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水质基准与标准对我国环保产业的拉动分析
http://www.cnfilternet.com 2017-09-16 09:21:44 来源:中国环境管理

  水质基准与标准是国家环境保护工作的根本,是进行环境管理的重要技术依据。随着我国水环境形势的变化和管理目标的改变,为准确、客观地反映我国当前的地表水环境状况,强化水污染防治,有效引导水环境质量改善的方向,提高水环境管理的效率,要求基于水质基准研究开展《地表水环境质量标准》的修订工作,以满足新的管理需求。预测表明,“十三五”期间我国环保投资将达到约6.8万亿,为达到修订《标准》后的目标,我国水污染防治至少需投资2.04万亿。另外,修订《标准》,将带动工业和城镇水污染防治投资超过一万亿元,能够加快环保产业的技术成果转化与应用推广。水质基准与标准对环保产业创新和社会经济发展具有积极促进作用,将在我国水环境质量改善和科技进步促进方面产生重大而深远的影响。

  引言

  水质基准与标准研究是国家水环境保护工作的基石和根本,反映了一个国家的科学技术水平,是国家环境保护基础性支撑工程,与水环境质量评价、污染物风险评估、污染控制工程建设等工作直接相关。水质基准是科学研究层面的理论安全阈值,水质标准是国家管理与执行层面的最高允许浓度,也就是说,水质基准与标准是水环境保护的“底线”与“红线”。没有基准就没有标准,标准是在基准的基础上,综合考虑了我国国情、科学技术发展情况和社会经济承受能力,以法律法规形式颁布的。如果制定限值“过高”,过于宽松,就不能很好的保护生态环境和人体健康;如果“过低”,过于严格,会影响国民社会经济发展。因此,基准与标准是支撑生态环境质量与社会发展的平衡杠杆,一般来说标准值通常高于基准值。国家水质基准与标准是依法制定的规范性文件,是水环境管理的基础,也是确定国家水质保护目标的主要依据,在国家的经济社会发展和环境保护工作中发挥着重要而独特的作用,可以概括为四大方面,即保护环境与健康,支撑产业发展,促进科技进步,规范环境治理与管理。在当今经济新常态下,我国环境保护工作也进入了崭新的征程,特别是2015年1月正式颁布实施新《环境保护法》后,史上最严格的环保督查和环保整治工作开始开展。4月《水污染防治行动计划》(《水十条》)发布后,水环境保护力度更是空前加大,但是水环境问题不仅是一个技术问题,也是关乎社会经济发展的综合性问题。

  “产业升级,环保基准与标准先行”。2016年政府工作报告明确指出要把节能环保产业打造成新兴支柱产业,2020年产业增加值应达到全国GDP的20%。那么,水质基准与标准政策的出台与相关科学研究工作的积极开展,不仅会倒逼众多环保产业技术升级革新,还将为环保产业带来巨大的投资效益,对社会经济发展的影响重大而深远。其中,对环保产业的影响主要体现在三个方面,一是环保设施领域的促进作用,由于水环境和水生态系统的保护和改善效应,涉及到工业水污染治理、城镇生活污水处理、农业污染治理等众多环保设施领域的产业发展将会大大加速;二是重污染行业的投资带动作用,在供给侧改革的背景下,充分发挥市场机制,淘汰落后产能,优化众多重污染行业(如造纸、焦化等)的产业结构,提高社会用水效率和效益,促进行业经济绿色发展;三是环保产业的资本服务作用,通过开展政府和社会资本合作、环境污染第三方治理、实行环境税等业务,将进一步加大治污投资力度,提升污染治理科技和产业化水平,对国家环保产业的产业模式和运行机制等方面进行改革。同时,水质基准与标准相关政策的出台将会加速整合科技资源,加快行业水污染处理、水质修复等高科技支撑技术的研发与实施。

  尽管环境基准与标准对环保产业具有以上三个方面的作用,但是目前还没有看到量化分析的文章,为此本文针对国家水质基准与标准对环保产业的拉动影响进行了初步分析,重点讨论对环保设施领域和重污染行业的拉动效应,为水质基准与标准政策的修订提供科学和技术支持,具有一定的实际意义。

  1.国家水质基准与标准的现状

  我国的地表水环境质量标准于1983年首次发布,历经1988年、1999年和2002年三次修订,形成了现行的《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)(以下简称《标准》)。各阶段的水环境质量标准较好地适应了当时社会经济发展水平及环境管理的需求,在指导环境管理工作、改善水环境质量、保护人体健康和生态环境等方面发挥了重要作用。《标准》实施以来,我国重点流域水环境质量显著改善,水污染特征也发生明显变化。但是我国水环境形势依然不容乐观,根据《中国环境宏观战略研究》发现,我国水环境污染呈现压缩型、复合型污染的特点,许多新型污染物大量涌现,水环境状况总体恶化的趋势尚未得到根本遏制。一些重点流域、海域水污染严重,许多地区主要水污染物排放量超过水环境容量,突发环境事件的数量居高不下。党的十八大提出大力推进生态文明建设,建设美丽中国,“十三五”规划首次将加强生态文明建设(美丽中国)作为第8项任务目标(共10项)写入五年规划,这都对水环境标准的指导性、科学性、合理性提出了更高要求。因此,修订《标准》,实现“保护人体健康、维护地表水生态系统健康、最大程度满足水体使用功能对水质的要求”的管理目标,客观、准确地反映我国当前地表水环境质量状况,不仅符合我国当前水环境管理的迫切需要,也符合国际水质标准科学发展的趋势。

  水质基准研究是《标准》科学制订的重要依据,是国家制定环境保护目标和方向的科学基础,是国家社会经济发展空间布局、环境损害鉴定和风险管理的科学依据。在社会发展的初级阶段,考虑当时有限的经济技术条件,标准值往往比基准值高很多;但当社会发展到一定阶段,保证环境质量和人民健康将成为第一目标,标准值会开始向基准值靠拢。目前部分发达国家如美国已经直接采用一些污染物的基准值作为标准值。《水十条》中特别提出“开展有机物和重金属等水环境基准研究。”新《环境保护法》也在第15条专门规定了“国家鼓励开展环境基准研究”。近年来我国水质基准研究取得重要进展,目前已制定国家环境基准管理办法1项,发布水质基准制定技术指南和技术规范6项。

  目前《标准》中涉及109个检测指标,其中地表水环境质量标准基本项目24项、集中式生活饮用水地表水源地项目85项,其中包括特定项目80项和补充项目5项。根据近年来水质基准与标准的大量研究发现,修订《标准》,主要将从三个方面进行,一是依据水质基准研究成果,调整《标准》水质项目分类及部分项目的限值,达到兼顾保护水生生物和保护人体健康的水质要求;二是分级分类分区制定水质管理要求,更新水质监测与分析方法,统一协调其他涉水标准,使得限值更加科学合理;三是根据我国现阶段水环境的污染状况和经济水平,将一些已有较高检出率的新型污染物纳入《标准》中,更好地改善和保护水环境质量。根据这样的思路,再依据水质基准的政策指南和最新研究成果,目前《标准》中的部分检测指标限值将会加严或放宽,例如砷、汞、镍、铬(六价)等污染物限值将放宽,锌、铜和镉等污染物限值将加严。按照平均水体超标率变化7%计算,预计将多保护我国9960km2的水域,可增加直接和间接生态服务价值1760亿元。另外,《标准》限值的更改,一定会对相关环保产业和重污染企业的技术创新与经济发展影响重大。例如,锌是工业重要的原材料,含锌制品主要被用于冶金、化工等行业。用锌企业和环保企业处理含锌废水主要采用化学法、物理法和生物法,其中化学法处理效果较好,但会产生大量目前尚无较好处置办法的废渣;物理法处理费用较高,投资太大;生物法虽然具有高效、无二次污染、处理费用低等优点,但大多还处于研发阶段,还没有投入市场。因此,若锌的限值加严,将会刺激环境保护产业的市场需求,倒逼环保企业处理含锌废水的技术升级,迫使费用低廉的生物法大量进入市场,促进和保障我国经济的绿色发展。

  2.我国环保产业的现状

  目前,环境保护相关产业在我国被定义为“国民经济结构中为环境污染防治、生态保护与恢复、有效利用资源、满足人民环境需求,为社会、经济可持续发展提供产品和服务支持的产业。它不仅包括污染控制与减排、污染治理与废物处理等方面提供的产品与技术服务的狭义内涵,还包括涉及产品生命周期过程中对环境友好的技术与产品、节能技术、生态设计及与环境相关的服务等的广义的内涵”。20世纪70年代我国环保产业开始起步,随着经济的快速发展和环境问题的日益突出,自“十五”(2000—2005年)开始,我国政府将生态环境保护同经济发展等同看待,对环境污染治理投入不断上升,环保产业进入了快速发展阶段。

  国家环境污染治理投资总额从2001年1166.7亿元迅速上升到2014年9575.5亿元,2015年下降至8806.4亿元,工业污染源治理投资总额也在2014年达到顶峰,为997.7亿元。但事实上,虽然治理投资总额在不断攀升,但是不同年份针对不同方面的污染治理投资力度差异较大,城镇排水基础设施建设投资总额仅在2001—2003年占环境污染投资治理总额的20%以上,其余年份平均占14.7%;工业污染源治理废水投资总额在2001—2003年占工业污染源治理投资总额的36%以上,其余年份平均占28.1%(图1)。

  发达国家的研究表明,环保投入对其他相关产业的放大倍数为8~10倍。环保投资必然带来资源的重新分配,从而对社会和经济的发展产生一定影响。2010年,环保产业被确立为我国战略性新兴产业。虽然我国目前尚未建立常态化的环境保护相关产业调查统计制度,但是据2011年最新第四次全国环保及相关产业调查显示,2000年以来,我国环保产业进入快速增长期,2011年环保相关产业年收入总额已经达到30752.5亿元,实现利润2777.2亿元,进出口合同总额333.8亿美元。与2004年第三次全国环保及相关产业调查相比,从业单位增加了12197个,增加了104.9%;从业人员增加了160万人,增加了100.3%;年收入总额增加了26180.4亿元,增加了572.6%,不论是产业规模、结构和技术水平都得到了迅猛和长足的发展。

  虽然我国环保产业在近15年发展迅速,但是也存在一定的问题。环保产业的分布基本与我国社会经济发展空间分布一致,如北京、上海、浙江和福建沿海等经济发达地区,人口稠密,工业化程度高,经济发展与生态环境保护的矛盾突出,大大刺激了环境保护产业的市场需求,环保产业链基本形成。但位于环保产业链上游的环保研发和制造业产业,主要是中小规模经济单位,竞争十分激烈,产品良莠不齐;位于环保产业中游的环保工程,品质参差不齐,除了以项目或工程分包为主要形式的市场,还有第三方服务机构参与其中;产业链下游兼具买方和卖方垄断势力的用户,更是一个垄断壁垒较高的市场。作为国家环境保护法律体系有机组成部分的环境标准是管理环保产业的尺子,能够科学合理地指导环保产业的发展。因此,为了实现污染控制的预期目标,倒逼基于不同污染要素的产业结构调整、行业技术升级和产业专业化、社会化,使得环保产业更健康更高效的发展,制修订与时俱进的环境基准与标准迫在眉睫。尤其是《水十条》出台之后,根据水污染防治的重点领域和对象,基于基准修订《标准》,能够加快污染行业的技术成果转化与应用推广,加强对市场的监管,健全水环境技术评价的市场体系。

  3.国家水质基准与标准对我国环保产业发展的拉动分析

  国家水质基准与标准规定了对水环境污染物排放企业环境保护的基本要求,限值的每次加严和放宽不仅影响治理污染的市场,也影响排放污染的市场。每一次水质基准与标准政策的制修订,都在促进水环境保护相关产业的全面发展,为水环境环保产业的技术升级和更新提供契机。通过水质基准与标准政策的制修订来淘汰落后产能、调整产业结构,抬高环境准入门槛,倒逼企业提升自身的水污染防治技术和管理手段以降低排放,推进循环经济,引导清洁生产,提高资源绿色循环利用,是水质基准与标准对社会经济发展的重要贡献。

  3.1水污染防治投资测算

  根据国际经验,当环境保护投资占GDP的比例达到1%~1.5%时,可以控制环境恶化的趋势;达到2%~3%时,环境质量将有所改善。20世纪70年代时主要发达国家的环境保护投资已经占其GDP的2%~3%,2002—2013年欧盟28国环保支出占GDP的比例在2%~2.28%之间,而同时期我国仅在1.2%~1.84%之间(图1)。在政策的推动下,“十二五”期间环保投资共3.4万亿元,整个节能环保产业以15%至20%的速度增长,投资总额比“十一五”期间增长了62%,占到GDP的1.4%。据估计,“十三五”期间节能环保方面的投入将是“十二五”期间的两倍以上。

  “十三五”期间,我国水环境主要污染物排放总量将处于历史高位,复合型污染和新型污染的特征将更加明显,很可能是环境质量状态最为复杂的时期,修订《标准》,是推进水污染防治和改善生态水环境质量的重要监管手段。《国家环境保护标准“十五”发展规划》修订了《地表水环境质量标准》;《“十一五”发展规划》制定了《国家污染物排放标准中水污染物监控方案》,设立了水污染物间接排放限值;《“十二五”发展规划》发布了钢铁、化工等25项行业型水污染物排放标准。为了达到上述要求,“十五”“十一五”和“十二五”期间我国水污染防治投资分别约占环保投资的32%、35%和31%。根据测算,“十三五”期间我国环保投资将达到6.8万亿元左右,若水污染防治投资初步按照占比30%测算,则“十三五”期间为达到修订《标准》后的目标,我国水污染防治投资至少将达到2.04万亿元。

  3.2 水污染防治主要产业发展初步预测

  2016年国务院颁发《“十三五”生态环境保护规划》中明确指出要“完善环境标准和技术政策体系。研究制定环境基准,严格执行污染物排放标准,建立生态保护红线监管技术规范”。因此,工业点源的环境守法不仅在于自身处理废水的能力升级,更多地依赖于水污染防治相关企业的技术、产品和服务是否能够解决企业排放“如何达标”的问题[20]。目前我国A股市场共有92家环保上市公司,环保业务收入占主营业务收入比例大于50%的公司共39家,其中17家为主营水污染防治公司(表1)。2016年环保行业(含水务)营业收入1880.86亿元,净利润224.14亿元,同比增长17.22%。其中,水污染防治A股上市公司2016年收入和利润增速分别达到41.03%和42.24%。在修订《标准》后,将大大促进污水处理和环境监测设备及零件、药剂的生产制造,环境技术和咨询、第三方运营服务等细分行业的发展,影响众多重污染行业(如造纸、焦化等)的经济发展决策,同时还将带动与水环境产业相关的其他行业发展,如水环境金融、仪器设备、专用化学品等相关产品及服务。

  3.2.1 水污染治理与处理领域

  水污染治理与处理领域主要涉及工业水污染治理、城镇生活污水处理、农业污染治理、城市黑臭水体治理等行业。修订《标准》,将进一步在相关行业的“规模增长”中,提高准入门槛,促进产业结构和布局优化,将重点影响城镇生活污水处理和工业水污染治理行业的发展。统计2000—2015年我国废水排放总量、城镇生活污水排放量和工业废水排放量(图2)发现,废水排放总量呈持续增长,2015年全国废水排放量达到735.3亿吨,十年间污水排放总量复合增速为3.44%。其中生活污水排放总量达到535.2亿吨,占污水排放总量的72.79%,远远超过工业污水排放量。

  3.2.1.1 城镇污水处理领域

  城镇污水处理主要包括污水处理设施和管网建设与提标改造、污泥处理处置以及城镇污水再生水设施建设等。生活污水排放量大,处理率低,处理结果不理想,极易造成地区水污染,对城市水环境建设与供水安全都是一个挑战。但修订《标准》,必然带来污水处理运行成本的增加。王洪臣认为若以一级A水质标准来作为统一标准,仅计算现在建成的设施,提标改造至少需要3000亿元投资。《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》指出,到2020年底预计实现城镇污水处理设施全覆盖,城市污水处理率达到95%,同时“十三五”期间,预计新增污水管网12.59万公里。那么,按200万元/公里管网建设投资计算,加上相关配套设施,预计污水处理管网建设至少需要投入2518亿元。修订《标准》,提标改造的投资额可能将翻倍,会冲破5000亿的关口。

  截至2015年底,全国城市污水处理厂处理能力1.4亿m3/日,全年累计处理污水量达410.3亿立方米。按《标准》分类,污水处理厂的一级A出水标准一般与地表水V类~劣V类相当,若污水处理厂采用较为先进的生产工艺一般可达到IV类地表水标准,但目前我国大部分污水处理厂出水标准未达到、或仅达到一级A,出水水质低于当地河道水质。若污水处理排放标准从二级标准提高到一级A标准,以污水运行率70%计算,日处理能力在2000吨~50万吨左右的城镇污水处理厂将增加投资成本623~323元/吨,增加的运行成本为0.11~0.2元/吨。根据回归模型外推(图2),预测得到“十三五”期间废水排放总量约为3962亿吨,预计平均每年城镇生活污水排放量约为566亿吨(表2),按照日处理能力在1万吨的污水处理厂的标准,二级标准提高到一级标准所增加的投资费用约为514元/吨,初步估算《标准》修订后,城镇污水处理厂将年均增加建设与运营投资超过700亿元。

  另外,污水处理的核心工艺是生化处理,我国城镇污水处理厂目前常用的生化处理技术主要为活性污泥法和生物膜法。据悉采用如MBR+DF双膜工艺处理的城镇废水可以达到《标准》II类地表水质,其中,先经过MBR工艺可使劣Ⅴ类水处理为Ⅳ类水,再利用DF膜将Ⅳ类水“造”成Ⅱ类水,双膜工艺成本大概较传统高1.3元/吨,由此仅使用膜技术与产品方面,每年将会带动城镇废水处理市场超过500亿元。同时,“十三五”规划新增再生水利用设施规模1505万m3/日,城镇污水处理及再生水利用设施建设将共投资约5644亿元。

  3.2.1.2 工业废水治理领域

  工业废水排放量自2007年出现拐点,开始缓慢下降,但数量依然十分庞大,且工业废水实际排放达标率与重复利用率较低。工业废水中各项污染物指标最易超出水质基准与标准,因此重点行业工业区的废水处理尤为重要。根据预测,“十三五期间”工业废水排放总量为907亿吨(表2)。据民生证券测算,由于工业污水处理比例低,未来排量增长快,处理比例提高空间非常大,仅工业废水未来每年就有2000亿市场空间待开启,合计存量与增量市场,我国工业废水每年投资市场空间约是城镇污水处理市场的近3倍,将超过一万亿元。

  另外,2003—2015年,废水中重金属铅、汞、镉、六价铬、砷分别从568.45吨、5.48吨、84.47吨、103.12吨和373.7吨,减少至79.43吨、1.08吨、15.82吨、23.598吨和112.101吨,年复合增长率为-15.13%。目前,工业废水处理重金属的方法主要是化学沉淀法、电解法、溶剂萃取分离、离子交换法、膜分离技术和生物处理法等,但传统工艺普遍存在成本高、反应慢、易造成二次污染的缺点,工业上使用的吸附剂价格昂贵。由于基于基准修订《标准》后,如汞、六价铬、砷等部分重金属限值可能会放宽,例如镉等部分重金属限值可能会加严,因此新《标准》出台后,会促进相关环保企业开发廉价、高效的吸附剂,进一步带动企业污染治理的技术进步。

  3.2.2 重污染行业的水污染防治

  根据环保部规定,重污染行业暂定为冶金、化工、石化、煤炭、火电、建材、造纸、酿造、制药、发酵、纺织、制革和采矿业等13类行业。另外,2005年国家计委、环保部将化工、冶金、有色金属、黄金、煤炭、矿产、纺织、化纤、轻工、医药列为建设项目环境影响咨询收费最高的行业。2003—2014年环保部相继出台一系列企业事业单位环境信息公开办法,包括重污染行业在内的多家企业(主要是上市公司)需要对其企业环境绩效信息进行披露。据统计,仅2015年,全国主要行业工业废水治理设施的运行费用就达到了685亿元。

  2015年工业废水排放量最多的行业依次为:化学原料和化学制品制造业(256428万吨)、造纸及纸制品业(236684万吨)、纺织业(184271万吨)、煤炭开采和洗选业(148138万吨)、农副食品加工业(138910万吨)。其废水成分存在着较大差别:

  (1)化学原料和化学制品制造业包括有机和无机两类,成分复杂,无机化工排出的废水主要是冷却水,多含酸、碱、盐类悬浮物,有时还有硫化物和其他有毒物质;有机化工排出的废水毒性较强,多数是人工合成有机化合物,不易分解,对水环境影响很大。

  (2)造纸及纸制品业使用木材、稻草等为原料,经高温高压制成纸浆后排出的废水多含挥发性有机酸,臭味重,污染性强。

  (3)纺织业排出的废水污染物主要来自漂洗、漂白、上浆等过程中产生的有机物,另外在印染过程中还会产生硫化物等有毒成分。

  (4)煤炭开采和洗选业的废水包含大量重金属离子、酸性物质、浮选剂等,炼焦煤厂的废水中还含有大量酚、氨、硫化物和氰化物,会产生多层次的污染问题。

  (5)农副食品加工业的内容复杂,包括肉类、乳品、植物性食品等,排出的废水中含有有机物、动物排泄物,不仅不易分解,还容易含有病菌,耗氧量高,不易处理。

  因此,基于基准修订《标准》,对重污染行业的水污染防治提出了更高的要求,将产生逼迫效应,促进产业升级和污染治理的技术进步。由于新《标准》的影响,新增废水处理设施投资主要将集中在上述五个行业:化学原料和化学制品制造业、造纸及纸制品业、纺织业、煤炭开采和洗选业、农副食品加工业等行业。同时,2004—2015年,工业废水运行费用从245亿增加至685亿,年均复合增长率为8.94%,考虑到第三方专业治理对降低运营成本的影响,预计“十三五”期间工业废水运行费用增速约为6%,由此测算“十三五”工业废水运行费用为4090亿元,年均818亿元。

  4.结论

  在水质基准研究成果的基础上修订《标准》,不仅能够进一步完善环保标准体系,提高环保标准的可操作性,还能够促进污染治理技术的进步,促进环保产业的健康发展。据测算,“十三五”期间节能环保投入将是“十二五”期间的两倍以上,达到6.8万亿元左右,其中水污染防治投资将占30%,达到2.04万亿元。基于水质基准修订《标准》,一方面对城镇污水处理设施建设给予了商机,根据本文测算,城镇污水处理设施管网建设至少需要投入近5000亿元,城镇污水处理厂将年均增加建设与运营投资超过700亿元,同时仅使用膜技术与产品方面,每年将会带动市场超过500亿元;另一方面对工业废水治理设施也提出了更高的要求,为工业废水治理的高新技术及装备制造业带来市场,预计“十三五”期间工业废水运行费用增速约为6%,工业废水运行费用约为4090亿元,年均818亿元。另外,修订《标准》后,汞、六价铬、砷等物质限值可能会放宽,镉等物质限值可能会加严。这将大大减少重污染工业废水处理的成本,最大限度地促进相关企业发展。因此从长远来看,基于基准修订《标准》,能够科学合理地指导环保产业的发展,倒逼行业技术升级,加快行业的技术成果转化与应用推广,使得环保产业和社会经济更健康发展,将在我国水环境质量改善和科技进步促进方面影响重大而深远。

  基金项目:国家自然科学基金项目(41521003,41603111)和中国博士后科学基金项目(2016M601094)。

  作者:王颖,符志友,冯承莲,何佳,刘昌明,葛察忠

  王颖,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、北京师范大学水科学研究院,助理研究员。

  责任作者:刘昌明,中国科学院院士,主要从事水科学理论和方法研究。

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