海河流域河流整體污染特征及演變趨勢(shì)分析

張仙娥　黃蓓蓓　馮成洪　王震　劉靜玲

[摘要]本研究基于1998-2012年海河流域水質(zhì)數(shù)據(jù)，從流域角度上探討流域地表水常規(guī)污染演變特征，分析了全流域不同水期排污特征。結(jié)果表明，整體上河段污染形勢(shì)嚴(yán)峻，受污染河長(zhǎng)比例保持在約60%至75%之間。劣V類水以及優(yōu)于Ⅲ類水河長(zhǎng)總數(shù)則呈現(xiàn)輕微下降趨勢(shì)。

[關(guān)鍵詞]海河流域；污染特征；長(zhǎng)時(shí)間序列；演變趨勢(shì)

海河流域是我國(guó)水污染最嚴(yán)重的流域之一，也是水資源開發(fā)利用程度最高的流域。目前海河流域以其僅占全國(guó)1.3%的有限水資源承擔(dān)著全國(guó)10%的人口及京、津等幾十座大中城市的供水任務(wù)，水資源供需矛盾十分突出。同時(shí)，隨著海河流域總?cè)丝凇⒔?jīng)濟(jì)總量、水資源利用程度和排污量持續(xù)增加，水資源短缺和水污染問題已嚴(yán)重制約了海河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，危害了水生態(tài)系統(tǒng)安全。近年來，關(guān)于海河流域水體污染研究重點(diǎn)依然是海河流域內(nèi)北京、天津等重點(diǎn)地區(qū)水體以及白洋淀、灤河、海河干流等水體的污染狀況，也有部分研究關(guān)注流域內(nèi)水體某具體年份或者短時(shí)間序列的污染特征。但是，截至目前，從全流域角度長(zhǎng)時(shí)間序列探討海河流域主要水體污染狀況及演變趨勢(shì)的系統(tǒng)研究比較少，幾近空白。

本研究主要基于海河流域水資源保護(hù)局發(fā)布的《海河流域水資源公報(bào)》、《海河流域水資源質(zhì)量年報(bào)》《海河流域水資源質(zhì)量公報(bào)》以及水利部發(fā)布的《中國(guó)水資源質(zhì)量公報(bào)》等相關(guān)數(shù)據(jù)、報(bào)告，從全流域角度上探討1998-2012年間主要水體常規(guī)污染特征以及水體污染演變趨勢(shì)，以期為流域河流生態(tài)理論框架制定與規(guī)劃提供理論方法與技術(shù)支持。

1.海河流域河系分布特征

海河流域東臨渤海，西倚太行，南界黃河，北接蒙古高原，流域總面積31.82萬km2，占全國(guó)總面積的3.3%。海河流域包括海河北系、海河南系、灤河和徒駭馬頰河4大水系、7大河系、10條骨干河流，覆蓋了中國(guó)北京和天津兩大城市的全部面積。其中，海河水系是主要水系，由北部的北三河（薊運(yùn)河、潮白河、北運(yùn)河）、永定河和南部的大清河、子牙河、漳衛(wèi)河組成；灤河水系包括灤河及冀東沿海諸河；徒駭馬頰河水系位于流域最南部，為單獨(dú)人海的平原河道。

2.全流域河系污染整體特征

2.1不同水質(zhì)類型河長(zhǎng)比例年度分布

海河流域地表水中污染物主要來源于工業(yè)廢水和生活污水。凡流經(jīng)城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)集中地區(qū)的河流，均受到不同程度的污染。該流域污水排放量大，河流的徑流量小，水體自凈能力差，在一定程度上加重了污染水平。海河流域各水系水體的常規(guī)污染特征評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要采用國(guó)家《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。2002年后污染評(píng)價(jià)主要依據(jù)《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3838-2002》，此前則主要按照國(guó)家《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-88》。水體水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括水溫、pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)等22個(gè)項(xiàng)目。評(píng)價(jià)方法主要采用單因子評(píng)價(jià)法。

為綜合評(píng)估海河流域的水質(zhì)污染程度，本研究計(jì)算了海河流域7大河系中不同水質(zhì)類型河長(zhǎng)（見表1），分析了不同類型水質(zhì)河長(zhǎng)的分布特征及年度演變特征。

從表1可以看出，自1998年至2012年，評(píng)價(jià)河長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)，這可能與社會(huì)對(duì)污染的重視以及經(jīng)濟(jì)監(jiān)測(cè)水平的提高有關(guān)。以《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水為劃分依據(jù)，水質(zhì)劣于Ⅲ類水為受污染河水。表1可以看出，自1998年到2012年，受污染河長(zhǎng)所占總河長(zhǎng)的比例基本上保持在60%-75%之間，整體上河段污染十分嚴(yán)峻。

圖1給出了不同水質(zhì)類型河長(zhǎng)的逐年分布特征。可知，1998-2012年海河流域的劣V類水大部分年份占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的50%，一直占據(jù)主導(dǎo)地位，其次為I類水、Ⅱ類水、Ⅲ類水占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的30%-45%，最小為Ⅳ類水、V類水，僅占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的近10%-20%。圖中也給出了1998-2012年間不同水質(zhì)類型河長(zhǎng)的演變趨勢(shì)。由圖可知，盡管全流域的水體水質(zhì)狀況具有一定的波動(dòng)性，但整體上Ⅳ類水、V類水比例呈現(xiàn)輕微上升趨勢(shì)，而劣V類水以及I類水、Ⅱ類水、Ⅲ類水河長(zhǎng)總數(shù)則呈現(xiàn)輕微下降趨勢(shì)。

2.2河系主要超標(biāo)污染物類型評(píng)價(jià)

河系水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)的超標(biāo)特征分析結(jié)果見表2?？梢钥闯?，僅個(gè)別指標(biāo)如溶解氧、BOD5和揮發(fā)酚在個(gè)別年份（2006、2011、2012年）達(dá)標(biāo)外，其他指標(biāo)年年超標(biāo)。整體而言，海河流域污染物主要是有機(jī)污染物。2011-2012年，海河流域污染超標(biāo)項(xiàng)目都只剩下五項(xiàng)，水質(zhì)狀況略有好轉(zhuǎn)。

3.不同水期河系污染特征分析

整體而言，海河流域河川徑流的年際變化大，平均年降水量為548mm。降水量年內(nèi)分配不均勻，多年平均汛期降水量（6～9月）占全年的75%-85%，個(gè)別河流達(dá)到90%；部分有春汛、泉水補(bǔ)給，調(diào)節(jié)性能好的河流，6-9月的徑流則僅占全年徑流的50%-60%。海河流域的暴雨特點(diǎn)是，時(shí)間短、強(qiáng)度大且集中在7月下旬至8月上旬。洪水與暴雨相應(yīng)，最大30d洪量一般占汛期（6-9月）洪量的50%-90%，而5-7d洪量可占30d洪量的60%-90%，洪峰多是尖瘦形。值得注意的是，流域內(nèi)的暴雨強(qiáng)度和洪峰模數(shù)都達(dá)到了中國(guó)大陸的最大值。

2002年是我國(guó)環(huán)境法律以及監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)健全的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，所以2001年的監(jiān)測(cè)范圍與2002年以后（含2002年）有所不同。本研究對(duì)比分析了2002年新地表水評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)公布后的不同水期中各類型水質(zhì)河長(zhǎng)比例的分布特征。從圖2可以看出，海河流域河系在不同水期有不同的污染特征。整體上，不同類型水質(zhì)的分布特征與年均變化特征保持一致，均是劣V類為主體。因流域內(nèi)人口密度大，工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，水資源開發(fā)利用量逐年增加，再加上流域降雨量不足，廢污水排放量大，仍有60%以上的評(píng)價(jià)河長(zhǎng)污染（劣于Ⅲ類）。2007年度海河流域水資源質(zhì)量在10個(gè)水資源一級(jí)區(qū)中最差。

對(duì)比汛期（豐水期）與非汛期（平水期及枯水期）的不同類型水質(zhì)河長(zhǎng)比例年度分布可知，流域內(nèi)降雨稀釋沖刷不能改變改變整個(gè)流域不同類型水質(zhì)河長(zhǎng)分布特征。但是，降雨的作用也不容忽視。如圖2所示，豐水期劣Ⅲ類水質(zhì)河長(zhǎng)比例整體上高于平水期和枯水期，而優(yōu)于Ⅲ類（I類水、Ⅱ類水、Ⅲ類）水河長(zhǎng)在豐水期整體上也低于非汛期。當(dāng)然，降雨也影響了Ⅳ類水、V類水河長(zhǎng)比例（劣于Ⅲ類與劣V類的差值），豐水期這兩類水的河長(zhǎng)比例低于非汛期。這主要?dú)w因于該類水體部分被加重污染為劣V類水質(zhì)。這在一定程度上說明，海河流域降雨年度分布不均，降雨沖刷增加了流域內(nèi)非點(diǎn)源污染物人河量，致使V類水質(zhì)河長(zhǎng)比例增加顯著。

4.結(jié)論與對(duì)策

海河流域絕大多數(shù)年份不同河系污染比例維持在60%以上，劣V類水主導(dǎo)河系的污染水平。海河流域污染物有機(jī)污染嚴(yán)重，Ⅳ類水、V類水比例呈現(xiàn)輕微上升趨勢(shì)，而劣V類水以及I類水、Ⅱ類水、Ⅲ類水河長(zhǎng)總數(shù)則呈現(xiàn)輕微下降趨勢(shì)。受非點(diǎn)源污染影響，降雨惡化海河流域水質(zhì)。豐水期劣Ⅲ類水質(zhì)河長(zhǎng)比例整體上高于平水期和枯水期，而優(yōu)于Ⅲ類（I類水、Ⅱ類水、Ⅲ類）水河長(zhǎng)在豐水期整體上也低于非汛期。農(nóng)業(yè)用水消耗了海河流域近70%水資源量。各行業(yè)污水排放量與流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相一致。工業(yè)、建筑行業(yè)排放廢水逐年減少，而生活廢水、第三產(chǎn)業(yè)排放量顯著增加，尤其是第三產(chǎn)業(yè)，自2003年起急劇增加。因此，隨流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，污染物的排放總量水平勢(shì)必顯著增加，而整體上重污染河長(zhǎng)的輕微減少則可以說明海河流域內(nèi)相關(guān)污染防治措施的實(shí)施在河系水污染防治上具有一定的成效。當(dāng)然，未污染河長(zhǎng)的微下降趨勢(shì)也在一定程度上說明，海河流域污染防治工作任重道遠(yuǎn)，未來海河流域污染防治仍需投入較大的人力物力。同時(shí)，在海河流域點(diǎn)源污染需加大控制力度基礎(chǔ)上，非點(diǎn)源污染的影響也較為顯著，其防治也應(yīng)重視起來。