沱江流域(自貢市)2013～2018年水質(zhì)時(shí)空變化特征分析及評(píng)價(jià)

張明錦，陳昌華，郭光貴

(1.自貢市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，四川 自貢 643000；2.蘆山縣農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測(cè)站，四川 蘆山 625600)

前 言

為加大水污染防治力度，保障國(guó)家水安全，國(guó)務(wù)院于2015年4月印發(fā)了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(國(guó)發(fā)〔2015〕17號(hào))。該行動(dòng)計(jì)劃要求以改善水環(huán)境質(zhì)量為核心，對(duì)江河湖海實(shí)施分流域、分區(qū)域、分階段科學(xué)治理，系統(tǒng)推進(jìn)水污染防治、水生態(tài)保護(hù)和水資源管理。沱江水系是自貢市境內(nèi)的主要河流，其一級(jí)支流釜溪河是穿越自貢城區(qū)的唯一河流，是自貢市的心臟地帶，其水環(huán)境的好壞對(duì)自貢市的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和文化發(fā)展有著舉足輕重的影響[1]。近年來，四川省委、省政府堅(jiān)持以習(xí)近平生態(tài)文明思想為指引，將沱江污染治理作為全省水污染防治攻堅(jiān)的“主戰(zhàn)場(chǎng)”，找準(zhǔn)癥結(jié)、精準(zhǔn)發(fā)力，初步探索出“四大治理機(jī)制”“五大重點(diǎn)領(lǐng)域”“三大預(yù)警能力”“三大督查手段”進(jìn)行綜合施策，實(shí)現(xiàn)了沱江流域水環(huán)境質(zhì)量大幅提升[2]。同時(shí)，為了改善沱江流域(自貢市)水環(huán)境質(zhì)量，自貢市政府先后組織編制和實(shí)施了《釜溪河流域(自貢)水污染綜合治理實(shí)施方案(2012～2015年)》、《自貢市釜溪河流域水污染綜合治理總體方案(2016～2018年)》和《沱江干流(自貢段)達(dá)標(biāo)攻堅(jiān)方案》，并取得了階段性的環(huán)境治理成果。本文收集了沱江流域(自貢市)近幾年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法(試行)》(環(huán)辦〔2011〕22號(hào))中的評(píng)價(jià)方法對(duì)其水質(zhì)時(shí)空變化特征進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，以期為沱江流域(自貢市)的下一步規(guī)劃和環(huán)境綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

沱江是長(zhǎng)江上游的一條重要支流，全長(zhǎng)629 km，流域面積為27 800 km2。流域內(nèi)有成都、德陽(yáng)、內(nèi)江、自貢、瀘州等5座大中型城市，以僅占全省3.5%的水資源支撐了全省30%的經(jīng)濟(jì)總量、26.2%的人口，是流經(jīng)四川盆地腹部的一條重要河流[2～5]。在自貢市境內(nèi)，沱江下游段流經(jīng)市境127 km。釜溪河為沱江在市境的主要支流，其上游有旭水河和威遠(yuǎn)河注入，流域總面積為3 490 km2。自貢市境內(nèi)河流除西部越溪河、茫溪河屬岷江水系外，其余河流均屬沱江水系，沱江水系在境內(nèi)有一級(jí)支流釜溪河，二級(jí)支流旭水河、威遠(yuǎn)河、長(zhǎng)灘河、鎮(zhèn)溪河等河流。

1.2 數(shù)據(jù)資料與研究方法

為了解沱江流域(自貢市)的水質(zhì)時(shí)空變化特征，本文篩選了沱江流域自貢境內(nèi)的9個(gè)國(guó)、省控監(jiān)測(cè)斷面，涵蓋沱江干流4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面(其中包括1個(gè)入境斷面和1個(gè)出境斷面)，一級(jí)支流釜溪河3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，二級(jí)支流威遠(yuǎn)河和旭水河各1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，詳見下圖和表1。收集了2013～2018年沱江流域(自貢市)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括流量和水溫、pH、溶解氧(Do)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、化學(xué)需氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)、總氮(TN)、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻(六價(jià))、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物和糞大腸菌群等24項(xiàng)地表水監(jiān)測(cè)常規(guī)指標(biāo)。本文的水質(zhì)數(shù)據(jù)為自貢市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站2013～2018年的原始水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)頻率為每月1次。

圖 自貢市水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面示意圖Fig. Schematic diagram of water quality monitoring section in Zigong City

表1 沱江流域(自貢市)監(jiān)測(cè)斷面概況Tab.1 Overview of monitoring sections in Tuojiang River Basin (Zigong City)

1.3 評(píng)價(jià)和分析方法

水質(zhì)評(píng)價(jià)按照《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法(試行)》(環(huán)辦〔2011〕22號(hào))中的評(píng)價(jià)方法，各水質(zhì)類別劃分方法采用的是《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)選取《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)表1中除水溫、總氮、糞大腸菌群以外的21項(xiàng)指標(biāo)。評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)均采用年均值。

數(shù)據(jù)整理使用office 2013版本軟件，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和Spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)使用SPSS Statistics 17.0。

2 評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

2.1 沱江流域(自貢市)水質(zhì)演變狀況

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法(試行)》(環(huán)辦〔2011〕22號(hào))的評(píng)價(jià)方法，對(duì)沱江流域(自貢市)2013～2018年的水質(zhì)進(jìn)行了定性評(píng)價(jià)，見表2。結(jié)果顯示，2013～2018年沱江流域(自貢市)的水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，從2013年的重度污染逐漸改善為2018年的輕度污染。2013年以劣Ⅴ類水質(zhì)為主，2014～2018年以Ⅳ類水質(zhì)為主，劣Ⅴ類和Ⅴ類水質(zhì)比例呈逐漸降低趨勢(shì)，2018年基本消除了劣Ⅴ類和Ⅴ類水質(zhì)，Ⅰ～Ⅲ 類水質(zhì)比例顯著升高，流域水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)。

表2 2013～2018年沱江流域(自貢市)水質(zhì)定性評(píng)價(jià)Tab.2 Qualitative evaluation of water quality in Tuojiang River Basin (Zigong City) from 2013 to 2018 (%)

從各監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果來看(見表3)，劣Ⅴ類和Ⅴ類水質(zhì)主要集中在廖家堰、雙河口、碳研所、雷公灘和鄧關(guān)5個(gè)支流監(jiān)測(cè)斷面。其中碳研所斷面水質(zhì)最差，2013～2017年連續(xù)5年均為劣Ⅴ類水質(zhì)。其次是雷公灘斷面，2013～2017年都為劣Ⅴ類或Ⅴ類水質(zhì)。沱江干流監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)2013年和2018年都為Ⅲ類，在2014～2017年維持在Ⅳ類。

表3 沱江流域(自貢市)各監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.3 Water quality evaluation results of monitoring sections in Tuojiang River Basin (Zigong City)

2.2 沱江流域(自貢市)水質(zhì)主要污染指標(biāo)演變狀況

從表4可知，2013～2018年沱江流域(自貢市)水質(zhì)主要污染指標(biāo)涉及總磷(TP)、氨氮(NH3-N)、化學(xué)需氧量(CODCr)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、氟化物和石油類等七類。其中，2013年主要污染指標(biāo)集中在TP、NH3-N、CODCr、氟化物、BOD5和CODMn。2014年和2015年主要污染指標(biāo)集中在TP、NH3-N、BOD5和石油類。2016年主要污染指標(biāo)集中在TP、NH3-N、CODCr、CODMn、BOD5和石油類。2017年主要污染指標(biāo)集中在TP、NH3-N、CODCr和CODMn。2018年主要污染指標(biāo)集中在TP、NH3-N、CODCr、CODMn和BOD5。

從不同監(jiān)測(cè)斷面看，廖家堰斷面(威遠(yuǎn)河)和雷公灘斷面(旭水河)的主要污染指標(biāo)都為TP、NH3-N、 CODCr、CODMn和BOD5。雙河口和鄧關(guān)斷面(釜溪河)的主要污染指標(biāo)為TP、NH3-N、 CODCr、CODMn、BOD5、氟化物和石油類；碳研所斷面(釜溪河)的主要污染指標(biāo)為TP、NH3-N、 CODCr、BOD5和石油類；腳仙村、釜沱口前、李家灣和懷德渡口斷面(沱江干流)的主要污染指標(biāo)為TP。

由此可見，2013～2018年沱江流域(自貢市)支流的污染指標(biāo)較復(fù)雜，而干流水質(zhì)主要受TP影響。

表4 2013～2018年沱江流域(自貢市)各監(jiān)測(cè)斷面主要污染指標(biāo)Tab.4 Main pollution indicators of monitoring sections in Tuojiang River Basin (Zigong City) from 2013 to 2018

為了解2013～2018年沱江流域(自貢市)的水質(zhì)變化趨勢(shì)，對(duì)流量、主要污染指標(biāo)與年份時(shí)間序列進(jìn)行相關(guān)性分析，采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法，檢驗(yàn)相關(guān)系數(shù)和斜率的顯著性意義。從表5可以看出，TP在雙河口斷面呈下降趨勢(shì)，且變化明顯。NH3-N在碳研所、腳仙村和釜沱口前斷面的下降趨勢(shì)也很顯著。氟化物在碳研所和李家灣斷面呈顯著下降趨勢(shì)。石油類在廖家堰和腳仙村斷面也呈顯著下降趨勢(shì)。流量、CODMn、BOD5和 CODCr總體呈下降趨勢(shì)，但變化并不顯著。監(jiān)測(cè)斷面年均徑流量的下降可能與年降水量下降、工農(nóng)業(yè)用水等因素有關(guān)。杜明等人[5]研究發(fā)現(xiàn)沱江流域多年平均年降水量約為1 200 mm，2015年沱江流域年均降水量為994 mm，比2013年下降19.6%。自貢市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站關(guān)于全市年均降水量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：2015～2018年的全市平均降水量為：994.7 mm、934.8 mm、780.7 mm、1108.8 mm。同時(shí)，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，沱江流域的取水量也有所增加。

表5 秩相關(guān)系數(shù)(rs值)結(jié)果表Tab.5 Results of rank correlation coefficients (rs values)

注：N=6，Wp=0.829*為顯著水平(單側(cè)檢驗(yàn))0.05。

3 結(jié) 論

2013年至2018年沱江流域(自貢市)的水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，從2013年的重度污染逐漸改善為2018年的輕度污染，改善了兩個(gè)水質(zhì)類別。2018年基本消除了劣Ⅴ類和Ⅴ類水質(zhì)，Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例顯著增大。劣Ⅴ類和Ⅴ類水質(zhì)集中在支流斷面，其中碳研所斷面(釜溪河，一級(jí)支流)、雷公灘斷面(旭水河，二級(jí)支流)和廖家堰斷面(威遠(yuǎn)河，二級(jí)支流)的水質(zhì)狀況最差。

從主要污染指標(biāo)來看，2013～2018年沱江流域(自貢市)水質(zhì)主要污染指標(biāo)涉及總磷(TP)、氨氮(NH3-N)、化學(xué)需氧量(CODCr)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、氟化物和石油類等七類。TP、NH3-N、氟化物和石油類在個(gè)別監(jiān)測(cè)斷面呈顯著下降趨勢(shì)，支流的主要污染指標(biāo)較復(fù)雜，而干流水質(zhì)主要受TP影響。

沱江流域(自貢市)的水污染防治應(yīng)主抓支流治理，支流的超標(biāo)污染指標(biāo)較復(fù)雜，應(yīng)對(duì)各相關(guān)的點(diǎn)源和面源污染源進(jìn)行詳細(xì)排查，找準(zhǔn)污染源頭，從源頭進(jìn)行標(biāo)本兼治、綜合治理；同時(shí)，沱江干流水污染防治也不可松懈。總磷(TP)、氨氮(NH3-N)、化學(xué)需氧量(CODCr)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)是支流需要重點(diǎn)管控指標(biāo)，沱江干流重點(diǎn)管控指標(biāo)為總磷(TP)。