近18年长江干流水质和污染物通量变化趋势分析

　　摘要: 长江是我国第一大河，2000年以来长江流域水环境形势发生了巨大变化，长江水质现状及其变化和原因备受关注.采用水质、水量、污染物通量、污染负荷等多要素综合分析方法，研究了近18年长江干流水质和污染物通量的时空分布、变化趋势及原因.

结果表明：

　　①宜宾以下长江干流总磷浓度高于金沙江；从源区至入海口，长江干流氨氮浓度总体呈沿程上升趋势.

　　②2011—2013年是长江干流水质重要转折期.2003—2010年，长江下游江段氨氮浓度总体呈明显上升趋势，2013—2018年大幅下降，下降约65%；2012—2018年，长江干流大部分江段总磷浓度呈明显下降趋势，其中上游下降最大，为45%~60%；2003—2018年，长江干流高锰酸盐指数、重金属和石油类污染均明显减轻.

　　③2000年以来，长江水量未有明显增大或减小趋势，但输沙量大幅下降.总磷年通量与年径流量密切相关，年内丰水期总磷通量较高.2001—2006年宜昌断面、汉口37码头断面氨氮年通量大幅下降；2013—2018年，大通断面氨氮年通量呈明显下降趋势.④2018年，大通断面总磷、氨氮年通量分别约为9.37×104和21.47×104 t.总磷汇入量中游强于下游，氨氮汇入量下游强于中游.上游向下游磷的输送由21世纪初以颗粒态为主转变为2017—2018年以溶解态为主.

　　⑤长江下游江段氨氮浓度和大通断面氨氮年通量的显著下降，以及长江整体石油类超标率大幅下降均主要归因于水污染防治；长江干流大部分江段总磷的明显下降主要归因于随泥沙汇入水体磷的减少，以及长江流域水污染防治.研究显示，近18年来长江干流污染物浓度、时空特征、输送形态发生了巨大变化.

　　长江是我国第一大河，起点位于“世界屋脊”——青藏高原的唐古拉山脉格拉丹冬雪峰西南侧，从起点至入海口长约6 300 km，流域面积达180×104 km2，约占我国陆地总面积的1/5[1].格拉丹东雪峰至当曲口为沱沱河，当曲口至巴塘河口为通天河，一般将沱沱河、当曲、楚玛尔河、通天河称为长江源区.巴塘河口至宜宾“三江口”(金沙江、岷江、长江三江交汇处)为金沙江，宜宾以下称长江.就整个长江干流而言，宜昌以上为上游，长4 504 km，流域面积100×104 k㎡；宜昌至湖口为中游，长955 km，流域面积68×104 km2；湖口以下为下游，长938 km，流域面积12×104 k㎡.

　　长江干流自西向东横贯我国中部，数百条支流辐辏南北区，是我国水量最丰富的河流，水资源总量9 616×108 m³，约占全国河流径流总量的36%.长江在全国经济、社会发展中的地位举足轻重，在国家对生态环境保护愈发重视的背景下，长江水环境保护摆在突出重要地位，尤其是长江经济带战略明确要求“生态优先，绿色发展”“共抓大保护，不搞大开发”. 2000年以来，长江水文和水环境形势发生了巨大变化，实施了一系列生态环境保护政策措施，如《中华人民共和国水污染防治法》的颁布实施、污染隐患企业的“关停并转”、入河排污口整治、污染物排放总量和水质改善双约束指标体系与机制、河湖长制的实施以及水土保持等.在上述各因素综合作用下，长江干流水质所发生的变化及原因备受关注.尽管有研究涉及长江干流水质的变化，如对长江口近10年水质时空演变趋势的研究，对长江流域主要污染物总量减排及水质响应特征的研究，对近年来长江水功能区水质达标的分析[4]，对三峡水库蓄水前后长江枝城至沙市段水质的评价，对长江干流局部江段水质变化的分析[6-8]，以及对长江源区水质参数和水化学参数的分析[9-10]，但从水质、水量、泥沙、污染物通量、污染负荷等多方面对长江干流水质历年变化趋势进行系统性、综合性分析以及原因或机理探究的研究较为鲜见.鉴于此，该研究分析了长江水质和污染物通量时空分布及历年变化趋势，从水量、泥沙、水电工程、水污染防治等方面辨析水质变化原因，诊断长江主要水质问题，以期为长江水生态环境保护决策提供科学依据.

　　1 材料与方法

　　1.1 研究范围

　　长江源区沱沱河、通天河人迹罕至，接近原生态，基于历史监测数据的实际情况，研究范围定为金沙江和长江.污染物浓度现状分析中选择50个监测断面(部分为水文水质综合断面)，分布于奔子栏至入海口约4 400 km的江段；历年水质变化趋势分析选择具有长系列资料的16个典型断面(见图 1)，其中，攀枝花、宜宾、朱沱、寸滩、万州沱口、官渡口、太平溪以及宜昌8个断面属长江上游江段；沙市五七码头、汉口37码头、黄石西塞山、九江化工厂下游4个断面属长江中游江段; 大通、南京化工厂下游、镇江青龙山、徐六泾4个断面属长江下游江段.选择宜昌、汉口37码头、大通3个断面计算污染物年通量.宜昌断面污染物通量代表了来自上游的污染物量，为上游控制断面；汉口37码头位于洞庭湖和鄱阳湖之间，其污染物通量代表了来自武汉以上江段的污染物量，为中游代表断面；大通位于长江口感潮河段上游端，是长江入海最后一个径流控制站，控制流域面积的90%，控制全江流量的95%，其污染物通量代表了来自大通以上江段的污染物量.

　　1.2 研究时段

　　总研究时段为2001—2018年，但是污染物浓度历年变化趋势分析时段为2003—2018年，没有追溯至2003年前，主要是考虑到2002年我国颁布了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》，取代之前的GB 3838—1988《地面水环境质量标准》。 GB 3838—2002要求对高锰酸盐指数、总磷、砷、汞、铅、镉、铬等参数进行测定，采样后对水样(现为原样)静置30 min，得到去除沉降物的水样(现为澄清样)来测定水质参数，而GB 3838—1988要求原样混匀后进行测定，两种前处理方式的不同导致了GB 3838—2002实施前、后的水质参数监测值缺乏可比性

　　1.3 水质参数选择

　　依据2001—2018年长江主要污染物情况，重点选择总磷、氨氮进行浓度和污染物通量长期变化趋势分析；另外，对高锰酸盐指数、重金属、石油类、粪大肠菌等进行了简单分析.

　　1.4 污染物通量计算方法

　　污染物在某时段内的通量通用计算公式:

　　式中：W为污染物通量，t；C(t)为t时刻污染物浓度，mg/L；Q(t)为t时刻流量，m³/s；k为单位换算系数.

　　实际工作中无法实现污染物浓度的连续监测，只能获得一定时段内的代表值；长江干流常规水质监测频率为每月1次.根据现实条件及通量估算方法筛选中误差最小原则，采用式(2)(3)计算污染物月通量(Wmi)和年通量(Wa)：

编辑：王媛媛