發布時間：2021-10-23所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：美國是海陸協同治理的先行者，其流域和近海一體化綜合治理經驗對我國具有借鑒價值。文章從政策法規、TMDL計劃、監測評估和典型案例等方面，梳理了美國流域和近海綜合治理進程、趨勢和經驗。基于此，提出完善我國流域和近海綜合治理的對策建議：(1)加強
摘要：美國是海陸協同治理的先行者，其流域和近海一體化綜合治理經驗對我國具有借鑒價值。文章從政策法規、TMDL計劃、監測評估和典型案例等方面，梳理了美國流域和近海綜合治理進程、趨勢和經驗。基于此，提出完善我國流域和近海綜合治理的對策建議：(1)加強污染物總量控制技術支撐體系建設;(2)提升污水處理廠等環境基礎設施水平;(3)健全排污許可證制度;(4)建立和完善水質交易制度;(5)加大非點源污染治理力度。
關鍵詞：污染物總量控制;水質交易;最佳管理實踐;切薩皮克灣;美國
0引言
要實現流域和近海環境質量的根本改善，需要從污染物源頭治理、污水處理系統升級改造，以及流域和近海水污染治理、水生態修復等方面協同發力。近年來我國開展了水污染防治行動計劃、山水林田湖草沙生態保護修復工程、藍色海灣工程，以及以渤海為代表的近海綜合治理攻堅戰行動計劃等，取得了積極成效，但長期以來流域和近海環境污染及生態破壞等累積問題依然突出，沿海地區依然是我國開發與保護矛盾最集中的區域之一[1]。“十四五”規劃明確提出探索建立沿海、流域、海域協同一體的綜合治理體系，構建流域、河口、近岸海域污染防治聯動機制[2]，陸海協同治理成為“十四五”時期重點探索推進的新方向。
美國是陸海協同綜合治理的先行者，并逐步實現以重要海灣參照環境要素的環境容量為基礎[3]，對陸海緊密關聯的流域和近海的高效、精準化綜合治理。本文系統梳理了美國流域和近海綜合治理的法律法規及其完善歷程、TMDL計劃、監測評估和典型案例，以期為我國陸海協同治理提供參考和借鑒。
1逐步完善相關領域法律法規建設
美國憑借直面太平洋和大西洋的區位優勢，于20世紀初率先完成了工業化和城鎮化，然而伴隨其快速的粗放式發展而來的是其流域和近海環境污染和生態破壞，為此美國不斷強化相關法律法規建設，從各類污染物排放管理、陸海管理、污染物排放總量管理和水質交易等方面不斷完善政策法律體系。
點源污染治理方面。1948年，美國頒布實施《水污染控制條例》[4]，在1956年和1961年兩次修訂后將氨氮納入污染物排放管理，然而并未因此改變水質惡化的趨勢。20世紀60年代至70年代，美國立法行動加快，逐步形成了較為完善的環境政策框架[5]。1969年頒布了《國家環境政策法》，使環境管理權力開始從分散到集中。1972年頒布實施了《清潔水法》，在控制氨氮排放的基礎上開始控制總氮，并規定圍填海、水利工程、采礦項目等的疏浚物、廢棄物排入地表水必須獲得許可證，排放前需采取措施避免對水體造成污染，要將潛在影響減至最低，并為其他不可避免的影響進行生態補償[6]。1976年6月，美國環保署(EPA)頒布了優先監測的65類129種污染物名單，列入《清潔水法》修正案，要求各州按照優先的水體監測方案實施業務化監測。1977年《清潔水法》修正案確立了國家污染物排放消除系統(NPDES)[7-8]，要求每個點源污染排放到地表水必須獲得排污許可證，規定地下水排污的權力屬于各州(由于地下水排污監管難度較大，各州可自主決定是否實施地下水排污權許可)，頒發排污許可證可基于技術、水質和健康等三類通用標準。
面源污染治理方面。《清潔水法》要求各州對水質不達標的水體實施日最大負荷總量計劃(TotalMaximumDailyLoads,TMDL)，要求制定和實施各類廢棄物處理規劃，并提出非點源污染治理。1983年，正式立法實施以水質限制為基礎的污染物排放總量控制。1987年，《清潔水法》修正案劃分了點源和面源兩類污染類型，要求必須同時控制兩類污染，鼓勵各州實施“最佳管理實踐”措施(BMPs)[9]，改變土地利用方式，減少農業面源污染。1972年，《海岸帶管理法》修正案增加了應對海岸帶農業面源污染的規定，初步制定海岸帶非點源污染控制機制。1990年，《海岸帶管理法重新授權與修正案》要求各州必須制定科學的海岸帶污染治理方案和具體的污染治理管理措施，由環保署(EPA)和國家海洋與大氣管理局(NOAA)聯合制定近岸污染治理法案。1993年，《沿海地區面源污染管理措施指南》明確規定了海岸帶地區水污染管理辦法，強化了各州政府環境治理和保護的聯系。《清潔水法》授權EPA執行面源污染管理計劃，EPA相繼頒布了《農業非點源污染控制管理措施》(2003年)、《林業非點源污染控制管理措施》(2005年)、《城市非點源污染控制管理措施》(2005年)、《水文變化引起的非點源污染控制管理措施》(2006年)等，都強調加強農業面源污染防治、流域治理的方法和最佳管理實踐，尤其是《農業非點源污染控制管理措施》中針對農藥和施肥管理、灌溉、畜禽養殖、土壤侵蝕和淤泥控制等方面提出具體措施要求，專章提供了污染物負荷流域模型等評估技術方法。
污染物減排環境經濟政策方面。水質交易是美國水污染總量控制的主導政策，EPA通過NPDES許可支持和實施水質交易。水質交易的實施受到《清潔水法》(CWA)和NPDES實施法規的現有要求約束，這些CWA法規和規定包含具有法律約束力的要求[10]。2003年1月，EPA發布了《最終水質交易政策》，為點源和非點源排污權交易提供了法律基礎，該政策不是監管規則，但是為水質交易計劃設定了目標和指南，規范化地推進了全國范圍內的水質交易工作。NPDES計劃是美國水質法規的核心內容，它設定了污染物排放到地表水中時必須滿足的數量和技術排放標準[10]。2004年11月EPA發布《水質交易評價手冊》，2006年EPA下屬水辦公室(EPAOW)與農業部自然資源保護局簽署《伙伴協議》，EPAOW為點源與非點源水質信用交易提供財政支持、業務培訓和指導。2007年，EPA發布了《國家污染物排放消除系統水質交易許可證編寫者工具包》，這是美國首部關于設計和實施水質交易項目的工具包手冊。該手冊將NPDES水質交易條款納入排污許可證規定中，從而提升了全國范圍內所有水質交易項目的規范化和標準化水平。水質交易計劃必須與《水質交易政策》和《國家污染物排放消除系統水質交易許可證編寫者工具包》保持一致[11]。2008年發布的《水質交易評價最終報告》提出了水質交易的一些推薦性指導意見，《水質交易評價最終報告》和《國家污染物排放消除系統水質交易許可證編寫者工具包》使水質交易更加規范化和更具可執行性。
EPA通過與CWA及其實施法規一致的方式制定和實施水質交易計劃，支持海灣TMDL的實施，不支持任何會影響海灣TMDL實施或與TMDL要求不一致的交易活動，也不支持導致交易涵蓋的點源和非點源組合負載超過適用的TMDL負載上限的交易。一些州允許項目在本州范圍內的水質信用交易，包括濕地都可作為水質信用交易的來源。2015年以來，EPA一直在努力擴大水質交易市場，并與美國農業部合作開展交易[11]。
2實施海灣TMDL計劃
在流域尺度上保護水資源、生態系統服務功能和重要自然棲息地是科學、理想的方式[12]，解決水質問題的計劃措施應側重于水文而不是地理界限[13-15]。海灣TMDL計劃將NPDES排污許可證制度、面源污染治理和水質交易政策等緊密連接起來。1972年，CWA要求制定全國削減污染物排放量的計劃，并開始基于污染物排放濃度標準來管理陸源污染物排放，由于沒有建立起陸源污染物排放與受納海域的水質響應關系，難以達到有效改善海域水質的目的。此后，EPA跟據CWA第303節規定，要求各州實施每日最大排放總量(TMDL)計劃[16-18]。1983年美國開始正式實施以水質限制為基礎、參考水生生物產卵期等生態要素、突出季節和用途差異的水質標準，識別具體污染區域和土地利用狀況，從而對污染區域的點源或非點源污染物濃度和總量提出減排目標。
TMDL計劃提出的非點源污染控制技術措施和最佳管理實踐(BMPs)最具有代表性[9,19-20]。CWA第208節要求制定和實施區域非點源污染治理規劃，第309節建立了非點源地表水污染控制項目。美國關于有效控制非點源污染的BMPs是一系列獨立BMP的綜合，其核心是防止或減少非點源污染排放，控制氮、磷等營養物質施用量和提高肥料利用率，并進行控制效率評估，實施BMPs組合措施的環境效應、費效比評估等[21-23]，從而保護土壤環境質量及改善流域和近海的水質[9,24]。制定有效的BMPs系統時，需要綜合考慮流域的自然條件、土地利用類型、污染物類型、環境和氣候等多方面因素。按污染物遷移路徑主要包括源頭控制削減[25]、傳輸阻斷[26-32]和末端修復治理等措施[9,33,34]。BMPs在美國CEAP、加拿大WEBs等流域非點源污染綜合控制項目中取得了良好效果[35-36]。
TMDL要求各州識別不符合水質標準的水體，以確定治理優先級和適宜的改進措施。TMDL規則和流域級規劃通過構建一種初始分配機制來完善水質交易，該機制根據環境條件設置總負荷上限并進行初始分配[10]。TMDL計劃流程如圖1，其核心目標是確保到2025年有效實施所有污染控制措施，全面恢復海灣及河口區的生態功能。
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美國已先后在切薩皮克灣、特拉華河、阿米特河等流域實施了近45000個TMDL污染物總量控制項目，通過監測海灣及流域的重要棲息地、魚類和貝類以及DO、Chl-a和透明度等水質指標來評估海灣的健康狀況。依據污染物傳輸過程在全流域公平分配污染物控制指標，使水質達到標準，然后根據河流貢獻程度實現局部分配達標，最后跟蹤污染物減排數量計算最終的總量分配載荷。同時還跟蹤沿岸人口的增長、營養鹽和沉積物等污染排放，以及各類影響海灣健康的行為，從而有效改善了水體水質和生態狀況[15,38-40]。
3不斷提高海洋監測與評估水平
《清潔水法》將保護和恢復水質的主要職責賦予美國各州，各州對水質進行監測和評估，其結果作為判定水質狀況的標準，確定出現問題的環節及做出改善此問題的決策，例如TMDL、NPDES許可、執行非點源管理等。監測評估信息和環保工作進展還向EPA和州決策者、國會、公眾和其他利益相關者報告，以確定優先事項[41]。
3.1制定各類監測計劃
1972年，美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)制定了《海洋污染監測指南》，提出了污染物在大氣、河流、海洋和排污口的輸運通量監測方法。為了應對包括河口在內的地表水水質下降的問題，1972年《清潔水法》實施后在全國各地的河口系統制定實施多項監測和研究計劃，其中包括1984年的切薩皮克灣、長島灣、納拉甘西特灣、巴扎德灣和普吉特海灣監測和研究計劃;1985年啟動的國家河口計劃，在常規污染指標監測的基礎上，增加了對沉積物、生物、群落結構、魚類和貝類病理學、生物富集和微生物的監測方法，并應用于切薩皮克灣和普吉特海灣環境的監測[38]。
盡管花費巨大，EPA和其他聯邦機構還是無法準確評估河口的環境狀況，監管機構也無法掌握污染控制立法的有效性[42]。因此EPA在1990年啟動了環境監測與評估計劃(EMAP)以監測生態環境狀況和變化趨勢，并開發創新了環境評估方法[43]。所有環境監測與評估-河口計劃(EMAP-Estuaries)項目均采用物理、生物和化學核心指標，側重于響應變量，也包括暴露和生境變量[42,44-46]。但是，EMAP-Estuaries提供的統一區域評估方法存在一些局限性。河口分為大河口、小河口和潮汐支流三大類，監測站位太少則無法評估大河口或支流。1992年EPA制定了《河口環境監測指南》，EPA研究與發展辦公室(ORD)于1995年與EPA三區辦公室建立了合作伙伴關系，建立了美國中部大西洋地區[47]研究、監測和評估計劃。聯邦、州和地方組織匯集了他們的監測計劃和數據，以進行多資源評估，被稱為中大西洋綜合評估(MAIA)。MAIA的河口部分被稱為MAIA-Estuaries，在1997年和1998年夏季對特拉華河口、切薩皮克灣、馬里蘭州和弗吉尼亞州各海灣，以及Albemarle-Pamlico河口系統(APES)等較大系統中的12個較小河口進行了采樣，以評估本地條件和可變性。
按照《清潔水法》305(b)的要求，EPA于2001年開始定期發布《全國近岸狀況報告》(NCCR)[48-51]，2006年起發布《全國河口計劃近岸狀況報告》(NEPCCR)[52]，評估重要河口近岸海域的環境狀況。通過NCCR系列報告可以了解美國近海生態環境狀況的時空變化，并可以比較不同地區生態環境狀況，這些生態指標和組成指標的全國統一數據集可用于生態狀況的估算，并建立州、地區或國家尺度的沿海狀況歷史圖景。
3.2優化監測設計
2002年前后，紐約州制定了包括溪流、河流、湖泊、水庫、河口、濕地、地下水和近海在內的全面監測計劃，以滿足水質管理需求目標，這是一項持續近十年的長期計劃。監測計劃整合多種監測設計，監測設計包括一個基于概率的網絡，用于長期監測各類水質狀況數據，并對此分析、評判，以滿足全方位的決策需求[53]。監測設計還包含一項涵蓋多個水域和多個指標的綜合評估方法[54-55]。EPA鼓勵各州考慮EPA環境監測與評估計劃(EMAP)(使用簡單的隨機、分層或嵌套式設計進行概率選址)和美國地質調查局的國家水質評估所使用的監測設計計劃(基于土地利用、地質環境以及其他自然和人為因素的針對性判斷設計)。使用適當的時空尺度對不同指標進行監測，并將操作監測分為篩查或驗證程序，按照DPSIR理論，重點是驅動力、壓力、狀態和響應之間的關系[41,53,56]。
3.3完善監測方案
監測方案包括評估水質達標的實現路徑，確定水質標準調整的必要性，描述損害的原因和來源，開發基于水質的水源控制系統，并評估該系統是否支持物理、化學和生物的完整性。監測方案為每種水資源類型確定一套核心指標(例如水質參數)，包括適當的物理(棲息地)、化學(毒理學)和生物(生態學)指標，通過該核心指標數據，可以掌握關于水生環境基本屬性的全部流域信息。監測方案還確定識別補充指標的程序，以監測何時在流域中有合理預期存在某種特定污染物，何時核心指標存在損害或需要開展一項支持篩選潛在污染物的專項研究。補充指標通常是確定損害的原因和來源，是針對來源進行適當控制的關鍵，這些補充指標可能是由國家污染物排放消除系統(NPDES)控制的任何污染物。——論文作者：段克1，2，劉崢延3，梁生康4，袁國華1，2，魯棟梁5，許玉萍6
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