湖泊有毒有害化学品调查刍议

卢少勇， 王圣瑞， 陶玉强， 孙锦业， 郭 伟， 赵兴茹， 焦立新

1.中国环境科学研究院， 环境基准与风险评估国家重点实验室， 湖泊环境研究中心， 国家环境保护洞庭湖科学观测研究站， 北京 100012 2.中国科学院南京地理与湖泊研究所， 江苏 南京 210008 3.环境保护部固体废物与化学品管理技术中心， 北京 100029 4.华北电力大学环境与化学工程系， 北京 102206

湖泊有毒有害化学品调查刍议

卢少勇1， 王圣瑞1， 陶玉强2， 孙锦业3， 郭 伟4， 赵兴茹1， 焦立新1

1.中国环境科学研究院， 环境基准与风险评估国家重点实验室， 湖泊环境研究中心， 国家环境保护洞庭湖科学观测研究站， 北京 100012 2.中国科学院南京地理与湖泊研究所， 江苏 南京 210008 3.环境保护部固体废物与化学品管理技术中心， 北京 100029 4.华北电力大学环境与化学工程系， 北京 102206

为掌握我国湖泊流域TCs(toxic chemicals，有毒化学品)的生产与环境赋存状况，以化学品高产量湖区为研究对象，采用文献调研法对我国湖泊流域有毒化学品的污染现状等进行总结，提出我国典型湖泊化学品和水环境调查和研究思路.研究表明：我国湖泊流域有毒化学品污染形势严峻，亟需全面开展湖泊TCs的污染调查工作，以期为加强污染控制、治理和管理提供依据.目前我国对于湖泊流域TCs的生产、使用和排放没有详细的统计数据，湖泊化学品多介质赋存情况不清、来源不明，并且缺少对TCs调查的统一技术规范.我国与发达国家在典型湖泊流域TCs研究与管理方面差距较大，而我国应优先从化学品生产企业主要分布区同步开展湖泊和流域的TCs调查，建议基于现有行政区开展化学品的生产、使用和排放情况调查，即选择我国中东部19个省级行政区的30个典型湖泊水库(太湖、洞庭湖、三峡水库、丹江口水库等)开展TCs的生产、使用和排放以及环境赋存、生态效应的调查与研究，其中调查部分采用三级调查方式(普查、详查和核查)，湖内TCs调查采用多介质(水、沉积物和水生生物)调查方式，同时进行溯源并提出优控清单，将有助于我国对湖泊中TCs的种类、赋存形态和浓度水平的总体把握，为科学有效地管理湖泊及其TCs提供重要基础.

湖泊； 有毒有害化学品； 调查； 管理

湖泊是人类赖以生存的重要资源，在区域供水、防洪、气候调节、灌溉、航运、发电及丰富生态系统等方面发挥了重要作用.湖泊是我国重要的战略水资源，我国湖泊众多，水面面积在1 km2以上的有2 800余个，其淡水储量大于2.30×1011m3.湖泊流域支撑了我国25%以上的粮食产量，30%以上的工农业总产值，我国城镇饮用水水源的50%分布在湖泊及其流域[1].

我国湖泊正面临着严重的化学品污染风险：①我国是TCs(toxic chemicals，有毒有害化学品)生产与使用大国，全球约有常用化学品7.00×104种，我国约有4.50×104种[2]；我国的化工经济总量列全球第一，石化产消列全球第二，抗生素用量占全球的87%[3].我国化学品生产企业88%集中在中东部19个省级行政区.②近年来，随着经济的发展，众多湖泊及饮用水源地受到了人类活动的强烈干扰，导致污染负荷入湖量持续增加.除营养盐外，众多湖泊(尤其是毗邻城市和工业区的湖泊)还面临有机物及重金属等TCs的潜在危害，加强湖泊治理和保护刻不容缓.③TCs危害极强，具有致癌突变、生殖毒性、内分泌干扰性等，很多还具有持久蓄积性.

健康的湖泊生态系统是优质水源的重要标志.以水生生物的生态健康为基础评价排入湖泊中的化学品的风险也是欧美等发达国家或地区进行化学品控制管理的依据，而我国目前仍缺乏湖泊流域尺度的化学品生态风险评价及管理控制技术体系，因此开展湖泊流域化学品生产使用和排放特征及水环境生态风险的调查和评价，筛选湖泊流域需优先控制的TCs，是湖泊流域化学品控制与管理的基础，将对湖泊的环保和化学品的管理政策与标准的制订发挥重要的数据支撑与管理导向作用.

1 湖泊流域化学品生产、使用及排放

我国是化学品生产和使用大国，化学品种类和产量在世界上占比很大.目前我国在册化工企业超过2.50×104家，农药、染料、甲醇、化肥等的产量已列世界第一[4].化学品工业对我国国民经济的发展发挥了重要支撑作用，但同时也给我国环境带来了巨大压力.据统计，20世纪80年代开始禁产的HCH(六六六)、DDT(滴滴涕)等有机氯农药和PCBs(多氯联苯)在环境中仍有较高残留[5- 6]；工业化过程副产物PCDDFs(多氯代二苯并二英呋喃)的年排放量超过10 t[7]；2002年我国对硫磷、辛硫磷和乐果等的需求量为5 000～8 000 t[8]；2007年POPs(持久性有机污染物)公约增列的PBDEs(多溴联苯醚)的产量约1.00×104t[9]；新列入POPs名单的硫丹在我国被大量生产和使用，遍布14个省市的38家企业[10]；2010年POPs公约新增列的PFOS(全氟辛烷磺酸盐)的年产量为100～300 t，年排放量为70 t[11]；受控类的POPs〔如HBCD(六溴环十二烷)、CPs(氯化石蜡)〕也集中在我国生产[12- 13]；EDCs(内分泌干扰物)〔如壬基酚(NPs)〕的年产量约4.00×104t，约占世界总产量的10%[14]；抗生素原料年产量达2.10×105t，其中国内使用1.80×105t[15]，其人均年消费量是美国的10倍[16- 17]；2 500种PCPs(个人护理品)中的254种有效化学成分的年排放量为0.27×104～29.20×104t[18].

我国针对此严峻的化学品生产、使用和排放形势，已从国家—省级行政区—市级行政区层面开展了部分化学品的种类、产量和来源途径的相关调查工作，初步建立了化学品企业和化学品的数据库，并制定了相关政策.然而，以湖泊及其流域为尺度的化学品生产、使用和排放的种类与数量的同步调查工作并未开展.而且，湖泊流域是复杂的体系，其包含众多元素，孕育一方土地，多作为饮用水源地，与人民的生产生活息息相关.以北美五大湖区为例，五大湖流域每年产生0.50×108～1.00×108t有害废物，包括Hg、PCBs、氯丹、二氧芑和DDT等.但是，相比欧美发达国家，我国目前还存在湖泊流域内的化学品生产和使用种类、数量、行业、排放信息不清的问题，尤其是一些新兴化学品〔如药品与个人护肤品(PPCPs)、短链氯化石蜡(SCCPs)、我国在使用而国外从未使用的大宗农药等〕的数据更为匮乏，严重制约了湖泊流域经济可持续发展以及和湖泊流域的生态和人类健康保护政策与标准制订工作的推进.因此，开展我国湖泊流域层面的化学品生产、使用和排放的基础调查工作十分迫切和必要，可以填补相关空白.

2 湖泊流域化学品污染风险及调查

近年来，我国因化学品安全生产事故、交通运输事故、违法排污等引发的湖泊流域突发性水环境事件频发.2005年北江镉(Cd)污染事故，影响千万人[19]；2007年无锡太湖富营养和有机物污染事件，威胁150×104人的饮水安全[20]；2008年云南阳宗海砷(As)污染事件，危及2.00×104人[21].持久性有机污染物、内分泌干扰物等引起的人体健康与生态损害的问题日益显现，相对于传统污染指标，如化学需氧量(COD)、氮、磷等，我国湖泊环境中化学品的安全防控形势更加严峻.2008—2011年，我国突发环境事件545起，其中涉及危险化学品278起，占突发环境事件的51%[22].

为此，我国从21世纪初起，相继对一些湖泊中的TCs污染和风险开展了调查和研究.这些调查和研究具有如下3个特点：①调查出来的主要有毒化学品包括PAHs、OCPs(有机氯农药)、PFOS、PCBs、PBDEs、PCDDFs和重金属等.②有毒化学品遍及五大湖区(东部平原地区、东北平原地区与山区、云贵高原地区、蒙新高原地区和青藏高原地区)[23].如太湖鱼体中PBDE(8.59～74.28 ngg)、PCBs(10.30～165.20 ngg)[24]、DDTs(7.8×102～3.4×103pgg)和HCHs(67.3～300 pgg)[25]、PAH(289～9 500 ngg)和OCPs(121～904 ngg)[26]等，沉积物中PCDDFs(0.91～4.8 pgg，以TEQ计)和PBDDFs(0.16～1.6 pgg，以TEQ计)[27]、重金属(重金属在调查点超过了ERL限值——13.6%～72.3%)[28]、PAHs(209～1 003 ngg)[29]等；水体中PFCs(PFOA 56 ngL、PFHxA 19 ngL和PFOS 15 ngL)[30]等，据统计太湖有机化学品的数量高达74种[31]；巢湖水和沉积物中的OCPs〔水(132.4±432.1) ngL、沉积物(-13.7±9.8) ngL〕[32]、重金属(Cr、Hg、Zn为优势污染物)[33]和PAHs(82.4～13 000 ngg)[34]等化学品；鄱阳湖水体中重金属(含量较低)、沉积物中重金属(Zn、Cu、Pb、Cd的含量均超过背景值)[35]和OCPs[36](1.22～32.19 ngg，HCHs、DDTs、HCB检出率较高)、滩地中OCPs〔HCHs、DDTs的平均值分别为1.198、34.393 ngg，符合土壤环境质量一级标准(GB 15618—1995)《土壤环境质量标准》〕[37]；洪泽湖沉积物重金属(潜在生态危害系数依次为Hg>As>Cd>Cr>Cu>Zn>Pb)[38]和水体中抗生素(NOR为淮河入洪泽湖口主要抗生素污染物)[39]及白洋淀沉积物中OCPs(3.60～11.12 ngg，干质量)[40]、PAHs(低分子量PAHs占61.2%～84.5%))[41]及淡水鱼组织和器官(肌肉、大脑、肝脏和鳃)中HCHs和DDTs(HCHs的总浓度为0.05～14.53 ngg，DDTs总浓度为ND～8.51 ngg)[42].以上湖泊不同介质中各类化学品的研究相对较多.③主要针对的环境介质为水和沉积物.

国外对湖泊有毒有害化学品的调查研究起步比我国早很多、涉及的种类和环境介质较广泛、调查方法更系统与规范、对污染风险的认识更深入.20世纪60年代，美国、日本等开始开展湖泊TCs调查，20世纪90年代开始关注新兴化学品调查，21世纪初制定了调查分析的质控规程，并形成了较完善的水体基本物理、化学和生物基础数据库.以北美五大湖区为例，所涉化学品包括重金属、DDT、HCH、PAHs、杀虫剂、PCBs、PBDEs、PCDDFs、NPs、邻苯二甲酸酯(PAEs)、双酚A(BPA)、PFOS、PPCPs、SCCPs、抗生素等[43- 44]；所涉介质包括水、沉积物、底栖生物、鱼类和鸟类等[45- 46]；还涉及以上化学品，如PCBs、多氯萘(PCNs)的污染效应和来源的历史变化，以检验大湖化学品防控效果，如近期对安大略湖、苏必利尔湖水、沉积物中的POPs调查表明，其污染与20世纪八九十年代相比有降低趋势，但生物体中仍有较高残留[47].

与发达国家相比，我国在化学品湖泊流域风险防控领域的调查尚有较大差距.我国目前已开展的湖泊TCs的调查工作比较零散，而是更关注湖泊特定区域、特定污染物在某环境介质中的含量[48]，并对多种类化学品污染物(包括重金属、有机污染物以及新型污染物)在湖泊多介质环境(包括水、沉积物和生物体)中的分布及生物化学行为缺乏系统的调查及数据整理，难以形成湖泊流域化学品污染及风险的数据库，远远不能支撑湖泊水环境的治理、流域规划和水环境质量基准研究.因此，亟需开展典型湖泊水环境中TCs污染物含量的分布、化学和生物行为数据的调查整理工作.

3 湖泊流域化学品管理

化学品排放造成的湖泊水环境污染已成为当前全球面临的主要环境问题，而湖泊流域化学品管理业已成为世界各国做好化学品防控的关键.

近年来我国面临较大的国际化学品履约压力.而我国目前尚缺乏针对湖泊流域化学品管理的具体政策，对湖泊流域化学品管理主要沿用《固体废物污染环境防治法》《农药管理条例》《危险化学品安全管理条例》《新化学物质环境管理办法》《关于进出口危险化学品及其包装检验监管有关问题的公告》[49]等涉水相关内容；TCs种类和优控种类主要根据《重点环境管理危险化学品目录》(84种)、《化学品环境风险防控“十二五”规划》的58种(类)、《危险化学品名录》(3 823种)、《剧毒化学品目录》(355种)、《中国严格限制进出口的有毒化学品目录》(158种)、《高毒物品目录》(54种)、化学品及水环境中优先有毒污染物控制清单(68种)等执行，然而这些化学品管理的政策、法规和清单的针对性和可操作性不够，对湖泊流域TCs的风险防控的指导也不够.

发达国家则普遍建立了具显著环境管理特征的专门性化学品管理法，并据此逐步建立了以化学品风险评价与管理为基本框架的化学品环境管理制度体系，对湖泊化学品污染进行了有效的控制和管理，对湖泊水环境保护发挥了重要指导作用.如欧盟的《水框架指令》《化学品登记、评估、审批法规》，美国的《清洁水法》《有毒物质控制法》《应急计划与公众知情法案》以及一些国际公约和政策〔如《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》《全球化学品统一分类和标签制度》《国际化学品管理战略方针》等〕.

国际上有毒和优控化学品清单包括《有害物质数据手册》(美国，5 000余种)、《优先评估化学物质》(美国，96种)、《斯德哥尔摩公约》优控POPs(22种)、《鹿特丹公约》(UNEP，2011)管制(43种)，美国《水污染控制法》中提到的需控制的污染物清单(299种)及欧盟《水管理框架指令》的优先污染物的标准控制清单(33种).除参考以上政策、法规和清单外，发达国家对湖泊流域化学品管理还制定了有针对性的政策、法规和清单.以北美五大湖为例，美国和加拿大环境保护局共同制定了《五大湖水质公约》《五大湖水质协议》《美国与加拿大两国五大湖有毒物质战略》和《化学品管理计划》等制度政策，以及包括艾氏剂狄试剂、苯并[a]芘、氯丹、DDT、六氯苯、烷基铅、汞及汞的化合物、灭蚁灵、八氯苯烯、多氯联苯、二英、毒杀芬、镉及其化合物、1，4- 二氯苯、3，3′- 二氯联苯胺、二硝基芘、异狄氏剂、七氯(┼环氧七氯)、六氯丁二烯(┼六-氯1，3- 丁二烯)、六氯环己烷(六六六)、4，4′- 亚甲基双(2- 氯苯胺)、五氯苯、五氯酚、四氯苯、三丁基锡、PAH等的优控污染物清单.这些工作形成了对五大湖区的化学品持续监测制度，摸清了流域化学品来源、入水体数量和对水生生态系统的影响，评估了湖区现有处置设施对化学品的削减作用，对保护和确保大湖生态系统的健康和完整发挥了重要作用.

尽管我国化学品管理法规和目录清单不断丰富，但对于湖泊流域的法规、政策和清单的制订仍相对滞后[50]，我国化学品管理与发达国家存在较大差距，具针对性、系统性的湖泊化学品环境管理法规、制度和政策明显缺失；湖泊流域危险化学污染物排放、污染和风险现状不明确；湖泊流域特征污染物、致癌致突变或生殖毒性物质、持久性有机污染物标准缺乏等.而作为实现可持续发展的必要条件，化学品环境管理已成为我国化学品生产和消费大国的经济发展和社会进步的必然要求和紧迫任务.

4 湖泊及流域TCs调查思路

湖泊TCs污染管理与风险防控，亟需解决如下关键问题：湖泊流域化学品的生产、使用及排放过程与数量不清；湖泊化学品多介质赋存情况不清，来源不明；湖泊流域的TCs调查缺乏统一的技术规程；不同污染程度(重度、轻度、良好)的湖泊流域化学品管理与风险防控缺少优控清单.

因此，对于化学品产量高省份的典型湖泊的选择，应基于以下5个原则：①具饮用水等重要生态服务功能；②流域工业园区化学品产量高，大于15×104ta；③环境保护部重点监管湖泊(考虑不同污染状况的湖库)；④湖泊面积；⑤湖泊营养水平.

而对于典型TCs的选择基于以下3个原则：①国家环境重点监管及管理法律法规与国际公约关注种类；②化学品国内外管理重点关注的4类有毒有害化学品；③湖泊流域化学品生产、使用、排放特征.

基于以上原则，笔者最终选择了30个湖泊水库(官厅水库、于桥水库、白洋淀、衡水湖、南四湖、东平湖、松花湖、大伙房水库、巴库湖；洞庭湖、鄱阳湖、三峡水库、丹江口水库、新丰江水库、东江水库、山美水库、大广坝水库、涨渡湖、洪湖、梁子湖、赤湖；太湖、巢湖、千岛湖、升金湖、骆马湖、阳澄湖、高邮湖、淀山湖、运城盐湖)，拟开展200多种TCs(重金属、挥发性有机污染物、半挥发性有机污染物〔(SVOC，包括有机氯、多环芳烃、多氯联苯、多溴联苯醚、二英、短链氯化石蜡、全氟化合物(PFC)、酞酸酯类、多氯代萘等〕、抗生素、雌激素、农药类和新型污染物)的生产、使用和排放及其水环境赋存的调查，总体思路如下(见图1)：

a) 对于生产和使用采用三级调查：普查(发放调查表)、详查(入企业调查)和核查(在企业排污口采样).

b)水环境赋存调查主要通过采集多介质样品〔水、沉积物、水生动物(鱼类和底栖动物)、藻类〕进行测定分析而实现，在以上调查过程中做好严格的质控.

c) 进行溯源，通过如下3个方面获知：①分析流域与水环境化学品的排放及分布和赋存特征的调查成果；②总结已有成果及资料；③咨询专家系统等.

d) 还应为管理部门提供优控清单，通过如下4个方面获知：①基于大范围、多介质、大数据量调查，获得流域重点行业规模企业以及湖泊中TCs调查的种类与数量数据；②化学品毒性效应(基于暴露毒性、降解性的公式算法和毒性测定；③总结已有成果及资料；④咨询专家系统等.整合已开展的水环境、水化学成果，支撑重污染湖泊治理与良好湖泊保护，支撑化学品管理.

图1 湖泊及其流域有毒有害化学品调查思路Fig.1 Investigation idea of toxic chemicals for lake and its region

5 结论与展望

a) 发达国家针对湖泊流域化学品调查开展得较早，管理技术方法已趋于成熟.与发达国家相比，我国存在较大差距，目前已开展的湖泊TCs的调查工作比较零散，湖泊流域TCs的法规、政策和清单制订仍相对滞后.

b) 我国湖泊流域TCs污染形势严峻，然而我国城市污水处理厂缺乏针对大部分TCs的处理工艺，这些处理厂的出水绝大部分仅考核常规污染物(氮、磷、化学需氧量、悬浮物、石油类等)，一些处理厂还考核少量TCs〔包括一类污染物(总汞、烷基汞等重金属)、选择性控制污染物(总镍、总铜等重金属、苯并[a]芘、挥发酚、总氰化物、农药类等)〕，而对大多数TCs并不考核.因此，基于现有行政区的化学品的生产、使用和排放数据，梳理出湖泊流域的化学品生产、使用和排放数据，并适时、全面、系统地开展我国湖泊TCs调查，有助于我国对湖泊中TCs的种类、赋存形态和浓度水平的总体把握.

c) 在湖泊流域TCs污染调查的同时，还应开展4个方面的工作：①建立湖泊流域TCs污染应急预案，减少污染损失；②进行TCs环境风险评价研究，建立和完善湖泊流域尺度TCs的风险预警体系；③建立湖泊流域环境监管体系，制订符合湖泊流域TCs控制的法规和标准；④加深研究TCs的处理技术和工艺，减少入湖量.

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Discussion of Investigation into Toxic Chemicals in Lake Regions

LU Shaoyong1， WANG Shengrui1， TAO Yuqiang2， SUN Jinye3， GUO Wei4， ZHAO Xingru1， JIAO Lixin1

1.Engineering and Technology Center of Lake， State Environmental Protection Scientific Observation and Research Station for Lake Dongting (SEPSORSLD)， Research Centre of Lake Environment， State Environmental Protection Key Laboratory for Lake Pollution Control， State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment， Chinese Research Academy of Environmental Sciences， Beijing 100012， China 2.Nanjing Institute of Geography and Limnology， Chinese Academy of Sciences， Nanjing 210008， China 3.National Technical Center for Solid Waste and Chemical Management， Beijing 100029， China 4.Environment and Chemistry Engineering Department， North China Electric Power University， Beijing 102206， China

In order to understand the production and environmental occurrence of toxic chemicals (TCs) in the lake basin of China， the pollution status and research limitations of TCs in the lake basin of the high yield regions were systemically analyzed based on the literature， and the necessity and implementation strategy of TC investigation and management in the lake basin were put forward. In consideration of the grim situation of TC pollution in China′s lake watershed， it is urgent to carry out surveys on pollution level of TCs as theoretic bases for pollution prevention， control and management. However， the detailed statistical data of the production， usage and discharge of TCs around the lake watershed are absent. The mode of occurrence and pollution sources are not clear. The unified technical norms on the survey of TCs are also absent. In the aspect of research and management on TCs of typical lake region， there is a big gap and deficiency between China and developed countries. Accordingly， it is necessary to carry out surveys and management on pollution level of TCs in the lake watershed. For the research and management on TCs of lake regions in China， areas where the density of chemical production enterprises is larger should be given priority for carrying out synchronous surveys of TCs in the lake and watershed. Hence， the thirty typical lakes and reservoirs (e.g.， Taihu Lake， Dongting Lake， Three Gorges Reservoir， Danjiangkou Reservoir) of nineteen provincial administrative regions were selected to carry on the investigation of TCs on the production， usage and discharge of TCs around the lake watershed based on the present situation of production， usage and discharge of TCs in the administrative areas， and the occurrence and the ecological effects in lacustrine aquatic environment. For the survey part， a three-level survey manner (census， detailed survey and verification) was used. In order to fully understand pollution level of TCs in the lakes， the multimedia (water， sediment and aquatic life) should be surveyed. At the same time， the pollution sources should be tracked and the priority list of TCs should be established. It is very critical for China to grasp the types， occurrence and content of TCs and provide an important basis for the prevention and control of chemicals.

lake； toxic chemicals； investigation； management

2016- 05- 01

2016- 09- 28

科技基础性工作专项(FY110900)；国家自然科学基金青年科学基金项目(41373027)；中央级公益性科研院所基本科研业务专项(2012- YSKY- 14)

卢少勇(1976-)，男，湖南郴州人，研究员，博士，主要从事治湖治理技术机理及其应用研究，lushy2000@163.com.

X524

1001- 6929(2017)02- 0275- 07

A

10.13198j.issn.1001- 6929.2017.01.27

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