嘉陵江總磷通量變化及空間來源解析

關(guān)文海,駱國輝,王攀菲,婁保鋒,邱光勝(.中國長江三峽集團有限公司,湖北 宜昌 44333；.生態(tài)環(huán)境部長江流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理局,生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與科研中心,湖北 武漢 43000)

嘉陵江是長江八大支流之一,是長江上游重要的生態(tài)屏障和水源涵養(yǎng)地,具有重要的生態(tài)服務(wù)功能,1994～1996 年嘉陵江出現(xiàn)了嚴重的水質(zhì)污染[1],主要超標(biāo)污染物有總磷(TP)、耗氧有機污染物、氨氮和石油類等.之后隨著污染治理的加強,水質(zhì)有所改善,但仍存在一定程度的水生態(tài)問題[2-4].

近20 年來,作為嘉陵江干流水質(zhì)和水生態(tài)的關(guān)鍵影響因子,總磷年均濃度盡管不超III 類標(biāo)準(zhǔn)限值[5],但月度監(jiān)測值時常出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象,平均超標(biāo)頻率約7%(按北碚斷面統(tǒng)計),河舒河、清溪河等支流TP 污染較為嚴重[6].磷的生物活性與其形態(tài)密切相關(guān)[7-10],韓超南等[11]計算得到2014 年10 月和2015年1 月嘉陵江北碚斷面溶解態(tài)磷(DP)在TP 中的占比為46%和 64%,丁帥等[12]基于2009 年10 月～2010年6 月的月度監(jiān)測數(shù)據(jù)得到DP 在TP 中的占比平均為67%.污染物通量可以為污染負荷總量控制和管理提供基礎(chǔ)信息,丁帥等[12]基于2009 年10 月～2010年6月的數(shù)據(jù)計算得到北碚斷面年度磷通量大概為1.146 萬t/a.基于澄清樣TP 濃度,周琴等[13]估算得到2009～2014 年北碚斷面年度磷通量為0.672～1.340 萬t/a(平均為1.000 萬t/a),唐小婭等[14]計算得到2008～2016 年北碚斷面年度磷通量為0.347～1.276 萬t/a(平均為0.783 萬t/a).

目前,關(guān)于嘉陵江磷濃度、通量及形態(tài)長時期變化趨勢及原因的研究較少,在污染負荷來源方面的研究更為缺乏,另外,對嘉陵江TP通量的研究中有一部分是基于澄清樣測值[13],而澄清樣TP 和原樣TP濃度測值往往存在顯著差別[15],基于澄清樣測值的磷通量計算結(jié)果與實際磷通量存在較大偏差.鑒于此,本文系統(tǒng)研究2002～2019 年嘉陵江磷(TP、DP 和PP)濃度、形態(tài)和通量的年際變化和季節(jié)特征,并進行歸因溯源分析,旨在為嘉陵江流域磷污染治理提供參考.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域和時段

嘉陵江是長江八大支流之一,位于三峽庫區(qū)庫尾段長江干流左岸[16],流域面積16 萬km2,是長江水系中流域面積最大的支流,干流全長1120km,源頭至廣元段為上游,長380km,廣元至合川段為中游,長645km;合川以下為下游,長95km(圖1).2000～2021年北碚水文控制站年均徑流量655 億m3/a.嘉陵江是長江水系含沙量較大的支流之一,汛期(6～9 月)尤其是7 月份含沙量最高,枯水期尤其是1 月份含沙量最低.亦是長江八大支流中渠化程度最高的河流,中下游江段(廣元以下)共有水電站和航電樞紐15 個(四川境內(nèi)13 個,重慶境內(nèi)2 個)(圖1),其中亭子口樞紐和草街樞紐為大型綜合利用樞紐,庫容大(41 和22億m3),對流域水量進行一定控制和調(diào)節(jié),其下游樞紐大部分為低壩徑流式的中、低水頭樞紐,主要以發(fā)電、灌溉或防洪為主,兼顧航運,具有河道型水庫特征,洪水期基本為天然河道,枯水期電站控制下泄流量.主要支流有:八渡河、西漢水、白龍江、渠江和涪江等.

圖1 嘉陵江和北碚監(jiān)測斷面位置示意Fig.1 Location of Jialing River watershed and the monitoring section

本研究將北碚斷面(圖1)作為嘉陵江干流水質(zhì)、水文代表斷面,該斷面在最末一級水電站-草街水電站下游約13km 處,在入長江口上游約55km 處,其下游約4km 處為三峽水庫嘉陵江回水末端白鶴灘.研究時段為2002～2019年,時間跨度為18a.磷源解析針對時段為2017～2019 年.嘉陵江水期劃分為:豐水期為6～9 月;平水期為4、5、10 和11 月;枯水期為12月和1～3 月.

1.2 原樣、澄清樣和清樣TP 測值的說明

2002 年我國頒布了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)[5],取代之前的GB 3838-88[17].GB 3838-2002 要求對CODMn、TP、As、Hg、Pb、Cd 和Cr等參數(shù),采樣后對水樣(稱為原樣)靜置30min,得到去除沉降物的水樣(稱為澄清樣)進行測定,測得澄清樣磷濃度(CP),而GB 3838-88 要求原樣混勻后進行測定,測得原樣磷濃度(TP).兩種前處理方式不同導(dǎo)致了GB 3838-2002 實施前、后受泥沙含量影響較大的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測值缺乏可比性[18].另外,還有一種常見的水樣前處理方式,即對原樣用0.45μm 濾膜過濾,所得到的濾液稱為清樣,針對清樣測得的磷濃度為溶解態(tài)磷濃度(DP).對于同一原始水樣,TP、CP 和DP 測值之間的差別隨SS(懸浮物)濃度升高而增大,具有規(guī)律性經(jīng)驗關(guān)系[14],譬如,當(dāng)三峽庫區(qū)干流ρ(SS)達500mg/L 時,CP 與TP 測值之比平均為51%,DP與TP 測值之比平均為11%.

1.3 數(shù)據(jù)來源與分析方法

TP、DP 及SS 濃度數(shù)據(jù)來自長江流域水環(huán)境數(shù)據(jù)庫,采樣時間為2002～2019 年.每月上旬采樣1 次.采樣程序執(zhí)行《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》(SL 219-2013)[19].每條斷面布設(shè)3 條垂線(左岸、中泓和右岸),每條垂線布設(shè)3 個采樣點(上、中和下).質(zhì)控樣品包括現(xiàn)場空白樣、現(xiàn)場平行樣和加標(biāo)樣.

磷的測定采用鉬酸銨分光光度法(GB 11893-89)(采用過硫酸鉀氧化消解)[20].對同一水樣,分別測定TP和DP.顆粒態(tài)磷濃度PP=TP－DP.DP 在TP 中的占比表達為λ(DP/TP),PP 在TP 中的占比表達為λ(PP/TP).SS 測定采用重量法(GB 11901-1989)[21].徑流量和輸沙量數(shù)據(jù)來自長江泥沙公報[22].本文中月均懸浮泥沙濃度根據(jù)月徑流量和月輸沙量計算而得,其計算公式為SS(mg/L)=100×月輸沙量(萬t)/月徑流量(億m3),其中,100 為單位換算系數(shù);年均泥沙含量為年內(nèi)12 個月份泥沙含量的算術(shù)平均值;各水期平均泥沙含量為該水期內(nèi)各月份泥沙含量的算術(shù)平均值.

1.4 通量計算方法

河流污染物通量即單位時間內(nèi)通過某斷面的污染物的質(zhì)量.河流物質(zhì)輸送年度通量為年內(nèi)12 個月的通量之和,月度通量(W,t)計算公式[23]為:

式中:C 為某月磷濃度值,mg/L;Q 為某月徑流量,108m3;100 為單位換算系數(shù).

年度通量(W,t)計算公式為:

式中:Ci為第i 個月的污染物濃度值,mg/L;Qi為第i個月的徑流量,108m3;100 為單位換算系數(shù).

1.5 總磷來源界定方法

污染物來源包括點源和面源.相對于點源,面源負荷的定量化更為復(fù)雜和困難,其主要估算方法有面源產(chǎn)排污系數(shù)估算法[24]、總負荷中點源扣除法、水文分割法[25-26]和SWAT 模型法[27-28]等.面源產(chǎn)排污系數(shù)法是根據(jù)農(nóng)業(yè)、農(nóng)村生活和散養(yǎng)畜禽等面源類產(chǎn)排污系數(shù)基于農(nóng)田面積、化肥使用量、農(nóng)村人口和畜禽數(shù)量等基礎(chǔ)資料進行估算,點源扣除法需要在已知總負荷的情況下在相應(yīng)時期內(nèi)按一定頻率對諸多點源排放的污染負荷進行監(jiān)測或按照點源產(chǎn)排污系數(shù)進行估算,其人力和物力等成本較高,計算過程較為復(fù)雜;SWAT 模型法需要的參數(shù)較多,整個過程亦較為復(fù)雜.而水文分割法因簡潔、直觀而受到歡迎[25,29-30],故本文采用此法界定磷的點源和面源負荷.其原理[26]為:降雨徑流是非點源磷遷移轉(zhuǎn)化的驅(qū)動力和載體,枯水期陸面難以形成徑流,河流磷負荷基本來自點源,而豐水期的磷負荷來自點源和面源兩部分.年內(nèi)點源磷負荷主要來源于生活污水、工業(yè)廢水及畜禽養(yǎng)殖場等,其排放隨季節(jié)的變化較小,本項工作中假定年度內(nèi)點源磷的排放基本恒定,不隨季節(jié)而變化,即豐水期、平水期和枯水期點源負荷相等.豐水期來自面源的TP 負荷等于豐水期總負荷扣除點源負荷,即L豐面=L豐總－L豐點=L豐總－L枯,其中L豐總、L豐點、L豐面分別為豐水期總負荷、點源負荷和面源負荷,同理,平水期面源TP 負荷為L平面=L平總－L枯,其中L平總、L平面、L枯分別為平水期總負荷、平水期面源負荷和枯水期負荷;年度面源負荷為L年面=L年總－3L枯,其中L年總和L年面分別為年度總負荷和面源負荷.

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

采用Excel 軟件進行統(tǒng)計分析.兩變量間線性關(guān)系顯著性和兩組數(shù)據(jù)差異顯著性水平判定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為P=0.05,即當(dāng)P<0.05 時,達到顯著性水平;當(dāng)P>0.05,則未達到顯著性水平.

2 結(jié)果與分析

2.1 磷濃度年際變化及水期特征由圖2 可見,18a 來年徑流量均值為631 億m3/a,在381～810億m3/a波動,年徑流量偏高的年份(豐水年)為2005 年、2010～2013 年、2018 年和2019 年,偏低的年份(枯水年)為2002 年、2006 年和2016年.豐水期徑流量均值為403 億m3,在160～592 億m3波動,平水期和枯水期平均徑流量均值分別為166 億m3和64 億m3.SS 年際波動很大,平均年均值為(166±95)mg/L,最大年均值出現(xiàn)于 2018 年(427mg/L),最小年均值出現(xiàn)在2016 年(19.2mg/L),最大年均值是最小年均值的22 倍.豐水期SS 濃度(平均389mg/L)顯著高于平、枯水期(平均64 和43mg/L),所以SS 年際變化趨勢主要取決于豐水期.2002～2016 年,平、枯水期SS 總體呈下降趨勢,2018 年(洪水年)SS 出現(xiàn)飆升.

圖2 嘉陵江北碚斷面徑流量、懸浮泥沙濃度[ρ(SS)]、磷濃度[ρ(TP), ρ(DP), ρ(PP)]年際變化趨勢(2002～2019)Fig.2 Interannual variation of runoff and concentrations of suspended sediments(SS), phosphorus [TP(total phosphorus), DP(dissolved phosphorus) and PP(particulate phosphorus)] at Beibei section in the Jialing River in a whole year and in wet,even and dry seasons during 2002～2019

2.1.1 TP 濃度變化 2002～2019 年,TP 濃度年均值波動較小,除去5 個較低的年份(2002、2003、2006、2007 和2019 年)和2 個較高的年份(2005 和2016 年)外,其它11 個年份在0.10mg/L 附近上下波動.18a間,TP 濃度年均值為(0.098±0.023)mg/L,年均值最低為0.058mg/L(2003 年),最高為0.14mg/L(2005 和2016 年)(表1).豐水期TP 濃度較高的年份為2004年(0.231mg/L),2005 年(0.273mg/L) 和 2012 年(0.198mg/L);平水期TP 濃度較高的年份為2014 年(0.148mg/L),2016 年(0.145mg/L) 和 2017 年(0.130mg/L);枯水期TP 濃度較高的年份為2016 年(0.145mg/L).2002～2013 年,TP 濃度表現(xiàn)為豐水期>平水期、枯水期,之后有的年份表現(xiàn)為豐水期>平、枯水期,有的年份則表現(xiàn)為豐水期<平、枯水期.就TP達標(biāo)評價而言[按河流TP III 類標(biāo)準(zhǔn)(0.20mg/L)評價],除2004 和2005 年豐水期TP 超標(biāo)外,其他年份各水期皆符合I～III 類,但月份超標(biāo)情況仍存在,18a 中有8個年份出現(xiàn)了月度值超III 類標(biāo)準(zhǔn)限值情況(2002、2005、2006、2011、2012、2015、2016 和2018 年).

表1 嘉陵江北碚斷面磷的相關(guān)指標(biāo)特征值(基于18a 間年均值或年度值進行統(tǒng)計)Table 1 Statistic values of indicators of phosphorus at the Beibei section of the Jialing River(based on annual values during 2002～2019)

2.1.2 DP 濃度變化 18a 間DP 濃度總體呈先上升(2002～2016 年)后下降趨勢(2016～2019 年)(P<0.001),尤以平、枯水期最為顯著.18a 間DP 濃度年均值為(0.047±0.014)mg/L,年均值最高為0.073mg/L(2016年),最低為0.021mg/L(2006 年)(表1).年內(nèi)DP 濃度相對穩(wěn)定,其各水期之間的差別小于TP 和PP.豐水期平均DP 濃度最高為0.098mg/L(2012 年),最低為0.020mg/L(2006);平水期平均 DP 濃度最高為0.088mg/L(2014 年),最低為0.028mg/L(2006 年);枯水期平均DP 濃度最高為0.065mg/L(2016 年),最低為0.015mg/L(2006 年).18a 間年均λ(DP/TP)為(49%±10%),年均值最高為60%(2017 年),最低為24%(2005 年).

2.1.3 PP 濃度變化 18a 間PP 濃度年均值為(0.051±0.018)mg/L,年均值最高為0.105mg/L(2005年),最低為0.029mg/L(2003 年)(表1).2002～2013年,PP 濃度表現(xiàn)為豐水期>平水期、枯水期,之后有的年份表現(xiàn)為豐水期>平、枯水期,有的年份則表現(xiàn)為豐水期<平、枯水期.18a 間年均λ(PP/TP)為(52%±10%),年均值最高為76%(2005 年),最低為40%(2017年).

2.2 磷通量與源解析

2.2.1 磷通量年際變化及水期特征 磷濃度和通量可以從不同角度反映磷污染[31],前者直接表征污染程度,后者可為污染負荷核算及污染源解析繼而為污染控制決策提供基礎(chǔ)信息.由圖3 可見,18a 間,年徑流量和年輸沙量年際波動較大,尤其是后者.年輸沙量峰值典型年份為2005,2010,2013 和2018 年,谷值典型年份為2006 和2016 年,峰值年份平均年輸沙量(5858 萬t/a)為谷值年份平均年輸沙量(225 萬t/a)的26 倍.對比徑流量、輸沙量和磷通量時間維度上的變化節(jié)律可見,水量、沙量、TP 通量和PP 通量表現(xiàn)為一定程度的“水、沙、磷”同步效應(yīng)(即變化趨勢的一致性,往往同時出現(xiàn)峰值和谷值),而且豐水期最強,枯水期最弱.按豐水期[圖3(b)]觀測,18a 內(nèi),有7a(2002,2005,2006,2007,2008,2016 和2018 年)表現(xiàn)為明顯的“水、沙、磷”同步效應(yīng).這種同步效應(yīng)本質(zhì)上緣于總磷濃度、顆粒態(tài)濃度與懸浮泥沙濃度之間的相關(guān)性[32],以及水量和沙量之間的相關(guān)性[33].

圖3 嘉陵江北碚斷面徑流量、輸沙量和磷通量年際變化趨勢(2002～2019)Fig.3 Interannual variation of water and sediment discharge, and TP, DP and PP fluxes at Beibei section in the Jialing River in a whole year and in wet, even and dry seasons during 2002～2019

18a 間,TP 年通量均值為(0.891±0.449)萬t/a(表1),且年際波動巨大,最大值2.280 萬t/a(2005年,豐水高沙年)是最小值0.399 萬t/a(2006 年,枯水低沙年)的6.7 倍.近10a(2010～2019 年)間TP 年通量最小值(0.561 萬t/a)亦出現(xiàn)于水量和沙量最低的年份(2016 年).18a 間,PP 年通量均值為(0.547±0.415)萬t/a(表1),與TP 類似,年際波動巨大,最大值1.984 萬t/a(2005 年,豐水高沙年)是最小值0.239萬t/a(2016 年,枯水低沙年)的8.3 倍.DP 年通量均值為(0.344±0.164)萬t/a,其最大值0.871 萬t/a(2012年,豐水高沙年)是最小值0.095 萬t/a(2016 年,枯水低沙年)的9.2 倍.

在豐水期,TP 和PP 通量最高值皆出現(xiàn)于2005年(1.845 和1.648 萬t/a),TP 通量最低值出現(xiàn)于2006和2016 年(0.28 萬t/a),PP 通量最低值亦出現(xiàn)于2016年(0.11 萬t/a);DP 通量最高值出現(xiàn)于2012 年(0.781萬t/a),最低值出現(xiàn)于2006 年(0.044 萬t/a).在平水期,TP 和PP 通量最高值亦皆出現(xiàn)于2005 年(0.409和0.325 萬t/a),最低值分別出現(xiàn)于2006 年(0.087 萬t/a)和2013 年(0.029 萬t/a).DP 通量最高值出現(xiàn)于2017 年(0.192 萬t/a),最低值出現(xiàn)于2007 年(0.036 萬t/a).在枯水期,TP、PP 和DP 通量最高值皆出現(xiàn)于2016 年(0.101,0.052,0.049 萬t/a),TP 和PP 通量最低值皆出現(xiàn)于2003 年(0.014 和0.004 萬t/a),DP 通量最低值出現(xiàn)于2006 年(0.009 萬t/a).

各水期之間對比,幾乎所有年份豐水期TP、PP和DP 通量遠大于平、枯水期(P<0.0001).TP、PP 和DP 豐水期通量在年度通量中的占比平均分別為73.5%、77.5%和64.9%,而大部分年份(2016 年除外)TP、PP 和DP 枯水期通量在年度通量中的占比不超過15%.

2.2.2 磷負荷來源解析 依據(jù)河流基流分割原理(枯水期難以形成徑流,其流量作為基流,磷負荷基本來自點源),對嘉陵江北碚斷面年度和豐水期TP 負荷進行了點源和面源劃分(圖4).可見,嘉陵江北碚斷面面源磷負荷年際波動遠大于點源磷負荷,TP 總負荷的年際變化趨勢取決于面源磷負荷年際變化趨勢,兩者年際變化巨大.18a 間,面源負荷和點源負荷在總負荷中的占比平均分別為82%和18%.除2006年(面源負荷占46%,點源負荷占54%)外,其他年份面源負荷在總負荷中占絕對優(yōu)勢,1/3 的年份面源負荷占比超過 90%,2/3 的年份面源負荷占比超過80%,90%的年份面源負荷占比超過70%.而且面源年度負荷主要來自于豐水期(81%).年度和豐水期面源磷負荷最高值皆出現(xiàn)于2005 年(2.280 和2.201 萬t),年度和豐水期點源磷負荷最高值皆出現(xiàn)于2016年(0.303 和0.101 萬t).2002～2016 年,點源磷負荷總體上呈震蕩上升趨勢(P<0.001),之后呈顯著下降趨勢(P<0.001).按2015～2019 年計算,面源負荷和點源負荷占比分別為69%和31%.

圖4 嘉陵江北碚斷面TP 總負荷、面源負荷和點源負荷年際變化趨勢(2002～2019)Fig.4 Interannual variation of total loads, diffuse loads and point loads of TP at Beibei section in the Jialing River during 2002～2019

3 討論

3.1 磷形態(tài)與懸浮泥沙濃度的相關(guān)性

研究[31,34]證實,TP 與SS 之間呈正相關(guān).分別將嘉陵江北碚斷面DP、PP 和TP 濃度與SS 濃度進行擬合發(fā)現(xiàn),DP 與SS 的相關(guān)性最弱[圖5(a)](R2=0.01,P=0.040),而PP 與SS 的相關(guān)性最強[圖5(b)](R2=0.21,P<0.001),TP 與SS 的正相關(guān)性緣于PP 與SS 的正相關(guān)性.

圖5 嘉陵江北碚斷面溶解態(tài)磷濃度[ρ(DP)](a)、顆粒態(tài)磷濃度[ρ(PP)](b)與懸浮泥沙濃度[ρ(SS)]之間的相關(guān)性Fig.5 Relationships of concentrations of DP(a), PP(b) with SS at Beibei section in the Jialing River

跟DP 或PP 濃度相比,DP 或PP 在TP 中的占比λ(DP/TP)或λ(PP/TP)更多地反映了磷在水-固兩相之間的分配關(guān)系.

由圖6 可見,總體而言,λ(DP/TP)隨SS 升高而呈下降趨勢,λ(PP/TP)則呈上升趨勢.這是因為地表水體中,磷在水-固兩相間的分配取決于磷在懸浮泥沙上的吸附強度及懸浮泥沙含量.在上覆水體總磷濃度一定的情況下,懸浮泥沙含量越低,單位體積水中懸浮泥沙所提供的對磷的有效吸附位數(shù)量越少,則泥沙所吸附的磷在總磷中的占比越小,λ(PP/TP)越低而λ(DP/TP)越高.另外,在SS<100mg/L 的范圍內(nèi),在同樣的SS 濃度下,λ(DP/TP)和λ(PP/TP)波動很大,有時低至0.01,有時高至0.99,說明SS較小時,其在水-固兩相磷分配中所起的作用小于SS 較高時.磷在水-固兩相間的分配既受到SS 濃度的影響,也受到磷污染程度等其他因素的影響[35].

圖6 嘉陵江北碚斷面溶解態(tài)磷(a)和顆粒態(tài)磷(b)在總磷中的占比與懸浮泥沙濃度[ρ(SS)]之間的相關(guān)性Fig.6 Variation of λ(DP/TP)(a) and λ(PP/TP)(b) with SS at Beibei section in the Jialing River

3.2 對嘉陵江磷污染治理的建議

3 個水期相比,最能反映水污染控制效果的水期是枯水期,因為,第一,枯水期泥沙含量最低,總磷受泥沙影響很小;第二,枯水期總磷負荷基本來自點源,而過去幾十年水污染防治基本體現(xiàn)在點源控制.綜合觀測圖2(d),圖3(d)和圖4 可以判斷,2016 年之后磷污染控制成效顯著,從2002 至2016 年,枯水期總磷和溶解態(tài)磷濃度及通量呈顯著增加趨勢,2016 年后則呈顯著減小趨勢.

嘉陵江總磷控制既是本身生態(tài)健康的需要,也是三峽水庫總磷控制的需要.從本身看,2014～2019年其總磷平均濃度為0.094mg/L,其溶解態(tài)磷平均濃度為0.053mg/L.其主要問題為個別月份總磷濃度偏高(2018年8月達0.21mg/L,2019年7月達0.18mg/L),有三分之一的頻次總磷濃度在0.10～0.20mg/L 之間.從水生態(tài)安全的角度來看,嘉陵江總磷濃度仍整體偏高.原因如下:(1)研究[36-37]表明,對大江大河,總磷濃度適宜的控制標(biāo)準(zhǔn)為0.100mg/L,對小型河流,適宜的總磷控制標(biāo)準(zhǔn)為0.075mg/L.目前,嘉陵江總磷濃度超過0.10mg/L 的情況還較多.(2)從水動力學(xué)的角度來看,嘉陵江屬于開發(fā)程度較高的河流,中下游740km 的江段共開發(fā)建設(shè)了15 級水電站,平均間隔僅49km,其縱向連通指數(shù)為15(個樞紐)/7.40(個/100km)=2.02,依據(jù)河湖健康評估技術(shù)導(dǎo)則[38]中賦分標(biāo)準(zhǔn),嘉陵江縱向連通性指數(shù)分值為0 分(滿分為100 分,對應(yīng)天然河流),所以從某種意義上講,嘉陵江干流與天然河流已大為不同,屬于高度阻隔性河流,流速減緩,生境受損.縱向阻隔與總磷等污染導(dǎo)致嘉陵江魚類完整性指數(shù)(F-IBI)近于的“差”級別[2].所以,從水生態(tài)安全的角度考慮,針對天然河流制定的河流總磷III 類標(biāo)準(zhǔn)限值0.20mg/L 不一定適用于目前的嘉陵江干流,嘉陵江干流總磷控制不應(yīng)僅僅滿足于符合III 類標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)根據(jù)生態(tài)安全的需要制定和執(zhí)行更嚴格的總磷控制標(biāo)準(zhǔn).(3)懸浮泥沙濃度大幅下降,水體透明度提高,故水體通過光合作用對光能的利用效率提升,所以較高的活性磷濃度和較強的光能吸收雙重作用易引發(fā)藻類過度繁殖,不利于生態(tài)系統(tǒng)健康.近年來嘉陵江“水質(zhì)事件”時有發(fā)生,如2011 年5 月下旬、2014 年6 月中下旬嘉陵江重慶合川段的“綠色浮萍”事件[3-4],說明嘉陵江水生態(tài)仍存在問題.(4)從三峽水庫的角度來看,庫區(qū)支流庫灣水華仍然頻發(fā),三峽水庫總磷濃度依然偏高,嘉陵江總磷濃度水平的進一步削減亦是三峽水庫生態(tài)健康的需要.綜上所述,應(yīng)持之以恒嚴控嘉陵江流域磷污染,尤其是源頭控制.

4 結(jié)論

4.1 2002～2019 年,嘉陵江懸浮泥沙濃度和輸沙量年際波動巨大.

4.2 18a 間,嘉陵江北碚斷面總磷濃度年均值在0.058～0.139mg/L 范圍內(nèi)波動,其均值為0.098mg/L.2002～2013 時期,TP 和PP 濃度表現(xiàn)為豐水期>平水期、枯水期,之后有的年份表現(xiàn)為豐水期>平、枯水期,有的年份則又表現(xiàn)為豐水期<平、枯水期.

4.3 18a 間,DP 濃度總體呈先升高(2002～2016 年)后降低趨勢(2016～2019 年).

4.4 水量、沙量、TP 通量、PP 通量表現(xiàn)為一定程度的“水、沙、磷”同步效應(yīng),而且豐水期最強,枯水期最弱.

4.5 水期之間對比,幾乎所有年份豐水期TP、PP和DP 通量遠大于平、枯水期.TP、PP 和DP 豐水期通量在年度通量中的平均占比分別為73.5%、77.5%和64.9%.

4.6 面源磷負荷年際波動遠遠大于點源磷負荷.除2006 年外,其他年份面源負荷在總負荷中占絕對優(yōu)勢,按年度計算,面源負荷平均占82.5%,按豐水期計算,面源負荷平均占90.8%.面源年度負荷主要來自于豐水期(平均81.2%).