近18年长江干流水质和污染物通量变化趋势分析

　　式中：Ci为第i个月的污染物浓度值，mg/L；Qi为第i个月的月径流量，108 m³.

　　1.5 数据来源

　　总磷、氨氮、高锰酸盐指数、石油类、铅、汞、粪大肠菌群等监测数据来源于长江流域水环境数据库；水量数据来源于水利部长江水利委员会《长江水文年鉴》.

　　2 结果与分析

　　2.1 污染物浓度分析

　　2.1.1 污染物浓度空间分布特征

　　图 2为2018年长江干流总磷和氨氮浓度年均值空间分布.由图 2可见：宜宾以下长江干流总磷浓度高于金沙江.宜宾以下干流总磷浓度年均值波动范围为0.06~0.14 mg/L，平均值为0.10 mg/L，低于GB 3838—2002中河流Ⅲ类标准限值(0.20 mg/L)，但高于Ⅲ类湖库标准限值(0.05 mg/L)；金沙江总磷浓度较低，约82%的断面在0.05 mg/L以下，仅巧家县乌东德至金阳县江段总磷浓度超过了0.05 mg/L.

　　长江作为河流，其总磷浓度跟湖库标准限值比较的意义在于，河湖连通、引调水工程中，长江水常常会进入缓流状态，所以需要从整个长江流域视角认识长江总磷浓度偏高问题.关于地表水中总磷浓度的基准或标准一直存有争议，也是一个难点.总磷不同于其他水质参数的一个重要特点是，同样的浓度在一个水域无不利影响，而在另一个水域则可引发藻类或大型植物过度生长，其是否产生不利影响取决于所在区域的水文情势、气候、水温、日照等因素.美国早期的水质基准[15]建议，为防止不直接汇入湖库的河流中植物过度生长，理想的河流总磷浓度标准值(基准值)为0.1 mg/L，而注入湖库的河流水体则不得超过0.05 mg/L.后来美国有关机构和研究建议河流总磷浓度的指导值为0.08 mg/L[16].对长江干流总磷的影响分析显示：①总磷的主要成分是磷酸盐，属于非毒性盐类物质(水体中的磷某些情况下以黄磷和有机磷农药形式存在时是有毒的，作为单独的污染物进行监测和评价，不属于此处讨论范围)，现有浓度水平对水源地功能、人体健康均无不利的直接影响. ②磷属于主要营养因子，总磷浓度偏高的长江水在进入缓流状态时可能产生不利的生态效应，如导致富营养化、引发水华等；另外，总磷偏高往往对底栖无脊椎动物的群落结构具有不利影响，但具体影响仍有待研究.所以，总磷偏高的主要影响在于水生态方面，而对水生态的不利影响在某些情况下也会影响水质安全，如水华引发水源地水质下降、自来水厂暂停正常供水等.

　　由图 2可见，长江干流氨氮浓度沿程上升，长江口氨氮浓度最高，长江上游尾段、长江中游上半段和长江下游氨氮浓度相对较高，金沙江以及宜宾以下长江上游上半段、中游下半段(洞庭湖和鄱阳湖之间)的氨氮浓度相对较低.长江下游氨氮浓度总体高于上游和中游，与长三角地区经济发展水平较高以及氨氮来源主要以点源为主有关.

　　根据2016—2018年长江干流石油类监测结果，石油类污染主要存在于上海江段，长江干流出现石油类污染的约100 km河长中上海江段约占80%.长江干流粪大肠菌超标现象较为普遍，其超标河长甚至高于总磷超标河长.

　　2.1.2 污染物浓度历年变化趋势

　　2001—2005年，长江干流的主要污染物为总磷、氨氮、高锰酸盐指数、重金属铅和汞、石油类等.以总磷、氨氮为重点对其历年变化情况进行分析.

　　图 3为2003—2018年长江干流不同江段总磷浓度年际变化.由图 3可见，2003—2012年总磷浓度呈上升趋势，之后至2018年呈下降趋势，以上游下降最大，由0.16 mg/L降至0.07 mg/L，下降约56%.各江段所含断面总磷浓度变化趋势分析表明：上游江段的攀枝花断面总磷浓度在2003—2008年较低，2009年出现高值，之后大幅下降，由2009年的0.19 mg/L降至2018的0.02 mg/L，下降约89%；宜宾和朱沱断面的总磷浓度在2012—2018年分别下降了64%和52%；三峡库区江段的寸滩断面、沱口断面、太平溪断面总磷浓度在2012—2018年分别下降了53%、56%、50%.

　　图 4为2003—2018年长江干流不同江段氨氮浓度年际变化.由图 4可见：武穴(位于中下游分界点湖口上游约70 km)至入海口江段的氨氮浓度变幅最大，2003—2012年基本呈上升趋势，之后至2018年显著下降，由2012年的0.51 mg/L降至2018年的0.18 mg/L，下降约65%.对该江段所含各断面浓度的变化分析表明，九江化工厂下游断面氨氮降幅最大，由2012年的0.63 mg/L降至2018年的0.13 mg/L，下降约79%；大通、南京化工厂下游和镇江青龙山断面在2013—2018年下降分别为53%、78%、77%;徐六泾断面氨氮浓度从2010年起总体呈下降趋势，由2010年的0.41 mg/L降至2018年的0.22 mg/L，下降约为46%.上游和下游变幅远小于武穴至入海口江段，仅个别断面变幅较大，如三峡库区江段的重庆寸滩断面2010—2018年总体呈下降趋势，由2010年的0.16 mg/L降至2018年的0.06 mg/L，下降达63%. 2011年起，中游江段的沙市五七码头断面氨氮浓度呈下降趋势，由2011年的0.28 mg/L降至2018年的0.10 mg/L，下降约60%.上游攀枝花至江津段氨氮浓度从2013年起也呈明显下降趋势.

　　对其他参数历年变化情况分析表明，2003—2005年经常超标的高锰酸盐指数在2016—2018年已鲜见超标. 2003—2005年铅、镉、汞出现超标现象的断面比例分别为67%、43%、33%，至2016—2018年基本未出现铅、镉、汞超标现象，说明长江干流重金属污染已明显减轻. 2003—2005年出现石油类超标的断面比例为81%，而2016—2018年降至10%，说明石油类污染控制效果显著.

　　2.2 径流量和污染物通量时空变化特征

　　2.2.1 径流量和输沙量时空特征

　　图 5、6分别为长江干流朱沱、宜昌、汉口37码头、大通断面年径流量和年输沙量的空间分布特征及历年变化趋势.由图 5可见，2001—2018年朱沱、宜昌、汉口37码头、大通断面年径流量均在一定幅度内波动，无明显上升或下降趋势.各断面水量丰、枯年的出现不完全一致，如2018年朱沱、宜昌断面表现为丰水年，而汉口37码头、大通断面表现为枯水年，主要原因是2018年洞庭湖、鄱阳湖来水偏少.对整个长江而言，丰水年为2002年、2010年、2012年、2016年，枯水年为2006年、2011年. 2001—2018年大通断面年径流量平均值为8 652×108 m3，比1950—2000年年径流量平均值(9 051×108 m3)[19]低了4.4%.由图 6可见，2001年后长江干流年输沙量变幅较大，朱沱、宜昌、汉口37码头、大通断面2018年年输沙量比2001年分别下降了76.6%、87.9%、72.1%、69.9%，以宜昌断面降幅最大，2001年宜昌断面年输沙量为2.99×108 t，2018年降至0.362×108 t，发生了数量级的变化.

编辑：王媛媛