東江源區地表水質變化特征及成因分析

(江西省贛州市水文局，江西 贛州 341000)

東江源區地表水質變化特征及成因分析

曾金鳳曾陽松

(江西省贛州市水文局，江西贛州341000)

基于東江源區1975～2016年時間序列數據，采用均值型污染指數法、季節性肯達爾檢驗法和ArcGIS空間分析技術等方法分析評價了該地區地表水水質特征、典型水功能區水質及特征污染物氨氮變化情況。結合源區的優勢產業及主要排污口分布，采用等標污染負荷法、水質水量聯合評價及皮爾遜相關分析法，探討影響水質時空分布的自然和人為因素，分析了東江源區水質問題及成因，為落實東江源區生態補償、水資源保護規劃典型試點工作、最嚴格水資源達標考核及“河長制”的實施、蘇區振興等相關政策的落實提供參考。

水質評價；地表水；東江源區

珠江流域東江水水質一直備受各方關注，東江源區也先后被列為國家生態補償試點區域，財政部、水利部、環保部聯合確定的國土江河綜合整治試點區域，水利部水生態保護修復典型區域，珠江流域水資源保護規劃重點區域，江西省“河長制”試點區域，并提出“保東江源一方凈土，富東江源一方百姓，送粵港兩地一江清水”的目標。

為此，本文利用源區較為完善的水文水質監測站網及長系列的水文水質監測資料，采用均值型污染指數法[1]、季節性肯達爾檢驗法[2]和ArcGIS空間分析技術等方法分析評價了其地表水水質特征、典型水功能區水質及特征污染物氨氮變化情況。結合源區的優勢產業及主要排污口分布，采用等標污染負荷法[3]、水質水量聯合評價及皮爾遜相關分析法，探討影響水質時空分布的自然和人為因素，辨識了東江源區水質問題及成因。

1 區域概況

東江源區位于江西省南部，主要涉及尋烏、安遠和定南3縣，流域面積3 524 km2，地表水資源量30.2億m3。境內河流屬珠江流域東江水系，主要水系有尋烏水和定南水，見圖1。

1.1 監測站網及水功能區劃

東江源區域內設有各類水文水資源監測站點133 處。其中，水文站4站，水位站21站，雨量站85站，水質監測站18 站，墑情站5 站。自1975年1月起，先后進行了降水量、蒸發量、水位、水溫、水質、泥沙和墑情等常規監測。

根據《江西省地表環境水功能區劃(2010年)》(以下稱《水功能區劃》)，東江源區共劃有水功能區38個，國家重要江河水功能區6個，省劃水功能區12個，市劃水功能區20個。包括保護區3個，保留區22個，緩沖區3個，開發利用區10個；開發利用區中含飲用水源區8個，工業用水區2個。相應水功能區名稱及對應目標水質見表1。

1.2 資源與產業布局

東江源區農業發展具有顯著的區域特色。目前林地面積 2.33萬hm2，耕地面積 3.04萬hm2，臍橙、茶油、生豬為農業主導產業。安遠、定南和尋烏3縣分別被定為我國主要的臍橙生產基地和全國優質供港生豬生產基地。

源區礦產資源種類豐富，其中，尋烏、安遠和定南3縣是世界上最大的離子吸附型稀土礦主產區之一。目前，已探明礦產種類約25種，以稀土、砂、黏土等為主。現有礦山214個，采礦跡地53.76 km2，棄礦區面積17.55 km2。

圖1 東江源區主要水系

表1 東江源區水功能名稱及對應目標水質類別

圖2 東江源區省劃水功能區水質監測斷面位置

2 地表水資源分析與評價

2.1 數據與方法

基于2016年東江源18個省劃水功能區水質監測成果，選取pH、氨氮、化學需氧量、總磷、砷等7個主要污染因子，根據《地表水環境質量標準》(GB38383-2002)，采用均值型污染指數法、單因子指數法，按不同類型水功能區目標，對不同類型、不同水期水質類別進行水質評價，并采用ArcGIS9.30 軟件分析水功能區水質空間分布特征。

運用PWQTrehd水質分析軟件，選取2007～2016年9個有連續5 a以上監測資料的水功能區分析年際變化特征與變化趨勢。采用水質水量聯合評價及皮爾遜相關分析法，基于2007～2016年《贛州市水資源公報》相應的人口規模、區域經濟發展和土地利用結構等相關數據，探討影響特征污染物氨氮時空分布的自然和人為因素。

2.2 地表水資源質量特點

2.2.1 不同水期水功能區水質變化

選取18個省劃水功能區代表斷面(相應位置見圖2)計算汛期、非汛期不同水期綜合污染指數(見表2)。由表1對比分析，同一水功能區汛期綜合污染指數小于非汛期，說明汛期水質優于非汛期。

2.2.2 不同類型水功能區水質

由表2分析，以2016年為例，源區尋烏水保護區、飲用水源區、支流保留區的綜合污染指數均在0.21～0.40之間，水質較好；尋烏水保留區、緩沖區、工業用水區綜合污染指數均在 0.41～0.70之間，輕度污染。定南水飲用水源區、緩沖區、保留區綜合污染指數在 0.21～0.40之間，水質較好；下歷水保留區、三百山保護區綜合污染指數在 0.41～0.70之間，輕度污染；下歷河工業用水區綜合污染指數在 0.7～1.00，中度污染。

2.2.3 水質類別分布

定南水和尋烏水Ⅰ類和III類水所占比例為 73.6%和76.0%；Ⅳ類及上類別分別為 26.4%和 24.0%。其中，定南水劣Ⅴ類水比例比尋烏水高13.4%。整體上，源區Ⅱ類水質所占比例最大，為 59.5%；Ⅰ類水所占比例最小，為 6.4%。

2.2.4 空間分布

根據現狀分析，結合已有成果[4]，東江源空間分布特征為北部源頭水質良好，中部尋烏縣城水質污染較嚴重，東部尋烏水中下游、西南部定南水定南縣城附近水體污染嚴重。

表2 2007～2016年東江源區18個省劃水功能區代表斷面不同水期綜合污染指數統計

注：-表示未開展監測。

2.2.5 時間變化

(1)年內變化。2016年，定南水汛期(4～9月)、非汛期(1～3月，10～12月)、全年水質達標率均為 77.8%；尋烏水汛期、非汛期、全年水質達標率分別為88.9%,77.8%,88.9%。水質汛期略好于非汛期。

(2)年際變化。東江源污染指標變化上升趨勢綜合指數WQTIUP為0.23，下降趨勢綜合指數WQTIDN為0.31，WQTIUP小于WQTIDN，表明東江源水質整體狀況趨于好轉。

2.3 典型水功能區水質狀況

(1)國家重要江河湖泊水功能區水質達標率偏低。2012～2016 年，國家重要江河湖泊水功能區達標率只有63.3%，相比國家水利規劃總院下達的2015，2020年和2030年水功能區達標率70%，88%和95%偏低。不達標水功能區為尋烏水尋烏保留區、尋烏水贛粵緩沖區和定南水贛粵緩沖區，相應達標率分別為8.33%，60.0%和60.0%，主要污染物為氨氮。

(2)省界出境水體水質呈現好轉。2008～2016年9 a間，東江源區出境水質類別多在Ⅳ～劣Ⅴ類，尋烏水贛粵緩沖區全年、枯水期、豐水期達標率分別為 44.4%，33.3%，44.4%；定南水贛粵緩沖區不同水期達標率均為 44.4%，汛期優于枯期，主要超標項目為氨氮。由表1分析結果，結合已有研究成果[5]表明，出境水整體水質呈現好轉，2015～2016年出境水質均達標。

(3)部分水功能區污染嚴重。定南水下歷河定南工業用水區常年不達標，Ⅴ類水占 3.03%，劣Ⅴ類水占 86.4%，達標率僅為10.6%，氨氮、總磷、COD、pH等指標時有超標。定南水下歷河定南保留區水質均為劣Ⅴ類水，主要超標項目有氨氮、總磷、氟化物、高錳酸鹽指數等。尋烏水尋烏保留區水質達標率13.1%，Ⅳ類水占18.7%，Ⅴ類水占32.6%，劣Ⅴ類水占 28.2%，主要超標項目均為氨氮[6]。

2.4 特征污染物氨氮變化

根據2.2節、2.3節的分析，結合已有監測成果[7]，可斷定源區特征污染物為氨氮。

(1)年際時間變化。氨氮濃度呈高度顯著上升的比例為 55.0%，顯著下降比例為15.3%，無明顯變化趨勢比例為29.7%。上升趨勢水質站數NUPm為0.55，下降趨勢站數NDNm為0.15，NUPm大于NDNm。年際氨氮濃度上升趨勢水質站數大于下降趨勢站數，整體呈上升趨勢。

(2)空間變化。東江源空間分布特征為北部源頭氨氮濃度低，中部尋烏縣城氨氮濃度較高，東部尋烏水中下游及西南部定南縣城附近水體氨氮濃度大；省界出境斷面氨氮濃度超標。

(3)特征污染物水質類別分布。東江源氨氮超標水功能區濃度主要集中在2～10 mg/L之間，即劣Ⅴ類標準濃度比例達 41.3%。定南水下歷河工業用水區氨氮污染最嚴重，劣Ⅴ類比例、年平均濃度、超標倍數及單次最高值均出現在該水功能區。

圖3 東江源區主要污染源分布

3 水資源質量問題識別與成因分析

3.1 典型水功能區不同程度污染

按東江源區土地利用現狀和《水功能區劃》，分析總結得到水域污染源的現狀分布，見圖3。根據2015年贛州市水資源監測中心對源區污染調查數據，采用等標污染負荷法分析評價典型區域主要污染源與污染物。

3.1.1 源區主要污染源分布

(1)工業污染源主要分布在尋烏水尋烏保留區、定南水下歷河定南工業用水區和定南水下歷河定南保留區3個水功能區，既有點源污染，又有面源污染。

(2)農業污染源主要分布在尋烏水尋烏保留區、定南水安遠-定南保留區和定南水老城河定南保留區3個水功能區，主要污染源來自農田和果園。

(3)生活污染源分布較為簡單，主要來自于尋烏縣和定南縣2個人口較為密集的縣城區。

3.1.2 典型水功能區主要污染源與污染物

對污染嚴重的尋烏水尋烏保留區、定南水下歷河定南工業用水區等典型水功能區，進行污染源與污染物分析，見表3。

(1)主要污染源。定南水下歷河工業用水區河段主要污染源為南方稀土排污口、定南富田工業園(南區)排污口、定南污水處理廠，占排污量的 84.1%。尋烏水尋烏保留區河段主要污染源為尋烏石排原稀土礦區排污小溪、尋烏石排工業園甲子背(上甲涵水)小溪排污口，占排污量的 86.5%。

(2)主要污染物。等標污染負荷法分析得出尋烏水主要入河污染物有氨氮(51.86%)、總磷(9.69%)、懸浮物(27.30%)，3者累積等標負荷比例為88.9%。定南水主要入河污染物有氨氮(30.31%)、懸浮物(15.97%)、化學需氧量(17.16%)、總磷(15.80%)，四者累積等標負荷比例為 79.2%。

表3 東江源區主要工業廢水污染源和污染物評價結果

表4 東江源人類活動與氨氮指標濃度皮爾遜相關性分析結果

注：** 在 0.01 水平(雙側)上顯著相關；* 在 0.05 水平(雙側)上顯著相關；1畝=0.066 7 hm2。

3.2 特征污染物氨氮超標

3.2.1 徑流量對氨氮濃度的影響

通過水質水量聯合評價分析源區自然因素對氨氮指標的濃度影響。選取2016年開展監測的定南水、尋烏水不同空間水功能區及氨氮超標水功能區代表斷面，分析水量對氨氮濃度指標的影響。

另有分析表明，定南水源頭保護區、定南水定南保留區、定南水贛粵緩沖區及尋烏水源頭保護區氨氮濃度隨流量的增大而增大，表明其受面源污染影響較大；定南水下歷河工業用水區、保留區及尋烏水尋烏保留區、尋烏水馬蹄河工業用水區、尋烏水贛粵緩沖區，氨氮濃度隨流量的增大而減小，表明其受點源污染影響較大，符合 3.1節源區主要污染物的空間分布特征。

3.2.2 人為因素對氨氮濃度的影響

人類活動主要通過人口狀況、經濟發展和土地利用結構等方面去影響河流水質[8]。根據源區的支柱產業排污特點，采用皮爾遜相關分析方法，從區域經濟發展、人口規模、土地利用結構3方面7個指標，分析東江源區人類活動與氨氮濃度的相關性，見表4。

從相關系數大小分析，東江源區、定南水和尋烏水氨氮最大相關系數均為第二產業，相關系數分別為 0.972，0.979和 0.863；最小相關系數分別是林果地、第一產業和牲畜，相關系數分別為 0.673，0.622和0.373。除尋烏水的養殖業無明顯關系外，其氨氮指標與流域內的人口、第一產業、農業、果業、養殖業相關指標存在明顯的相關性，也是主要污染源之一。

結合源區的社會經濟、優勢產業及污染源分布，稀土礦業為東江源區、定南水、尋烏水的工業主導產業，稀土采選礦業為東江源區及相應水系的主要污染源，符合稀土采選礦業工藝污染物排放特征[9-10]。

3.3 水質趨好轉

從2.2節水資源質量特點分析，源區水質趨于好轉，考慮政策時滯因素，這與2003年以來開展的一系列東江源保護修復措施相吻合[11]。2003～2016年間，為了改善和保護源區生態環境，中央、江西和廣東省人民政府相繼出臺了一系列保護政策，實施環境保護與生態建設工程如以“青山綠水”為重點的9項生態工程，對源區礦產資源開發秩序進行整頓和規范，按照相關政策實施退果還林，建立污水處理廠與垃圾中轉站。

此外，以大型養豬場為代表的養殖業污染處理設施不完善，水土流失、面源污染嚴重，水利工程監管欠缺，部分河段減水脫水[11]，生態環境與水資源保護矛盾突出等多種因素的影響，形成了東江源區特有的水資源質量特點。

4 結 論

經上述分析，可以得出以下結論。

(1)水資源質量特點。從不同水期看，源區汛期略好于非汛期。從水質類別看，I～III類優良水及合格水比例在73%～77%之間；II類水質所占比例最大，為 59.5%；Ⅰ 類水所占比例最小，為6.4%。對于不同水功能區，除保護區和飲用水源區水質較好，其他類型的水功能區均有不同程度的污染。從空間分布看，北部源頭水質較好，中部尋烏縣城水質污染較嚴重，東部尋烏水中下游、西南部定南水定南縣城附近水體污染嚴重。

(2)典型水功能區水質特點。國家重要江河湖泊水功能區達標率偏低，為 71.4%，主要超標項目為氨氮。2008-2016年9 a間省界出境斷面水質類別多為Ⅳ～劣Ⅴ類，達標率為 44.4%，超標項目為氨氮，但水質趨于好轉。部分水功能區污染嚴重，定南水下歷河工業用水區、尋烏水尋烏保留區、定南水下歷河定南保留區等部分水功能區污染嚴重，主要超標項目為氨氮。

(3)典型污染物氨氮變化。從時間變化看，年際氨氮濃度整體呈上升趨勢，年內汛期濃度低于非汛期。從空間變化看，北部源頭氨氮濃度低，中部尋烏縣城、東部尋烏水中下游及西南部定南縣城附近水體氨氮濃度大。

(4)水質特點成因分析。由于歷史、人口、資源、發展方式等多種因素的影響，源區以稀土、鎢開采冶煉為主的礦業，以臍橙、蜜橘開發為主的果業，以大型養殖場為代表的養殖業等產業，對源區水生態水環境造成一定的破壞。加上水利工程監管欠缺，部分河段減水脫水；污染程度不同，供用水安全受到威脅。但由于各級政府護源有力，源區水體水質呈好轉趨勢。

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(編輯：陳紫薇)

2017-03-21

江西省水利廳重大社會公益研究項目(KT201315)

曾金鳳，女，江西省贛州市水文局，碩士研究生.

1006-0081(2017)08-0024-07

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