018年陡然升高,氮、磷削减效果并不稳定(图1[14]

      图  1  1990-2018年切萨皮克湾氮和磷负荷量

      Figure 1.  Nitrogen and phosphorus loads in Chesapeake Bay from 1990 to 2018

      切萨皮克湾水质采用溶解氧、透明度和叶绿素a三个指标进行评价,30多年来,其水质达标率有所增加,但增幅不大,从20世纪80年代的26%提升至目前的40%左右(图2[14-15]

      图  2  1985-2018年切萨皮克湾水质达标率

      Figure 2.  Water quality standards attainment of Chesapeake Bay from 1985 to 2018

    • 20世纪以来,波罗的海氮和磷的输入量明显增加,尤其是20世纪50年代至80年代,富营养化现象日趋严重,生态系统受到很大的威胁。波罗的海已从20世纪初贫营养的清水海变为如今严重的富营养化海洋环境,缔约国集水区陆源氮和磷的过度负荷是波罗的海富营养化的主要原因。为此,1974年,波罗的海周边七国签署了《赫尔辛基公约》,氮、磷的输入量在20世纪80年代达到顶峰后呈显著下降趋势。2007年,波罗的海所有沿海国家和欧洲共同体制定了《波罗的海行动计划(BSAP)》,减少氮和磷向海洋输入,最大允许排放量是每年大约60万吨氮和2.1万吨磷。30余年间(1980-2014年),波罗的海的氮和磷输入量均呈下降趋势,削减超过50%(图3[4, 16]

      图  3  1900-2014年波罗的海氮和磷输入量

      Figure 3.  Nitrogen and phosphorus inputs in Baltic Sea from 1900 to 2014

      自BSAP计划实施后,两次综合性质量评估结果显示,波罗的海总体治理效果并不理想,总氮和总磷的浓度未见明显减少(图4图5),几乎整个海域仍然受到富营养化的影响,缺氧区面积和无氧区面积仍呈增加趋势[4, 17-18]。在过去的110多年里,波罗的海缺氧区(氧浓度< 2 mg/L)的面积从5000 km2增加至大于60000 km2[19]

      图  4  1970-2016年波罗的海部分区域总氮浓度

      Figure 4.  Total nitrogen concentrations in parts of Baltic Sea from 1970 to 2016

      图  5  1970-2016年波罗的海部分区域总磷浓度

      Figure 5.  Total phosphorus concentrations in parts of Baltic Sea from 1970 to 2016

    • 自20世纪50年代以来,重工业和海运业迅猛发展的同时,日本濑户内海的海洋生态环境遭到前所未有的破坏,海水水质和底质严重污染,赤潮频发,海上溢油事故增多,在一些水域鱼类、贝类无法生存。到70年代,日本开始重视海洋环境的保护,强调以法治海,除了颁布实施《公有水面填埋法》《水质污染防治法》《海洋污染及海上灾害防治法》《环境影响评价法》《海岸带法》《环境基本法》等法规外,针对濑户内海治理,出台了一部专门的区域法律《濑户内海环境保护特别措施法》,分阶段制定各种入海污染物削减指标和措施[20-23]。自20世纪80年代以来,各类排放进入濑户内海的氮和磷均明显减少,40年间(1979-2019年),总氮负荷量削减40%左右,总磷完成了总量减半的目标(图6[24]

      图  6  1979-2019年濑户内海氮和磷负荷量

      Figure 6.  Nitrogen and phosphorus loads in Seto Inland Sea from 1979 to 2019

      日本濑户内海是国际上赤潮灾害治理最成功的海域,主要治理手段是削减陆源总氮、总磷、化学需氧量的入海总量。从多年海水水质的评价结果来看,总氮和总磷的浓度呈下降趋势,降幅均为30%左右(图7[2, 5]

      图  7  1973-2013年濑户内海水体中总氮和总磷浓度

      Figure 7.  Concentrations of total nitrogen and total phosphorus in Seto Inland Sea from 1973 to 2013

    • 以东京为中心的大都市商业圈——东京湾区,是世界三大经济湾区之一,东京湾区经济总量约占日本全国的1/3。随着经济的高速发展,环境问题日益严重,东京湾因开发活动进行大规模填海造地,工厂大量排污造成了水质严重污染,东京湾污染从1955年开始急剧增加,在20世纪70年代达到高峰。20世纪80年代以来,东京湾的陆源污染防治措施基本依赖国内法的完善与相关措施执行,另外,通过一系列污染防治项目来改善海水水质,提升治污能力,例如,1988年的蓝海项目,1994年的生态港项目,2004年的东京湾环境恢复计划中的明智利用项目,21世纪初开始的东京湾再生行动计划,等等[25-27]。35年间(1979-2014年),排入东京湾的总氮、总磷明显减少,总氮基本完成了总量减半的目标,总磷减少了70%左右(图8[28-29]

      图  8  1979-2014年东京湾氮和磷负荷量

      Figure 8.  Nitrogen and phosphorus loads in Tokyo Bay from 1979 to 2014

      日本东京湾底层缺氧现象较重,特别是东京港到横滨港近岸,大范围出现溶解氧低于2 mg/L的现象,海洋生物已无法存活[30]。从水质评价结果来看,与濑户内海相似,东京湾的总氮和总磷浓度呈下降趋势,降幅均为30%左右(图9[29]

      图  9  1979-2011年东京湾水体中总氮和总磷浓度

      Figure 9.  Concentrations of total nitrogen and total phosphorus in Tokyo Bay from 1979 to 2011

    • 自21世纪以来,我国为渤海环境污染治理制定和实施了若干项政策制度,如《渤海沿海资源管理行动计划》《渤海综合整治规划》《渤海碧海行动计划》《渤海环境管理战略》《渤海环境保护总体规划(2008-2020年)》《国家海洋局关于进一步加强渤海生态环境保护工作的意见》《关于率先在渤海等重点海域建立实施排污总量控制制度的意见》《渤海综合治理攻坚战行动计划》等[21, 31-32]。尤其是党的十八大以来,国家高度重视海洋事业发展和海洋生态环境保护,做出了一系列决策部署,将渤海综合治理列为打好污染防治攻坚战七场标志性重大战役之一,也是海洋领域污染防治攻坚战的首战场。生态环境部会同有关部门和环渤海三省一市,以海洋环境质量改善为核心,采取了“史上最严”围填海管控措施——渤海海域的围填海一律禁止,聚焦近岸海域水质优良比例达到73%左右、国控入海河流劣Ⅴ类水体明显减少、完成入海排污口“查、测、溯、治”等主要目标任务,开展了一系列政策制度的制定和工程措施的实施。

      2006年,我国开始对渤海直排海污染源中氨氮和总磷的入海量进行监测,结果表明,氨氮和总磷的入海量呈现波动下降趋势,近15年来,氨氮削减98%,总磷削减92%;2016年开始对总氮入海量进行监测。其中,“十三五”期间,氨氮、总氮和总磷入海量削减比例分别为93%、59%和76%(图10[33-36]

      图  10  2006-2020年渤海海域氮和磷入海量

      Figure 10.  Nitrogen and phosphorus inputs into Bohai Sea from 2006 to 2020

      多年来,《中国海洋生态环境状况公报》对我国海水水质的评价一直采用面积法,参评因子为无机氮、活性磷酸盐、石油类和化学需氧量四项指标。2001-2012年,渤海四类和劣四类水质面积呈现波动上升趋势,2012年达到污染峰值,之后海水环境质量呈现持续向好态势,降幅近90%,尤其是渤海综合治理攻坚战实施后,水质改善幅度更大,2020年已基本恢复到21世纪初水平(图11[36-38]

      图  11  2001-2020年我国渤海四类和劣四类水质面积

      Figure 11.  The areas with water quality meeting and worse than Seawater Quality Standard Grade Ⅳ in Bohai Sea from 2001 to 2020

    • 《濑户内海环境保护特别措施法》与各项基本计划、府县规划等相互配合,形成了一种自上而下、由点到面的海洋环境综合整治措施体系。我国渤海与濑户内海有相同的地理属性,在这种特殊的区域,计划或规划等虽然重要,但代替不了法律的基础与核心地位。虽然我国制定了专门针对海洋环境的《海洋环境保护法》,但其作为一般法代替不了特殊区域法强有力的针对性和有效性,无法有效解决渤海自净能力差、更新周期长、环境容量低等自然属性所带来的治理困难。建立渤海等内海与内湾的区域环境保护法律体系,全面推进依法治海,以特殊的区域性法律与一般的国家立法配套结合进行综合整治,可以减少损失、少走弯路。

    • 氮、磷是表征水环境质量的重要指标,海水中的氮、磷以不同形态存在,一定条件下可以相互转化。因此,仅以一种或部分形态的氮或磷进行水质评价不能完全反应水环境质量状况。我国现行的《海水水质标准》(GB 3097-1997)中仅包括无机氮和活性磷酸盐,缺少总氮、总磷的标准限值。为了更好地与欧盟、日本等国家海水中总氮、总磷浓度进行比较,迫切需要制定总氮、总磷的评价标准,建议在渤海区域试点开展总氮、总磷评价标准的制定工作。

    • 渤海芦苇、碱蓬湿地生境丧失与功能退化,渔业资源衰退,生物多样性水平下降,黄河口互花米草入侵等问题严重。已开展的生态修复对象、规模有限,实现生态系统质量和稳定性改善提升的系统修复、综合治理任务依然艰巨。下一步应因地制宜开展黄河口、辽河口、滦河口等河口湿地保护修复,恢复滨海湿地生境与自然岸线,修复受损湿地植被。增加海洋生态要素的监测,特别是区域标志性物种和珍稀濒危物种等。

    • 从严管控渤海海域海上油气勘探开发、核电等涉海重大工程环境风险,深入开展溢油、危化品泄漏、核电站等环境风险源排查及风险评估工作,合理布局突发事故应急物资储备。健全完善突发海洋环境事件的应急响应预案,加强应急响应基础能力建设。做好地震、核泄漏、溢油等灾害叠加的巨灾风险评估工作,防止因突发巨灾导致的环境重大损害和倒退,确保渤海生态环境持续改善的良好势头。

    • 上述几个污染较重的国际知名海湾的治理经验表明,一方面,这些海湾走的都是先污染后整治的道路,不仅耗资巨大、损失严重,而且水质改善具有滞后性、周期长等特点,为我国及早进行渤海等重点海域环境治理提出了警示和教训;另一方面,渤海污染成功整治的现实让我们看到了治理的希望。2012-2020年我国渤海水质改善幅度超过了1985-2018年切萨皮克湾、1970-2016年波罗的海、1973-2013年濑户内海、1979-2011年东京湾等半封闭海域,渤海综合治理攻坚战成效显著。渤海综合治理攻坚战是海洋领域污染防治攻坚战的首战,以海洋环境质量改善为核心,河海共治“消劣行动”从渤海先启,入海排污口排查整治从渤海先试,围填海严格管控从渤海先行。渤海污染治理的成功经验,能够更好地为“十四五”期间深入打好渤海、长江口-杭州湾、珠江口邻近海域等重点海域污染防治攻坚战提供助力,对我国探索海洋生态环境治理新机制、新模式具有重要意义。

参考文献 (38)

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