長(zhǎng)江流域地表水水質(zhì)區(qū)域污染特征研究

李 茜，張建輝

（中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，北京100012）

長(zhǎng)江是中國(guó)水資源量最豐富的河流，水資源總量9 616億m3，約占全國(guó)河流徑流總量的36%，為黃河的20倍，是十大流域之首。長(zhǎng)江流域經(jīng)濟(jì)總量約占全國(guó)的40%，養(yǎng)育著全國(guó)1／3的人口，長(zhǎng)江中下游沿江地帶是我國(guó)產(chǎn)業(yè)密集帶，長(zhǎng)江流域水質(zhì)和水資源量的狀況及其變化具有全國(guó)性意義［1－3］。

影響地表水水質(zhì)的因素較為復(fù)雜，既有自然因素如水資源量，也有社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，如沿岸廢水排放量、人口密度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，分析地表水水質(zhì)變化的因素對(duì)地表水污染治理具有重要的決策參考意義［4－5］。本文對(duì)長(zhǎng)江流域2005～2009年的水質(zhì)變化、污染物排放情況進(jìn)行了分析，并根據(jù)水資源量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素對(duì)長(zhǎng)江流域各地區(qū)的水質(zhì)差異進(jìn)行原因分析。綜合長(zhǎng)江流域各地區(qū)水質(zhì)狀況、納污量和水資源情況對(duì)區(qū)域污染特征進(jìn)行分類，對(duì)長(zhǎng)江流域污染治理的分類指導(dǎo)提供依據(jù)。

1 長(zhǎng)江總體水質(zhì)及污染物排放量情況

2005～2009年，長(zhǎng)江水質(zhì)持續(xù)好轉(zhuǎn)。自2005年起，長(zhǎng)江Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)斷面比例呈上升趨勢(shì)，由2005年77.7%上升至2009年87.4%；劣Ⅴ類斷面比例呈下降趨勢(shì)，由2005年8.7%下降至2009年3.9%。

2005～2009年，長(zhǎng)江流域化學(xué)需氧量和氨氮排放總量總體呈下降趨勢(shì)，化學(xué)需氧量由2005年的453.3億t，下降到2009年的439.8億t，降幅2.3%，其中工業(yè)廢水中排放量減少12.5億t，占減排總量的91.9%。氨氮排放量由2005年的45億t下降到41.2億t，降幅8.5%。其中，工業(yè)廢水中排放量減少3.8億t，占減排總量的96.7%。

圖1 長(zhǎng)江流域化學(xué)需氧量排放量

圖2 長(zhǎng)江流域氨氮排放量

從污染物排放量的構(gòu)成來(lái)看，長(zhǎng)江流域生活污水所占比例較工業(yè)廢水高，2009年生活污水排放量占化學(xué)需氧量排放總量的72%，氨氮占76%。近年來(lái)污染物排放量的減少主要來(lái)自于工業(yè)廢水排放量的下降，而生活污水中污染物的排放量的變化很小?？梢?jiàn)，“十一五”以來(lái)，隨著減排力度的加大，工業(yè)廢水污染物排放量的減少是長(zhǎng)江水質(zhì)穩(wěn)定好轉(zhuǎn)的主要因素之一，而隨著城市化進(jìn)程的加快和城鎮(zhèn)人口的增加，生活污水污染物的減排存在較大壓力。

2 長(zhǎng)江干流和支流水質(zhì)變化

2009年，長(zhǎng)江干流水質(zhì)為優(yōu)，近年來(lái)水質(zhì)穩(wěn)步改善。2005年，32個(gè)斷面中，Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)斷面占93.5%，Ⅳ類水質(zhì)斷面占6.5%；2009年，全部斷面均為Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)。

圖3 長(zhǎng)江支流水質(zhì)

2009年，長(zhǎng)江支流水質(zhì)良好。71個(gè)斷面中，Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)斷面占81.7%，劣Ⅴ類占5.6%。2005年以來(lái)，長(zhǎng)江12條主要一級(jí)支流中，雅礱江、大渡河、嘉陵江、烏江、沅江和漢江水質(zhì)斷面五年來(lái)均為Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)，水質(zhì)均為優(yōu)；岷江、沱江、湘江和贛江的水質(zhì)逐步好轉(zhuǎn)；京杭大運(yùn)河水質(zhì)無(wú)明顯變化；黃浦江水質(zhì)變差。

圖4 長(zhǎng)江流域水系和行政區(qū)圖

沱江2005年斷面均為Ⅳ類水質(zhì)，2009年均為Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)；湘江2009年Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)斷面比例為80%，Ⅳ類斷面為20%，主要污染物為石油類，相比2005年，消除了劣Ⅴ類斷面；相比2005年，贛江2009年消除了劣Ⅴ類斷面；京杭大運(yùn)河2009年主要污染物為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和五日生化需氧量，斷面水質(zhì)相比2005年無(wú)變化；黃浦江斷面水質(zhì)2009年為Ⅴ類，主要污染物為氨氮，2005年為Ⅳ類。

3 影響長(zhǎng)江流域各地區(qū)水質(zhì)狀況的原因分析

影響地表水水質(zhì)的的因素主要有自然因素和社會(huì)因素，自然因素主要包括水資源量等，社會(huì)因素主要包括各地區(qū)的污染物排放量、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平和化肥施用量等［7］。

3.1 長(zhǎng)江各地區(qū)水質(zhì)與污染物排放、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)關(guān)系

首先分析污染物排放量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和化肥施用量與地表水水質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系。

根據(jù)中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒［8］，運(yùn)用2009年長(zhǎng)江流域各省市的人均GDP、人口密度和化肥施用量數(shù)據(jù)，與長(zhǎng)江流域各省2009年地表水高錳酸鹽指數(shù)平均濃度、單位面積COD的生活污水排放量、工業(yè)廢水排放量和總排放量數(shù)據(jù)做相關(guān)分析，可見(jiàn)各省地表水高錳酸鹽指數(shù)濃度與COD排放量的相關(guān)關(guān)系較好（見(jiàn)圖4）。運(yùn)用聚類分析將以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，找出各地區(qū)地表水高錳酸鹽指數(shù)濃度的與其影響因子相關(guān)關(guān)系規(guī)律。聚類分析結(jié)果表明，上海、江蘇、河南規(guī)律各不相同，青海、甘肅、云南、山西、貴州和四川規(guī)律相似，重慶、江西、湖北、湖南和安徽規(guī)律相似。

表1 長(zhǎng)江流域各項(xiàng)指標(biāo)排列情況

圖5 地表水水質(zhì)與污染物排放、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)關(guān)系

可以看到，上海和江蘇地表水污染的影響因素相似，地表水高錳酸鹽指數(shù)濃度均為長(zhǎng)江流域的前3位，其主要影響因素為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口密度。從COD排放量看，上海和江蘇單位面積生活污水COD排放量均位居長(zhǎng)江流域各省的前2位，分別為工業(yè)排放量的7.4倍和1.8倍，其人口密度和人均GDP也位居前2位，生活污水排放量與人口密度有直接關(guān)系，可見(jiàn)人口密度高是導(dǎo)致兩省市地表水高錳酸鹽指數(shù)濃度高的首要因素，此外長(zhǎng)江下游高錳酸鹽指數(shù)本底值高也是重要方面。同時(shí)，江蘇的化肥施用量較高，可能是影響地表水高錳酸鹽指數(shù)濃度的重要因素。

河南是地表水高錳酸鹽指數(shù)濃度最高的省，其規(guī)律具有特殊性，河南是長(zhǎng)江流域唯一單位面積工業(yè)廢水COD排放量大于生活污水COD排放量的省，且化肥施用量最大，人口密度位居第三，人均GDP排位第四，可見(jiàn)化肥施用量對(duì)地表水高錳酸鹽指數(shù)濃度的影響很大，且工業(yè)廢水治理能力相對(duì)其他省份較低，人口密度大也是造成高錳酸鹽指數(shù)濃度較高的重要因素之一。

其余各省中，青海、甘肅、云南、陜西、貴州和四川規(guī)律相似，均位于長(zhǎng)江上游，地表水高錳酸鹽指數(shù)濃度較低，單位面積COD排放量、人口密度均較小。江西、湖北、湖南和安徽規(guī)律相似，均位于長(zhǎng)江中下游，化肥施用量和人口密度較高，單位面積COD排放量較高，其中，安徽、江西的高錳酸鹽指數(shù)濃度較高，但湖南和湖北的高錳酸鹽指數(shù)濃度較低。重慶具有特殊性，位于長(zhǎng)江上游地區(qū)，但地表水高錳酸鹽指數(shù)濃度較高，COD排放量和人均GDP較周邊的長(zhǎng)江上游地區(qū)高，化肥施用量也較高，可見(jiàn)重慶的減排壓力較大。

3.2 長(zhǎng)江各地區(qū)水質(zhì)與水資源量和納污量的相關(guān)關(guān)系

水資源量是影響水質(zhì)的重要因素，運(yùn)用長(zhǎng)江水資源公報(bào)中各地區(qū)水資源量的數(shù)據(jù)和2009年COD排放量數(shù)據(jù)，得到各地區(qū)單位水資源量的納污量，將單位水資源量的納污量與2009年高錳酸鹽指數(shù)濃度進(jìn)行相關(guān)分析，見(jiàn)圖6。由圖6和圖5比較可以看出，單位水資源量納污量與地表水高錳酸鹽指數(shù)濃度值的相關(guān)性比COD排放總量與高錳酸鹽指數(shù)濃度值的相關(guān)性好，可見(jiàn)水資源量對(duì)地表水水質(zhì)的影響很大。

單位水資源量COD排放量最大的3個(gè)省份依次為上海、江蘇和河南，分別為8 116.76t／億m3，4 988.33t／億m3和1 941.99t／億m3，這三個(gè)省份的高錳酸鹽指數(shù)濃度也最高，分別為3.9mg／L，3.7mg／L和5.2mg／L。青海的單位水資源量COD排放量為最低，上海單位水資源量COD排放量為青海的800多倍，高錳酸鹽指數(shù)濃度近青海的4倍。

圖6 地表水水質(zhì)與單位水資源量納污量的相關(guān)關(guān)系

4 長(zhǎng)江流域區(qū)域污染特征分類

綜合長(zhǎng)江流域各地區(qū)水質(zhì)狀況、納污量和水資源情況，以及各地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展發(fā)展?fàn)顩r分析，可以將長(zhǎng)江流域各地區(qū)的水環(huán)境污染特征分為以下幾類，為今后對(duì)長(zhǎng)江流域進(jìn)行有針對(duì)性的區(qū)域污染治理提供依據(jù)。

（1）水資源量小，水質(zhì)較差，產(chǎn)業(yè)發(fā)展集中，且城鎮(zhèn)和人口密集的地區(qū)，主要有上海和江蘇。上海和江蘇的主要河流京杭大運(yùn)河、黃浦江水質(zhì)均較差，京杭大運(yùn)河3個(gè)國(guó)控?cái)嗝嬷校?005～2009年均有1個(gè)為Ⅴ類水質(zhì)，1個(gè)為劣Ⅴ類水質(zhì)，黃浦江的1個(gè)國(guó)控?cái)嗝嬖?006～2009年均為Ⅴ類水質(zhì)。上海和江蘇的河流為由于流量小，流速緩慢，水體的自凈能力較差；沿江地帶是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)且人口密度高，污染物排放量位居長(zhǎng)江流域的前兩位，相應(yīng)的河流污染物承受量極大。這類地區(qū)的地表水水質(zhì)污染較為嚴(yán)重，應(yīng)給予重點(diǎn)治理和保護(hù)，并強(qiáng)化工業(yè)和生活污染物的減排力度。

（2）水資源量較大，但產(chǎn)業(yè)相對(duì)集中，污染物排放量較大的地區(qū)，主要有四川、湖南、湖北和江西。流經(jīng)這些地區(qū)的河流主要包括岷江、沱江、湘江和贛江，目前水質(zhì)總體尚好，但局部斷面，如贛江的滁槎斷面、湘江的兩渡水?dāng)嗝?、沱江的李家灣斷面和岷江的岷江大橋斷面近年?lái)均有不同程度的污染。這類河流的水環(huán)境容量較大，沿江的四川、湖北、湖南和江西人均GDP較高，工業(yè)較為集中，污染物排放量也較大，應(yīng)對(duì)重點(diǎn)河段加強(qiáng)治理。

（3）流量較大，產(chǎn)業(yè)相對(duì)不集中，污染物排放量較低的地區(qū)，包括四川大部、貴州、陜西等。流經(jīng)這些地區(qū)的河流包括嘉陵江、烏江、沅江和漢江，沿江產(chǎn)業(yè)發(fā)展不集中，人口密度不高，污染物排放量也較低，水環(huán)境容量比較大，水質(zhì)保持良好，應(yīng)繼續(xù)予以保持。

（4）流量較大，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后的地區(qū)，主要為青海、云南、四川西部，流經(jīng)的河流包括長(zhǎng)江上游的通天河、金沙江、雅礱江、大渡河。流經(jīng)此類地區(qū)的河流均保持了水質(zhì)良好，金沙江的龍洞、倮果和金江斷面在2005～2008年均保持了Ⅰ類水質(zhì)，雅礱江的雅礱江口斷面2005～2007年和2009年均為Ⅰ類水質(zhì)。由于地處長(zhǎng)江上游，且經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為緩慢，污染物排放量小，人口密度小，此外水環(huán)境容量較大，自凈能力比較強(qiáng)，保持了水質(zhì)良好，地處河流水源區(qū)的河流應(yīng)給予重點(diǎn)保護(hù)。

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