王一雯，譚志海，廖 冰，黃 遒

(西安工程大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,陜西 西安 710048)

0 引 言

生態(tài)足跡(Ecological Footprint) 能夠清晰地對資源的利用或消耗情況進行核算[1].在許多國家地區(qū)已廣泛應(yīng)用到國民經(jīng)濟、行業(yè)和水資源管理等領(lǐng)域.其中有關(guān)自資源或能源生態(tài)足跡方面研究取得了較多成果[2-3].隨著城市發(fā)展,環(huán)境污染問題日益突出,傳統(tǒng)生態(tài)足跡對廢棄物吸納考慮不足,將諸如環(huán)境污染等非生物生產(chǎn)性產(chǎn)品和服務(wù)納入到生態(tài)足跡綜合評估中,從而對于衡量人類活動與生態(tài)系統(tǒng)之間的作用力產(chǎn)生影響[4-5].

本文針對現(xiàn)實水污染情況,通過分析歷年水污染排放量及水資源生產(chǎn)能力,對西安市2009—2015年人類活動對水環(huán)境產(chǎn)生的壓力進行評估．為西安市水污染治理與管理提供科學(xué)依據(jù).

1 區(qū)域概況與數(shù)據(jù)計算

1.1 環(huán)境概況

西安市地處陜西關(guān)中平原,年平均降水量613.7 mm,年平均濕度69.9%.西安市河流眾多,境內(nèi)有渭河、溺河、澇河等54條較大河流,地表水資源量為21.78×109m3,地下水資源量為17.27×109m3.根據(jù)2015西安市環(huán)境狀況公報[6]可知,2015年西安市13條河流30個斷面中,有12個斷面為超V類,僅有3個斷面為Ⅱ類水質(zhì),污染較為嚴(yán)重,河水中污染物濃度已超過其功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn),水環(huán)境功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)率為56.7%.目前,西安市城區(qū)及郊區(qū)地下水污染面積超過470 km2,其中重污染面積己達130 km2.

1.2 計算方法

水污染足跡包括生活用水、生產(chǎn)用水、農(nóng)業(yè)用水、其它用水[7-9].針對西安市水污染生態(tài)足跡問題,選取化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、總磷、總氮等參數(shù)[10],分別對水污染足跡,水污染環(huán)境承載力及萬元GDP水污染足跡進行計算和分析.

1.2.1 水污染足跡計算EFwaw=N·efwaw=N·aw·aaj=aw·(Awaw/Pw),Awaw=(Ci/Cai-1)·Qi,Pw=Q/A.式中：EFwaw為水污染生態(tài)足跡;N為總的人口數(shù);Awaw為污染稀釋凈化需水量(×104m3);Pw為水資源平均生產(chǎn)能力(m3/hm2);Ci為排放污水中第I中污染物質(zhì)量濃度(mg/L);Qi為未達標(biāo)廢水排放量(×104m3);Cai為達到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的第I種污染物質(zhì)量濃度(mg/L);Aw為均衡因子;Aaj為人均水域面積;Q為水域總?cè)萘?A為水域面積.

1.2.2 水污染承載力計算 水污染承載力是地區(qū)水體污染的處理凈化能力能夠維系和支撐的人口、經(jīng)濟和環(huán)境規(guī)?？偭?根據(jù)世界環(huán)境與發(fā)展委員會的建議,承載力應(yīng)扣除12%面積用于生物多樣性保護及生態(tài)補償[11].

EC=aw·γw·Q/Pw.

式中：Q為水資源總量;Pw為水資源平均生產(chǎn)力;γw為生態(tài)承載力;aw為均衡因子.

衡量一個地區(qū)水生態(tài)可持續(xù)狀況,通常采用水生態(tài)赤字和水生態(tài)盈余.將一個地區(qū)或國家產(chǎn)生的水生態(tài)足跡同自己所擁有的水生態(tài)承載力相比較,就會產(chǎn)生水生態(tài)赤字和水生態(tài)盈余.水生態(tài)計算方法為

ED=EC-EF

式中:ED為水生態(tài)赤字;EF為生態(tài)足跡;EC為環(huán)境承載力.

EP=EF/EC.

式中：EP為水污染生態(tài)壓力指數(shù)

萬元GDP水資源生態(tài)足跡=EF/GDP.

2 水污染生態(tài)足跡分析

根據(jù)西安市各年份統(tǒng)計年鑒分析得到水污染各項指標(biāo)，見圖1.從水污染生態(tài)足跡看,2009—2015年呈逐漸增高的變化趨勢(290.8×108m2～468.4×108m2)[12-15],其中在2015年達到最高值468.4×108m2,增幅56.23%,這是由于人口數(shù)量逐漸增大,人民生活水平的提高,工業(yè)及生活廢水的排量逐漸增高所引起的．從水污染生態(tài)承載力看,2009—2015年呈逐漸增大的趨勢(10.1×108～26.3×108m2)其中在2015年達到最大值為26.3×104m2.增幅達160.20%,這與西安市近年大力新建、改建污水處理廠以及加強河流水污染治理密不可分.2009—2011年水污染生態(tài)赤字呈上升趨勢,而2011—2015年呈下降趨勢,說明西安市近幾年在推行水資源節(jié)能降耗以及循環(huán)利用等政策起到較好效果,西安市水資源的可持續(xù)利用有所改觀.

圖 1 2009—2015年西安市水污染各項指標(biāo)對比Fig.1 Comparison of water pollution indexes in Xi′an during 2009—2015

3 人均水污染足跡和萬元GDP水污染足跡

萬元GDP 水資源生態(tài)足跡的大小反映了水資源的利用效率,數(shù)值越大,說明水資源的利用率越低,數(shù)值越小,說明水資源的利用率越高.同理,萬元GDP水污染足跡是指每生產(chǎn)1萬元的GDP產(chǎn)生的水污染足跡,這個指標(biāo)可以反映區(qū)域國民經(jīng)濟增長方式,數(shù)值越大,說明經(jīng)濟增長模式投入高、消耗高、排放高、污染高;數(shù)值越低,說明經(jīng)濟增長方式是高效節(jié)能、綠色環(huán)?？沙掷m(xù)的.

3.1 計算結(jié)果

西安人均水污染各項指標(biāo)對比如圖2所示.從圖2可以看出，人均水污染承載力從2009年的0.011 2×104m2增長到2015年的0.030 3×104m2,增幅達170.53%,人均生態(tài)赤字從2009年的0.334×104m2上升到0.509×104m2,增幅達52%.這是由于污水處理廠的新建、改建以及2011年后人口凈流入減緩所導(dǎo)致.

表1 2015年西安、北京、上海人均水污染足跡和萬元GDP水污染足跡

Table 1 In 2015, the footprint of water pollution in Xi′an, Beijing and Shanghai and the water pollution footprint of 10,000 yuan of GDP

項目地域人均水污染足跡/×104m2萬元GDP水污染足跡/×104m2西安053901220北京067300852上海053300633

從2009—2015年萬元GDP污染足跡分別為0.107×104m2，0.0967×104m2，0.118×104m2，0.102×104m2，0.107×104m2，0.116×104m2，0.122×104m2.2009年到2015年萬元GDP水污染足跡穩(wěn)定在0.1×104m2區(qū)間.說明西安市GDP的增長并不是依靠水資源高消耗行業(yè),證明了西安市以旅游業(yè)、服務(wù)業(yè)等低消耗水資源為主思路的正確性.西安市2009—2015年旅游業(yè)及服務(wù)業(yè)生產(chǎn)總值如圖3所示.

圖2 西安人均水污染各項指標(biāo)對比 圖3 西安市2009—2015年旅游業(yè)及服務(wù)業(yè)生產(chǎn)總值 Fig.2 Comparison of indexes of water pollution per capita in Xi′an Fig.3 GDP of tourism and services in Xi′an from 2009 to 2015

3.2 與北京、上海對比

據(jù)2015年全國統(tǒng)計年鑒可得,見表1.2015年西安萬元GDP水污染足跡(0.122×104m2)萬元與北京、上海比較,西安萬元GDP水污染足跡明顯偏高,說明西安水污染較之更為嚴(yán)重,工農(nóng)業(yè)水資源利用率低.盡管西安市污染治理和節(jié)能減排工作已經(jīng)卓有成效,但隨著人口總量和人民物質(zhì)生活水平的不斷提高,西安市水污染足跡和環(huán)境赤字仍然在不斷增大, 2015年西安人均水污染足跡(0.539×104m2)與北京(0.673×104m2)和上海(0.533×104m2)處于同一水平,但萬元GDP污染足跡值卻分別高出北京、上海43.19%和92.73%.這說明西安市經(jīng)濟的發(fā)展模式仍未發(fā)生較大改變,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)并未徹底改革,西安市的經(jīng)濟仍然是以高污染、低效率的代價而增長．

4 結(jié) 論

(1) 2009—2015年西安市水污染足跡呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢,水污染足跡從2 90.8×108m2上升到468.4×108m2,增幅61.07%;水污染承載力從10.1×108m2增長到26.3×108m2,增幅160.20%.

(2) 人均水污染足跡從0.345×104m2上升到0.539×104m2,增幅56.23%,人均水污染承載力從0.011 2×104m2增長到0.030 3×104m2,增幅達170.53%,但人均環(huán)境赤字仍然從0.333×104m2上升到0.493×104m2,增幅48%.

(3) 2009年到2015年間西安萬元GDP水污染足跡為0.122 0×104m2.高于北京(0.085 2×104m2)和上海(0.063 3×104m2).

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