松花江流域水環(huán)境質(zhì)量特征分析

許琳娟，褚俊英，周祖昊，嚴(yán) 軍，游進軍

(1.中國水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室水利學(xué)院，北京 100038;2.華北水利水電學(xué)院，河南鄭州 450011)

1 現(xiàn)狀

松花江流域地跨黑、吉、遼、蒙4省區(qū)，涉及地(市、州、盟)26個，是我國重工業(yè)的集中地和農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)基地。近年來，由于松花江流域經(jīng)濟的發(fā)展，人口的增加以及城市規(guī)模的擴大等，流域水體受到不同程度的影響[1]。松花江流域目前面臨的水環(huán)境質(zhì)量問題有:①由于流域城市工業(yè)化進程的加快，工業(yè)廢水排放大量增加，原有污水處理廠已不能滿足當(dāng)前污水處理要求，且污水處理設(shè)備簡陋、生產(chǎn)工藝落后，使得大量的工業(yè)廢水未經(jīng)處理直接進入江河湖泊，嚴(yán)重影響了松花江流域水質(zhì);②由于流域經(jīng)濟的發(fā)展、人口的增加，大量排放的生活污水給污水處理廠帶來壓力，大部分的城市生活污水直接排入河流，造成河流污染加劇;③松花江流域有機污染嚴(yán)重，河流中致癌物質(zhì)增多，飲用水水源地受到污染，使松花江流域的缺水形勢更加嚴(yán)峻;河流中魚的種類減少，漁業(yè)資源受到影響[1-5]。

松花江流域日益突出的水環(huán)境質(zhì)量問題，使松花江流域水環(huán)境質(zhì)量特征及時空分布規(guī)律的研究顯得尤為重要，成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點。謝琳娜等[1]對松花江流域地表水污染現(xiàn)狀進行分析，總結(jié)了水體污染的原因，提出了一些治理措施;徐太海等[6]對黑龍江流域黑河及同江兩個重點斷面進行了水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀分析，結(jié)果表明，地表徑流將大量的有機污染物質(zhì)帶入黑龍江，是黑龍江CODMn指數(shù)超標(biāo)的主要原因;王博等[7]運用模糊數(shù)學(xué)原理，結(jié)合GIS技術(shù)對松花江流域水環(huán)境質(zhì)量進行了評價;楊育紅等[8]計算了第二松花江流域COD和NH3-N的非點源輸出負荷，結(jié)果表明，點源COD污染仍是第二松花江流域的主要污染源，而非點源NH3-N污染輸出負荷具有明顯的時空分布特征，與流量呈顯著正相關(guān);丁相毅等[9]采用因子分析法并構(gòu)建水環(huán)境質(zhì)量分區(qū)管理模型對松花江吉林段水環(huán)境質(zhì)量進行了分析;李瑋等[2]總結(jié)了松花江流域水污染的主要特征，并提出了相關(guān)對策。

現(xiàn)有的研究都是針對松花江流域某一時間內(nèi)水環(huán)境質(zhì)量狀況開展的，缺乏對流域水環(huán)境質(zhì)量多角度的分析，如空間上，對流域的干流、主要支流及其主要污染城市等進行研究;時間上，從長時間系列進行流域水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀的研究等。目前，針對松花江流域水環(huán)境質(zhì)量的研究已不能滿足水污染防治的需求。本研究從多尺度、多角度分析松花江流域的水環(huán)境質(zhì)量狀況，根據(jù)水質(zhì)污染的類別，在空間上從全流域，嫩江、第二松花江和松花江干流及城市分布等方面進行研究;在時間上則對2006—2009年每年的全年期、汛期(每年的6月至9月)、枯水期(每年的11月至來年的2月)的水質(zhì)情況開展相關(guān)研究。

2 松花江流域水環(huán)境質(zhì)量特征

從空間和時間兩個尺度進行松花江流域水環(huán)境質(zhì)量特征分析。

2.1 時間尺度的分析

2.1.1 流域全年期水質(zhì)整體好轉(zhuǎn)

2009年松花江流域全年期總評價河長14795.6 km，其中Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)的河長為6365.9 km，占總評價河長的43.0%;Ⅳ～Ⅴ類水質(zhì)的河長為4 612.5 km，占總評價河長的31.2%;劣Ⅴ類水質(zhì)的河長為3817.2 km，占總評價河長的 25.8%。

與2006年相比，Ⅰ～Ⅲ類水體從2006年的38%上升到2009年的43%，上升了5%;Ⅳ～Ⅴ類水體從2006年的42%下降到2009年的31.2%，下降了10.8%;劣Ⅴ類水體從2006年的20%上升到2009年的25.8%，上升了5.8%(圖1(a))?？梢姡c2006 年相比，2009年松花江流域全年期水質(zhì)趨于好轉(zhuǎn)，但是劣Ⅴ類水體比例略有增加。這是因為在全年期個別地方污水處理不當(dāng)，導(dǎo)致局部河段污染加重。

2.1.2 流域汛期水質(zhì)整體好轉(zhuǎn)

2009年松花江流域汛期總評價河長13 860.6 km，其中Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)的河長為4755.0 km，占總評價河長的34.3%;Ⅳ～Ⅴ類水質(zhì)的河長為6 949.3 km，占總評價河長的50.1%;劣Ⅴ類水質(zhì)的河長為2156.3 km，占總評價河長的 15.6%。

與2006年相比，Ⅰ～Ⅲ類水體比例從2006年的25.2%上升到2009年的34.3%，上升了9.1%;Ⅳ～Ⅴ類水體比例從2006年的61.3%下降到2009年的50.1%，下降了11.2%;劣Ⅴ類水體比例從2006年的13.5%上升到2009年的15.6%，上升了2.1%(圖1(b))?？梢?，與2006年相比，2009年松花江流域汛期水質(zhì)趨于好轉(zhuǎn)，原因是汛期降雨量增多，流量增大，水量對污染物有稀釋作用;而劣Ⅴ類水體比例略有增加，則說明由于汛期地表徑流的作用，地表污染物(主要是非點源污染)被匯集到河流中，導(dǎo)致局部河段水質(zhì)略有惡化。

2.1.3 流域非汛期水質(zhì)整體好轉(zhuǎn)

2009年松花江流域非汛期總評價河長14724.6 km，其中Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)的河長6662.7 km，占總評價河長的45.2%;Ⅳ～Ⅴ類水質(zhì)的河長為4004.7 km，占總評價河長的27.2%;劣Ⅴ類水質(zhì)的河長為4057.2 km，占總評價河長的27.6%。

圖1 2006—2009年松花江流域水質(zhì)狀況

與2006年度相比，Ⅰ～Ⅲ類水體比例從2006年的 46.0% 上升到 2009年的 47.2%，上升了1.2%;Ⅳ～Ⅴ類水體比例從2006年的30.3%下降到2009年的26.2%，下降了4.1%;劣Ⅴ類水體比例從2006年的23.7%上升到26.6%，上升了2.9%(圖1(c))。從Ⅰ～Ⅴ類水體比例的變化可看出:與2006年相比，2009年松花江流域非汛期水質(zhì)趨于好轉(zhuǎn)，而劣Ⅴ類水體比例略有增加，說明在非汛期大量的工業(yè)廢水和生活污水得不到及時處理和稀釋，直接排入污水處理能力差的地區(qū)，導(dǎo)致局部區(qū)域水質(zhì)略有惡化。

2.1.4 流域汛期水質(zhì)略差于全年期，非汛期水質(zhì)略好于全年期

與全年期水質(zhì)相比，松花江流域汛期Ⅰ～Ⅲ類水體比例少于全年期，Ⅳ～Ⅴ類水體比例大于全年期，即汛期整體水質(zhì)差于全年期水質(zhì)，說明在汛期非點源污染(農(nóng)田化肥、畜禽養(yǎng)殖以及城市徑流等)隨著地表徑流進入河流，使得汛期污染比全年期污染嚴(yán)重;而汛期劣Ⅴ類水體比例少于全年期，說明汛期雖然污染嚴(yán)重，但是由于污染物受到大量雨水的稀釋作用，污染效果被削弱，劣Ⅴ類水體比例減少。

非汛期水質(zhì)與全年期水質(zhì)相比，Ⅰ～Ⅲ類水體比例略大于全年期，Ⅳ～Ⅴ類水體比例略小于全年期，劣Ⅴ類水體比例與全年期相當(dāng)，也就是說，松花江流域非汛期水體水質(zhì)略好于全年期水體水質(zhì)。

2.2 空間尺度的分析

2.2.1 子流域?qū)用?/p>

嫩江、第二松花江和松花江干流水系的水污染程度隨著區(qū)域的不同而不同。根據(jù)松遼流域地表水資源質(zhì)量年報，2009年松花江流域河流水質(zhì)污染程度由重到輕依次為:松花江干流、第二松花江、嫩江，且Ⅴ類及劣Ⅴ類水體主要分布在松花江干流的呼蘭河、阿什河、倭肯河等支流以及第二松花江的伊通河、飲馬河等支流;而2006年松花江流域河流水質(zhì)污染程度由重到輕的排序為:嫩江、第二松花江、松花江干流，且Ⅴ類及劣Ⅴ類水體主要分布在嫩江干流的江橋段及其支流烏裕爾河的北安段。

由此可見，與2006年相比，2009年松花江流域Ⅴ類及劣Ⅴ類水體的分布區(qū)域略有變化。原來污染嚴(yán)重的嫩江，由于水土保持工作的開展以及森林資源的保護，提高了水源涵養(yǎng)能力，使得進入到河流的污染物減少，故水質(zhì)有所改善;而原本污染較輕的松花江干流，由于沿岸企業(yè)排放大量工業(yè)廢水、沿江城市排放大量生活污水，水質(zhì)逐漸趨于惡化。

2.2.2 行政區(qū)層面

根據(jù)2006—2009年松花江流域水體分布狀況(依據(jù)松遼流域地表水資源質(zhì)量年報，污染嚴(yán)重城市只考慮Ⅴ類及劣Ⅴ類水體分布)，2006年汛期污染嚴(yán)重的城市有:齊齊哈爾、松原、長春和七臺河等;全年期和非汛期污染嚴(yán)重的城市有:齊齊哈爾、松原、長春、七臺河和伊春等;2009年汛期污染嚴(yán)重的城市有:長春;全年期和非汛期污染嚴(yán)重的城市有:長春、伊春和七臺河等。由此可見，與2006年相比，2009年松花江流域污染嚴(yán)重(Ⅴ類及劣Ⅴ類水體)的城市趨于減少，這與松花江流域多年來治污措施的實施是分不開的。Ⅴ類及劣Ⅴ類的水體分布從齊齊哈爾、松原、長春、伊春、七臺河等市轉(zhuǎn)移至長春、伊春和七臺河等市，由全流域分布逐漸轉(zhuǎn)移至松花江干流和第二松花江的沿河城市，說明這些沿河城市的治污力度不夠，甚至存在污水未經(jīng)處理就直接排入河流的情況。污染嚴(yán)重城市分布見表1。

從表1可見，松花江流域水體污染嚴(yán)重區(qū)域主要分布在松花江干流和第二松花江的幾個主要沿河大城市以及這些城市的周邊河段。

2.2.3 流域水體主要超標(biāo)項目

2006—2009年松花江流域水體主要超標(biāo)項目為:COD、CODMn、BOD5;2009年松花江流域水體主要超標(biāo)項目為:COD、CODMn、BOD5和 NH3-N(表2)。與2006年相比，2009年松花江流域水體主要超標(biāo)項目多了NH3-N。經(jīng)分析，NH3-N超標(biāo)的原因主要有3個方面:①人和動物排泄物的處理不當(dāng);②農(nóng)用化肥使用的增多;③點源污水處理廠NH3-N的處理效果不佳。可見，在處理點源污染的同時，不能忽略非點源污染的影響。

表1 2006—2009年松花江流域污染嚴(yán)重的城市

表2 2006—2009年松花江流域水體主要超標(biāo)項目

3 結(jié)論

a.與2006年相比，2009年松花江流域水體出現(xiàn)整體好轉(zhuǎn)的態(tài)勢。具體表現(xiàn)在:I～Ⅲ類水體比例增加，Ⅳ～Ⅴ類水體比例減少，體現(xiàn)了松花江流域水污染防治工作已初見成效。劣Ⅴ類水體略有增加的原因主要是由于非點源污染增加、沿河城市污水直接排放等，需引起高度關(guān)注，并進行針對性治理。

b.松花江流域水污染具有明顯的空間分布特征。2006—2009年的分析結(jié)果顯示，松花江干流水體污染最為嚴(yán)重，第二松花江水體污染程度有所加重，而嫩江水質(zhì)則有所改善;松花江流域Ⅴ類及劣Ⅴ類水體主要分布在松花江干流的支流呼蘭河、阿什河、倭肯河等段以及第二松花江的支流伊通河、飲馬河等段;從行政區(qū)層面看，Ⅴ類及劣Ⅴ類水體主要分布在長春、七臺河和伊春等城市。松花江流域主要城市以及這些城市的周邊河段是水污染防治的重點區(qū)域。

c.松花江流域水質(zhì)在全年期、汛期以及非汛期均呈現(xiàn)出好轉(zhuǎn)的趨勢。與全年期相比，松花江流域汛期污染比較嚴(yán)重，而非汛期污染則相對較輕。這是由于汛期非點源污染進入到松花江流域河流，使河流污染加劇，造成汛期污染相對嚴(yán)重。

d.2009年松花江流域水體主要超標(biāo)項目有NH3-N、COD、BOD5、CODMn，比 2006 年的水體超標(biāo)項目多了一項NH3-N，其原因是流域內(nèi)人和動物排泄物的處理不當(dāng)、農(nóng)用化肥的過量使用以及點源污水處理廠NH3-N的處理效果不佳等。因此，松花江流域水污染的防治不僅要關(guān)注點源污染，也要對非點源污染進行有效治理，以促進流域整體水環(huán)境質(zhì)量的改善。

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