对地表水环境质量标准中水温的探讨样本

对《地表水环境质量原则》中水温探讨毛兴华（上海市水文总站，上海，32）摘要：水体热污染是近几年水环境一种突出问题。本文结合工作实际，在对《地表水环境质量原则（GB3838-）》中水温规定进行进一步探讨后以为，由于原则没有对温升和温降基准，以及温升和温降超标范畴做出明确阐明，原则在实际应用中存在不够严密和可操作性不强问题，解决这些问题在客观上也有很大困难。要彻底解决这些问题，需要引入水环境热容量概念，从热排放总量控制角度对水体热污染进行治理。在既有技术条件下，可以借鉴其她关于原则，就温升和温降超标范畴做出明确规定，以使得原则可操作性更强，更易于实际应用。核心词：水温评价原则探讨概述由原国家环保总局和国家质量监督检查检疫总局联合发布《地表水环境质量原则（GB3838-）》[1]（简称《原则》）于4月28日发布并于6月1日开始实行。该原则实行，对于国内水资源科学运用和合理规划，保护水环境、水生态，保障经济社会健康发展，保障人民群众安全用水等发挥了十分重要作用。随着国内经济发展，用电负荷增长迅速，大小规模火电厂被立项、建设，加上近几年一项新兴制冷技术即江水源热泵技术运用，使越来越大量热负荷被排放到水体中，导致水体热污染。由温排水引起水体热污染在近几年水环境问题中显得很突出。热污染可以导致水体理化性质重大变化，水温升高使水体溶解氧下降，非离子氨含量升高[2,3]，尚有也许使总磷、总氮浓度偏高[4]，这都会使水质变差。热污染与其她水环境污染因素共同作用，导致水体生态系统失衡，导致有益物种减少和有害物种过度繁殖，甚至导致某些物种灭绝[5]。热污染还会使制冷设备运营效率下降，使能耗增大，增长生产成本。存在问题关于水温，《原则》中是这样规定：“人为导致环境水温变化应限制在：周平均最大温升≤1℃，周平均最大温降≤2℃”。依照近年水资源论证、水环境评价经历，笔者以为本规定尚有值得商榷之处。在实际应用中，本规定也许存在着提法不够严密，操作有困难问题。详细体当前如下两个方面。评价基准关于水温变化，《原则》中没有规定是以什么样水温作为基准来判断水温升高或者减少与否超过限值，这样就存在判断不够精确问题。由于对水温基准缺少明确规定，在实际应用中，对基准选取比较随意。大多数做法是以温排水受纳水体现状水温作为基准值来评判温升与否超标。但这也同步带来一种问题，即对于水体温升累积效应无法做出有效判断。这一问题在关于研究中已提出过[6]。例如，一座火电厂向一条河道排放冷却水，温排水引起该河道水温升高0.8℃，按照《原则》规定是符合规定。如果日后又有另一项工程也向该河道排放温排水，其引起河道水温升高为0.7℃，虽然两项工程所引起水温升高都在容许范畴内，但很显然，这两项工程引起水温累积升高已经超过了《原则》规定限值。这种状况浮现，就是由于判断基准不明确所引起。超标范畴《原则》对“人为导致环境水温变化”即超过限值范畴没有做出阐明。这样就会存在对温升超标严重性判断上缺少客观根据。从理论上讲，只要温排水温度与受纳水体温度相差超过1℃，就会存在一种混合区，在这个混合区，水温变化将超过1℃。按照《原则》规定，这就属于超标了。如果是这样话，可以断定大某些有温排水项目将不符合规定，不能立项建设。但事实上，如果温升超标水域占受纳水体比例很小，温升也不会对整个水体产生明显环境和生态效应，不会有多大负面影响。这就引出一种问题，即水温升高超过1℃范畴不超过多少，才是水环境和水生态所能容许？解决思路关于评价基准与其她指标相比，水温指标是一种比较特殊项目。其她指标都以含量为零作为判断水质优劣最后基准，而对于水温来讲，不存在一种类似于“零”含量这样基准来判断水质之优劣，而只能以水温相对变化来判断与否超标。此外，在自然状态下，天然水体水温也在发生变化。以上海市苏州河为例，依照苏州河闸桥站水温监测成果，其水温月平均值8月和1月相差23.7℃，月内水温变化极差也在6℃左右（见表1）。从黄浦江黄浦公园站水温监测成果来看，也有相似特性（表2）。对于天然水体这样大水温变化幅度，规定温排水周平均最大温升不超过1℃，这种规定太过于严格，表1苏州河闸桥站水温特性值表（℃）1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月平均6.89.111.616.422.125.630.030.425.620.616.711.7最大8.812.813.819.425.627.731.632.229.325.019.814.6最小3.46.09.213.218.823.827.028.224.218.212.55.6极差5.46.84.66.26.83.94.64.05.16.87.39.0原则偏差1.722.321.311.931.871.131.271.111.271.352.132.26表2黄浦公园历年各月平均水温（℃）月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月平均水温6.06.710.215.621.225.429.330.327.321.916.19.4水温作为一种物理指标，事实上对人体健康及安全等并无直接危害，其环境效应重要体当前现个方面：一是水温变化对水生生物生长和发育存在着加速或抑制作用，激烈变化甚至导致死亡，而从既有研究来看，绝大某些水生生物均有一种比较宽温度适应范畴；二是水温对其她水质指标环境效应有协同作用，例如在其她水质指标含量不变状况下，水温升高或者减少，也许会导致某些环境灾害现象发生。依照水温这种环境效应特点，笔者以为，和设立某个温升值作为温排水排放与否达标相比，通过引入水环境热容量概念也许会更彻底地解决这个问题。水环境热容量从水环境容量大概念引申而来，它是指水体环境在一定功能规定、设计水文条件和水质目的下，所容许水体温度范畴，即容许水体最低温度和最高温度。拟定了水体容许温度范畴，那么只要温排水引起水温升高不超过这个范畴，都是可以容许。一旦超过这个范畴，阐明水环境热容量已经达到饱和，不容许再有新热负荷加入，否则会引起一系列环境问题。水环境热容量是以环境目的和水体稀释自净规律为根据。一切与环境目的和水体稀释自净规律关于因素，如水环境质量原则、水体自然背景值、水量及其随时间变化、水环境物理、化学、生物学及水力学特性，以及排污点位置和方式等均能影响水环境热容量。由于水温所引起环境效应最重要体现为生态效应，以及与其他水质指标协同效应，因而在拟定一种地区水环境热容量也即水体容许温度范畴时，必要要考虑两个方面问题：①水温变化不能导致原有水生生态系统破坏，更不能导致重要物种灭亡；②水温变化不能导致有害物种过度繁殖而产生灾害性环境问题，如不能引起赤潮和蓝藻暴发等问题。依照有关研究，水温与气温存在着密切有关关系，其有关系数可以达到0.99左右[7]，而水生态系统是在水生生物与水温条件长期适应过程中形成一种平衡系统，具备很强地区性。由于国内幅员辽阔，每个地方水环境热容量必定有很大差别，很难定出统一原则。但笔者以为，可以依照国内气候区划分，相应地进行水环境分区划分，并按照划分出来水环境分区，分析每个分区内水环境及水生态系统特点，并依照河流水文特性和水体受污染状况，以及本地也许发生水污染灾害类型，运用数学模型等技术，拟定每个分区水环境热容量，也即每个分区水环境容许最高水温和最低水温。在这方面，关于学者已经作过某些研究，如汪锡钧,吴定安等对几种淡水鱼温度基准值作了较全面研究，以为太湖大银鱼最大体死高温为38.6℃，上海草鱼最大体死高温为39.4℃[8]。JiangL.F研究了热冲击对鱼类影响[9]，陈全震等对鱼类热忍耐温度研究作了全面考察[10]。这些研究为区域水环境热容量拟定提供了重要参照。正如废污水污染物排放浓度控制并不能从主线上达到治理污染目，需要引入总量控制治污思路同样，引入水环境热容量思想，也是一种总量控制水体热污染治理办法，是解决问题主线关于超标范畴引入水环境热容量思想，对水体热污染进行治理和控制，虽然是解决问题主线途径，但在既有技术水平和条件下，要比较合理地拟定区域水环境热容量，客观上也存在着很大困难，需要通过大量基本研究，才有也许实现。就当前《原则》中对水体温升规定，如果要采纳，笔者以为也有必要对周平均最大温升和周平均最大温降空间范畴作出规定，否则如前所述，在实际使用中就会存在困难。从水体形态来划分，普通可以分为线状水体和面状水体，前者重要指河流，狭窄山沟湖泊等，后者如普通湖泊、海洋等。由于温排水在线状水体中扩散基本呈一维运动，在面状水体中扩散属于二维运动，有时甚至要考虑三维状况。因而，对于线状水体，可以考虑温排水向上下游纵向扩散长度作为水体周平均最大温升或温降容许范畴，而对于面状水体，可以考虑温排水扩散面积作为周平均最大温升或温降容许范畴。固然，究竟应当采用扩散长度，还是扩散面积，并不是截然能分开，需要视详细状况而定。例如对于一条河面比较宽阔河流，温排水横向扩散比较明显，不可以忽视，这时就需要同步考虑纵向和横向扩散距离。至于1℃温升影响空间范畴究竟应当多大才适当，从当前国内外关于原则来看，都没有提出明确说法。依照《污水海洋处置工程污染控制原则（GB18486-）》[11]中对污水混合区规定，混合区面积约占海域面积0.5%，笔者以为这个规定可以借鉴到这里。即对于温排水而言，水体最大温升不超过1℃范畴不超过面状水体水面积0.5%，温排水向线状水体排放时，最大温升不超过1℃纵向范畴不超过线状水体长度7.0此外，对于河流等线状水体，假设不考虑水体与大气热量互换，设河流流量为q1，温排水流量为q2，温排水与河流温差为⊿t，并且假定两者可以充分混合，则如果规定周平均最大温升不超过1℃温排水排入受纳河流后，绝大多数呈带状向上下游扩散，两者不也许完全混合，此外出于对鱼类洄游通道等保护，对于大某些河流来讲，上式以不大于0.5较为适当。以上海吴泾二发电燃气电厂工程为例，该工程向黄浦江取水作为冷却用水，年取水量为1.764亿m3，相称于取水流量5.59m3/s，冷却水最后仍排放到黄浦江，机组夏季排水温升为9.0℃，冬季排水温升为12.0℃。在黄浦江近年平均径流量330m3/s条件下，依照上式粗略计算，夏季约为0.15，冬季约为0.20结语热污染作为当前水环境问题一种重要方面，越来越引起人们注重，而其评判原则严密性和可操作性就显得特别重要。《原则》在对水体温升（降）评判严密性和可操作性上，存在着一定局限性，要彻底解决这些问题，需要引入水环境热容量概念，对水体热污染进行控制和治理，这方面需要做大量基本研究。在当前既有条件下，就原则应用问题，仍存在如何限制水体温升空间范畴问题。由于大多数水质原则对水温规定都不是特别详细，只能借鉴有关原则如《污水海洋处置工程污染控制原则（GB18486-）》中对混合区规定，笔者以为，把这个规定经适度修改后，应用到GB3838-中是可行。参照文献GB3838-.地表水环境质量原则[S].北京:中华人民共和国环境科学出版社,盛连喜,孙刚.电厂热排水对水生生态系统影响[J].农业环保,,19(6):330~331孙艳涛,王惠民,吴修锋.温排水对水体生态环境影响分析及解决[J].水资源保护,,24(2):70~72胡国强.水体热污染[J].环境导报,1989,(3):27-28吴健,黄沈发,杨泽生.热排放对水生生态系统影响及其缓和对策[J].环境科学与技术,,29(增):127~129贺益英.对大水域电厂群温排水环境热影响研究结识[J].水利水电科技进展,,28(4):27~29,94许桂水,王东方,陈铁帅.水温及其预报办法初探[J].工程数学,,18(1):17~22汪锡钧,吴定安.几种重要淡水鱼类温度基准值研究[J].水产学报,1994,18(2):93~100GB18486-.污水海洋处置工程污染控制原则[S].北京:中华人民共和国环境科学出版社,JiangLF.Effectsofthermalshockonfishes[J].JFishSciChina,,7(2):77-81.陈全震等.鱼类热忍耐温度研究进展[J].水产学报,,28(5):562~567作者简介：毛兴华，男，汉族，1973年4月生，籍贯甘肃民乐，工程师，研究生，重要从事水文水资源调查与评价，建设项目水资源论证与GIS应用开发工作联系方式：上海市徐汇区龙华西路241号，上海市水文总站信息科，邮编：32联系电话：E-mail：DiscussionofWaterTemperatureIndexinGB3838-StandardMaoXinghua(ShanghaiHydrologicalAdministration，Shanghai，32，China)Abstract：Thethermalpollutionofwaterenvironmentisprominentinrecentyears.Withactualworkandbasedonin-depthdiscussionaboutwatertemperatureindexinEnvironmentalQualityStandardforSurfaceWater(GB3838-)，thispaperconsidersthatthestandardisnotrigidandexercisableenough.Andthereasonisthat