❶ 地下水污染的濃度-價值損失率法<sup>[、]</sup>
這是地下水環境功能喪失的經濟損失評估方法的一種,也屬於地質環境功能價值喪失的經濟損失評價的范疇。
一、濃度-價值損失法基本原理
污染損失率模型:一般污水中含有耗氧物質、營養物質、病毒病菌、重金屬物質及其他有毒有害物質,均對水質有很大影響。按照L.D.James用的「濃度-價值曲線」[165]其中某種污染物對水體造成的損失S可表示為
城市地質環境風險經濟學評價
式(5-3-1)中,S為某污染物對水體造成的經濟損失;C為某污染物濃度;a、b為待估參數,它們是由該污染物的特性所決定的。k為最大損失值,當C→時,S→k,此時水體完全不能利用,故k又可理解為干凈水體的總價值。R表示某污染物在濃度C下,該污染物引起的損失與水體總價值之比值,稱為該污染物對水體的污染損失率,其可表達如下式:
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設C0為引起損失時的臨界濃度,引進新變數X=C/C0,則X為一無量綱數。那麼污染損失率為
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所以,第j種污染物對水體第i項功能的損失率Rij,可寫成:
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根據(5-3-2)式,地下水污染損失值為
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(5-3-5)式是計算地下水污染經濟損失評估的基本計算公式。
二、參數的確定
1.水體總污染損失率
水中的污染物一般不止一種,其綜合損失率不等於各項污染物損失率的代數和,而是呈交集形式。
若水體中有A、B兩種污染物,其損失率分別為P(A)=Ri1,P(B)=Ri2,則其綜合損失率為
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即
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同理,當有3種相互獨立的污染物存在時,其綜合損失率R(3)i為
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依此類推,當有n種相互獨立的污染物存在時,其綜合損失率R(n)i為
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事實上,各污染物間並不一定完全相互獨立,它們間可能存在拮抗或協同作用。如反映有機物的綜合性指標有BOD5、COD兩種,二者只是反映側面不同,因此應合並為一個指標參與總污染損失率的運算,可取:
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因富營養化過程主要與TN、TP含量有關,且受TN∶TP比值限制,當TN∶TP比高於基本比值時,表現磷為限制性因素,反之則表現氮為限制性因素。因此,TN、TP也不是相互獨立的,應取:
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如此處理後,污染物之間的相互獨立性得到滿足,解決多種污染物共存時水污染綜合損失率計算結果就更能反映污染率。
2.參數Aij、Bij的確定
參數Aij、Bij應由實測數據估出(表5-3-1),但因以某個地區性的實測數據估出的參數Aij、Bij值並不定能准確反映各污染物的毒性,故我們暫以現有水質標准和毒性資料粗略估算參數Aij、Bij,即以Xij=1時的損失率為0.01,Xiji=Ciji/Cij0時的損失率為0.99,估算Aij、Bij:
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對Cij0一般以相應的水質標准為值。對Ciji,一般以Cij0的5~10倍為值,並以各類水質標準的遞增幅度作參考。
表5-3-1 為Aij、Bij的參考取值(朱發慶等,1993)[93、97]
❷ 地面污染物對地下水污染風險經濟學評價
本章主要是針對農田污水灌溉與農業施肥料等面狀污染源、污水溝渠等線狀排放、污水或垃圾處置等點源等對地下水可能造成的污染風險進行評價。這里以北京地下水污染風險評價為例來說明問題。
一、研究區基本情況
北京位於華北平原的西北隅,地理坐標為北緯39°28″~41°05″,東經115°21″~117°30″,屬溫帶大陸性季風氣候。
北京是我們偉大祖國的首都,是全國的政治中心和文化中心,是世界著名的古都和現代國際城市。北京的建設要弘揚民族優秀文化,進一步發展文化、教育、科技、體育事業,建設社會主義精神文明,保護古都傳統特色,創建社會主義中國首都的獨特風貌。
北京是一個擁有1600多萬人口的大都市,經濟和生產力都十分發達。地下水是其重要的供水水源,總可開采量達26.7億方/年。
開展北京地下水污染風險經濟學評價,對該市寶貴的地下水資源保護具有特別重要實際的意義,評價方法對其他地區地下水污染風險評價也具有重要的指導意義。
二、地下水污染的風險識別
1.北京水文地質條件使地下水污染成為可能
1.1 平原區水文地質條件(彩圖8)[116、133~140]
北京平原地區主要由永定河、潮白河、拒馬河、沙河、錯河、溫榆河、泃河等河流沖積洪積作用形成的這一廣大平原地區,因其沉積物鬆散、多孔隙、厚度大,成為地下水蓄存的天然倉儲,在長期的地質作用及水文、氣象因素的影響下,儲存了豐富的地下水,成為北京地區的重要供水來源,北京各地因地下水補給、徑流、排泄條件的差異變化及含水層岩性,埋藏深度的不同,其水文地質條件有較大的差別,由山前至平原大致可分為
(1)山前地帶:即山區至平原的轉折地帶。地形坡度較大,在3%~5%以上,寬度1至數千米不等。含水層主要由坡、洪積作用形成的粘土碎石層組成,透水性差異變化大,地下水位埋深大,一般大於10m。水位變化幅度一般在5m以上,有的地區可達10~20m。地下水接受基岩裂隙和來自山區的供水以及本區降水入滲的補給,主要補給帶是山區溝谷出口的山前洪積地帶,是平原區地下水主要補給區之一。
(2)山前沖、洪積扇頂部地區:大致位於大石河蘇村以北,昆明湖、蓮花池以西,昌平馬池口、羊坊、北安河以西,順義牛欄山以北,平谷以東的平原地區。含水層主要由各河流作用形成的、厚度不等的砂礫卵石組成,導水性良好、滲透系數一般都在:0.116cm/s以上。地下水主要接受地表徑流及本區降水補給,山區地表徑流的15%~20%,本區降水的40%~60%的水量在這一地區入滲,是平原區地下水的主要補給區。
此區由山前至平原,含水層導水性漸差,地下水位埋藏深度漸淺,水位變化幅度和地下水水力坡降漸小,水礦化度漸增為其明顯特徵。河流出口的山前地帶,含水層滲透系數一般可達0.35~0.58cm/s。地下水位埋深大於20m,南口北流村地區甚至可達60~70m以上,水位變化幅度大於3m,水力坡降在2‰~3‰以上;到沖、洪積扇地下水溢出帶附近,含水層漸由多層砂礫石組成,滲透系數減至0.116~0.232cm/s以下,地下水位埋深、變化幅度漸減至1m左右,水力坡降遞減至1‰。
此區的地下水主要消耗於側向徑流和人為開采,因地下水位埋深較大,潛水面蒸發占據很次要的地位。地下水位的升降變化直接反映了地下水補給與消耗量的變化,具有明顯的相似性。
(3)沖、洪積扇地下水溢出帶:位於沖、洪積扇頂部的邊緣地帶,是位置不很固定隨地下水位升降變化而變化的變動帶。豐水年及地下水補給期,水位升高,溢出帶上限向地下水流上方推移;枯水年及地下水消耗期,地下水位下降,溢出帶上限則向地下水流下方後撤;在地下水形成過量開採的永定河沖、洪積扇地區,則因地下水位的區域下降而消失。
此帶的寬度有限,一般僅幾千米,大者不大於10km。含水層在此帶以下,即由一層漸變為多層,滲透性變差。地下水位埋深和變化幅度不大,一般都小於1m,有的地區甚至常年積水。主要接受上游地下水徑流及本區降水入滲的補給,而很快消耗於潛水溢流及潛水面蒸發,不能大量形成對地下水的有效補給,是平原區地下水的主排泄區。地下水的開采主要是靠增加這一地區的有效補給減少其溢出量和潛水面蒸發量來獲取。
(4)沖、洪積平原地區:即房山東南、海淀北部、昌平馬池口、羊坊以東、平谷西部及朝陽、順義、通州、大興廣大平原地區。這一地區含水層由淺部潛水層及深部多層承壓水組成。淺部潛水層,在古河道帶含水層主要為砂層;非古河道帶,主要為黏性土層、或黏性土與下部第一層砂礫石層組成統一含水層,透水性較差。地下水主要接受大氣降水,灌溉回滲水的入滲補給,以垂直循環為主,水平徑流條件差,地下水主要消耗於人為開采、潛水面蒸發,和向深部承壓水層的越流入滲。深部承壓水層、多由數層厚度不等的砂、砂礫石組成。滲透系數一般介於0.0232~0.116cm/s之間,靠近沖、洪積扇頂部地區,可大於0.116cm/s,而在大興、通州南部及延慶中部則可小於0.0232cm/s。在非開采區,有比潛水位較高的壓力水頭,有的甚至可高出地表,主要接受沖、洪積扇頂部側向徑流的補給,局部構造部位,受基岩水頂托的補給,水位變動很小,年變化幅度一般不超過2m。在開采區、除上述補給外,還受上部水層越流入滲的補給、隨著開采強度的增大,承壓水位下降逐漸低於潛水位,導致潛水越流補給,水位變化幅度亦隨之增大,一般都比潛水位變化幅度大,在透水性差的地區,水位年變幅甚至可10m以上。
1.2 平原區環境水文地質概況[116、133~149]
如前所述,北京的自然地理、地質、水文地質條件:山區、山前與平原各地的岩石、構造與地下水動力條件的不同;包氣帶岩性變化及其厚度的分布特徵;化學組分與總鹽量的分布差異等,奠定了北京天然的地下水化學環境,成為人類活動影響下地下水污染的基礎。
北京山區岩溶裂隙水、風化裂隙水、孔隙水,由於地下水徑流排泄條件好,交替強烈,水質優良。
在平原區的頂部,多為潛水,含水層單一,水力坡度大,徑流通暢,水交替強烈,水質良好,但是由於該區是單一的砂卵礫石,顆粒粗,有的甚至裸露或覆蓋層很薄,透水性強,防護性差,使地下水易於遭受人為污染。
在沖洪積平原的中下部,含水層由單層變多層,顆粒變細,富水性變弱,上面為潛水,下面為多層承壓水層。潛水含水層由於顆粒細、水力坡度小、滲透性能差,水平徑流遲滯,以垂直補給、排泄為主。該地帶承壓水層次多,比潛水水質要好,地表覆蓋層較厚,對深層承壓水有一定的保護作用。
本區各河流沿岸,大石河,溫榆河沿岸上段,昌平北部,密雲、懷柔、順義的東部,延慶北部等地,表層黏性土厚度小於2m,岩性為黏砂、砂黏夾卵礫石或砂類土直接裸露地表,地下水自然防護條件差;清河鎮-海淀-金鼎街-衙門口-南苑、大興104農場-西梨園、禮賢-安定、通州史村-關隆庄、通州北運河與潮白河沿岸、順義區漢石橋-北務、密雲韓各庄、楊宋各庄、懷柔城關-西三村等表層黏性土厚度2~5m,地下水自然防護條件差。北京東郊、通州東部、大興東南部、房山長陽、懷柔水庫南部到順義東部、平谷南部等表層黏性土厚度為5~10m,地下水自然防護條件好。北京東南郊、昌平西南部、房山東部、東南部,大興北部、通州南部、順義西部與平谷相鄰的地帶等黏性土厚度大於10m,地下水自然防護條件好。
2.地面存在大量污染源
在北京平原地區大量耕地施用化肥、農葯,並大面積進行污水灌溉;大量生活與生產用污水以溝渠排放或零星點狀排放;同時,調查表明(北京垃圾地調項目),區內存在近200個簡易或隨意垃圾場,7個垃圾衛生填埋場。這些都構成了北京平原區地下水污染源,對總允許開采量為26.7億方的地下水質量形成了威脅。
3.取水井或構成地表污染源與地下水的連通通道
實地調查發現,北京平原區(包括防護能力很好的A區在內)大量的采水井,已經成為污水、垃圾等污染源進入地下水含水層的通道,並造成地下水居住的污染。
綜上所述,北京平原區地下水污染風險主要因為地面存在大量污染源,而水文地質與環境地質條件、人工開采井等容易讓污染物進入地下水而造成污染。
三、地下水污染的概率評估
地下水污染的概率評估方法,本例採用第八章第二節介紹的方法。即先進行區內地下水污染防護能力分區,然後根據污染防護性能計算地下水污染概率。
1.地下水防護性能分區
1.1 分區參數的確定
垃圾場對地質環境的污染物主要體現在地下水上,而對地下水起決定性防護作用的就是有效阻隔層足額厚度Hz。因此,我們以有效阻隔層足額厚度Hz作為垃圾處置場地質環境分區的主要因素。
1.2 分區參數標準的確定
垃圾滲濾液中的污染成分是十分復雜的,概括起來分有機污染物和無機污染物兩類。根據現有國內外對垃圾場滲濾液中污染物的生物化學性質、污染物在地層中遷移轉化、黏性土對垃圾污染物的凈化和阻隔能力的研究結果[108、117、213],確定地質環境條件分區參數標准確定見表9-1-1:
依據表9-1-1中的標准,我們把北京市平原區未來垃圾處置規劃區分為地質條件理想的地區、地質條件較好的地區、地質條件基本合格的地區和不宜填埋垃圾的地區四類。
表9-1-1 地質環境條件分區參數標准[116]
1.3 地質環境條件分區結果
根據北京市平原區大量的地質、水文地質、工程地質等方面的鑽孔資料及我們調查數據,應用上述分區標准,對北京市平原區進行分區,得到如彩圖9所示的分區結果。
2.地下水污染概率計算
根據上表9-1-1中的黏性土(含砂質粘土、粉質粘土、粘土、膠泥土)厚度(包括累計厚度)在區內的分布情況,利用式(8-2-11)進行污染危險概率計算,得到研究區地下水污染危險概率分布如彩圖10所示。
四、地下水污染的風險評估
1.地下水污染造成的損失計算
地下水污染造成的危害包括地下水功能喪失、危害人類身心健康、影響植物生長、破壞生態環境等。理論上,在計算其風險時應包括所有這些危害,包括所有直接經濟損失和間接經濟損失;但由於實際上要量化計算所有的損失是不可能的。在本例中,由於資料數據的缺少,即使是計算地下水污染後功能價值的損失都困難。考慮到本例以評價地表所有面狀、線狀和點狀污染源對地下水的污染風險為目的,地下水污染造成的損失,在更詳細參數求不到的情況下,以地表污染源可能造成的單位面積(km2)地下水資源污染量來代表地下水污染損失。
對研究區水文地質資料和近期研究成果分析,包括對地下水含水層結構、性質、厚度及地下水位動態和地下水潛力調查結果等綜合研究,概算出研究區每平方千米地下水儲量的分布狀況如彩圖11所示。
2.地下水污染造成的風險評估
根據計算方法:風險=危險概率×損失,計算出評價區個小區內污染單位面積(km2)的地下水量,並以0~20萬m3/km2、20萬~100萬m3/km2、100萬~220萬m3/km2、220萬~400萬m3/km2為界限,分4個等級,綜合繪製成「北京地下水污染風險等級分布圖」(彩圖12)。彩圖12即是評價區地下水污染風險評價結果圖。
五、地下水污染的風險評判
(1)含水層上部隔水黏性土越厚,污染危險性概率越小;反之亦然。從評價區地下水污染危險性概率分布情況(彩圖10)來看,評價區東邊比西邊污染可能性小,污染概率具體分布情況見彩圖10。但地下水污染風險大小除污染危險性概率外,還受到地下水儲量大小控制:地下水儲量越大,風險越大;反之亦然。地下水儲量具體分布情況見彩圖11。
(2)風險評價結果表明,即使是含水層上部隔水黏性土很厚、防護性能很好的A1、A2、A3區(彩圖9),地下水也有被污染的可能,污染相對概率小於5%。風險一般為0~20萬m3/km2(彩圖12)。其污染風險主要來源於連通了地下水含水系統的人工開采井。
(3)B1、B2(彩圖9)是污染防護性能僅次於A1、A2、A3區的區域(彩圖9),地下水污染的相對概率為5%~55%,大部分區域的地下水污染風險為20萬~200萬m3/km2(彩圖12)。污染風險主要原因為含水系統上部黏性土比較薄及連通了地下水的人工開采井。
(4)污染風險最大的區域主要分布在清河、大紅門、西紅門一線以西,巨山村、高立庄一線以東,清河以南、大興城以北(彩圖12),這一區域地下水污染的相對概率為55%~95%(彩圖10),地下水污染風險為220萬~400萬m3/km2(彩圖12)。主要原因是本區域地下水之上的阻隔性黏性土薄,防護能力弱,且這一帶為北京地下水主要水源地,地下水儲量大而豐富,富水性高。
(5)在巨山村、高立庄一線以西,大寧水庫、北廟連線以東等區域,地下水污染的相對概率為大於95%,地下水污染風險為100萬~220萬m3/km2(彩圖12)。盡管污染概率比上述「3」所述區域大(大於95%),但由於地下水儲量比較小,風險比這一區域小(彩圖12)。風險原因主要是本區域地下水之上的阻隔性黏性土薄,防護能力弱,且部分為地下水水源地。
(6)在評價區的最西部,盡管絕大部分基岩裸露,黏性土阻隔層極薄,地下水污染的相對概率大於95%(彩圖12),但由於本區地下水儲量極小,因而風險和地下水儲量大、黏性土阻隔層極厚的地區一樣小,在1萬~20萬m3/km2之間(彩圖10~彩圖12)。
六、地下水污染的風險控制
北京是個水資源極度匱乏的城市,地下水是其主要供水水源,地下水進一步污染將導致水資源更加短缺,水資源的供需矛盾會更加尖銳。為使北京實現可持續發展,必須採取措施降低或控制其地下水水資源的污染。可選擇的措施如下:
(1)按標准和規范建立垃圾衛生填埋場或焚燒場,將現在排放的城市垃圾進行填埋或焚燒等無害化處置;對堆放在風險大(大於20萬m3/km2)地區的固體廢物,尤其是風險大於100萬m3/km2的區域的「三廢」要堅決清除掉,將搬運到衛生填埋場進行處置。
(2)清理或治理現有(尤其是污染概率大於55%區域)排污河道或溝渠,並不向其中再排放污水;杜絕任何單位和個人亂排污水。從根本上去掉地下水污染源。
(3)停止在污染概率大於55%區域進行污水灌溉,並改變農田施用肥料。
❸ 水污染,採取環境保護的原因,(經濟學原理))
水污染,水生生物吸收污染物,生物致死,直接經濟損失,,水產品被捕食,導致鳥類死亡,直接經濟損失,,污水進入土壤,植物死亡,直接經濟損失,,,,
❹ 微觀經濟學問題:以睡污染為例,說明這一現象對資源優化配置的影響及解決措施。
影響:水是生命之源,而我國本來就屬於水資源短缺現象嚴重的國家之一,內我國的水資源空間容分布不均,再加上季節和氣候,導致我國水資源分布嚴重失衡,有的地方因為乾旱而顆粒無收,有的地方卻因為澇災而淹沒家園。我國水資源的問題主要有兩個:一是短缺,二是污染嚴重。
由於我國前期粗放式發展經濟和不顧環境而亂排亂放工業廢水所造成的水污染,對資源優化配置的影響肯定是巨大的,主要體現在以下幾點:①水污染會導致用水的競爭性增加,可能還會導致惡性競爭②水污染對市場經濟的發展和人民生活水平有影響③水污染對我國企業的生產效率有影響,沒有好的水資源,就會增加生產成本,降低生產效率④由上述幾點可知水污染會影響我國市場經濟的發展和資源優化配置的成果,進而影響我國宏觀調控的力度和經濟發展效率。
解決措施:①規范工廠企業排放廢水的步驟和渠道,對於亂排亂放的一律嚴懲。對於嚴格遵守的予以獎勵和優惠政策②加緊宣傳水資源的重要性,杜絕水資源的浪費,號召全民節約用水③對於保護水資源等環保產業給予優惠政策和經濟扶持④通過水利工程解決水資源分布不均的情況,限制開采地下水。