沱江流域(自贡市)2013～2018年水质时空变化特征分析及评价

张明锦，陈昌华，郭光贵

(1.自贡市环境监测中心站，四川 自贡 643000；2.芦山县农产品质量安全检验检测站，四川 芦山 625600)

前 言

为加大水污染防治力度，保障国家水安全，国务院于2015年4月印发了《水污染防治行动计划》(国发〔2015〕17号)。该行动计划要求以改善水环境质量为核心，对江河湖海实施分流域、分区域、分阶段科学治理，系统推进水污染防治、水生态保护和水资源管理。沱江水系是自贡市境内的主要河流，其一级支流釜溪河是穿越自贡城区的唯一河流，是自贡市的心脏地带，其水环境的好坏对自贡市的经济、社会和文化发展有着举足轻重的影响[1]。近年来，四川省委、省政府坚持以习近平生态文明思想为指引，将沱江污染治理作为全省水污染防治攻坚的“主战场”，找准症结、精准发力，初步探索出“四大治理机制”“五大重点领域”“三大预警能力”“三大督查手段”进行综合施策，实现了沱江流域水环境质量大幅提升[2]。同时，为了改善沱江流域(自贡市)水环境质量，自贡市政府先后组织编制和实施了《釜溪河流域(自贡)水污染综合治理实施方案(2012～2015年)》、《自贡市釜溪河流域水污染综合治理总体方案(2016～2018年)》和《沱江干流(自贡段)达标攻坚方案》，并取得了阶段性的环境治理成果。本文收集了沱江流域(自贡市)近几年的水质监测数据，按照《地表水环境质量评价办法(试行)》(环办〔2011〕22号)中的评价方法对其水质时空变化特征进行了分析和评价，以期为沱江流域(自贡市)的下一步规划和环境综合治理提供科学依据。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区域概况

沱江是长江上游的一条重要支流，全长629 km，流域面积为27 800 km2。流域内有成都、德阳、内江、自贡、泸州等5座大中型城市，以仅占全省3.5%的水资源支撑了全省30%的经济总量、26.2%的人口，是流经四川盆地腹部的一条重要河流[2～5]。在自贡市境内，沱江下游段流经市境127 km。釜溪河为沱江在市境的主要支流，其上游有旭水河和威远河注入，流域总面积为3 490 km2。自贡市境内河流除西部越溪河、茫溪河属岷江水系外，其余河流均属沱江水系，沱江水系在境内有一级支流釜溪河，二级支流旭水河、威远河、长滩河、镇溪河等河流。

1.2 数据资料与研究方法

为了解沱江流域(自贡市)的水质时空变化特征，本文筛选了沱江流域自贡境内的9个国、省控监测断面，涵盖沱江干流4个监测断面(其中包括1个入境断面和1个出境断面)，一级支流釜溪河3个监测断面，二级支流威远河和旭水河各1个监测断面，详见下图和表1。收集了2013～2018年沱江流域(自贡市)水质监测数据，监测项目包括流量和水温、pH、溶解氧(Do)、高锰酸盐指数(CODMn)、化学需氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、总氮(TN)、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、铬(六价)、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物和粪大肠菌群等24项地表水监测常规指标。本文的水质数据为自贡市环境监测中心站2013～2018年的原始水质监测数据，监测频率为每月1次。

图 自贡市水质监测断面示意图Fig. Schematic diagram of water quality monitoring section in Zigong City

表1 沱江流域(自贡市)监测断面概况Tab.1 Overview of monitoring sections in Tuojiang River Basin (Zigong City)

1.3 评价和分析方法

水质评价按照《地表水环境质量评价办法(试行)》(环办〔2011〕22号)中的评价方法，各水质类别划分方法采用的是《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)。评价标准选取《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1中除水温、总氮、粪大肠菌群以外的21项指标。评价数据均采用年均值。

数据整理使用office 2013版本软件，数据统计分析和Spearman秩次相关检验使用SPSS Statistics 17.0。

2 评价结果与分析

2.1 沱江流域(自贡市)水质演变状况

根据《地表水环境质量评价办法(试行)》(环办〔2011〕22号)的评价方法，对沱江流域(自贡市)2013～2018年的水质进行了定性评价，见表2。结果显示，2013～2018年沱江流域(自贡市)的水质明显好转，从2013年的重度污染逐渐改善为2018年的轻度污染。2013年以劣Ⅴ类水质为主，2014～2018年以Ⅳ类水质为主，劣Ⅴ类和Ⅴ类水质比例呈逐渐降低趋势，2018年基本消除了劣Ⅴ类和Ⅴ类水质，Ⅰ～Ⅲ 类水质比例显著升高，流域水质明显好转。

表2 2013～2018年沱江流域(自贡市)水质定性评价Tab.2 Qualitative evaluation of water quality in Tuojiang River Basin (Zigong City) from 2013 to 2018 (%)

从各监测断面的水质评价结果来看(见表3)，劣Ⅴ类和Ⅴ类水质主要集中在廖家堰、双河口、碳研所、雷公滩和邓关5个支流监测断面。其中碳研所断面水质最差，2013～2017年连续5年均为劣Ⅴ类水质。其次是雷公滩断面，2013～2017年都为劣Ⅴ类或Ⅴ类水质。沱江干流监测断面的水质2013年和2018年都为Ⅲ类，在2014～2017年维持在Ⅳ类。

表3 沱江流域(自贡市)各监测断面水质评价结果Tab.3 Water quality evaluation results of monitoring sections in Tuojiang River Basin (Zigong City)

2.2 沱江流域(自贡市)水质主要污染指标演变状况

从表4可知，2013～2018年沱江流域(自贡市)水质主要污染指标涉及总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、化学需氧量(CODCr)、高锰酸盐指数(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、氟化物和石油类等七类。其中，2013年主要污染指标集中在TP、NH3-N、CODCr、氟化物、BOD5和CODMn。2014年和2015年主要污染指标集中在TP、NH3-N、BOD5和石油类。2016年主要污染指标集中在TP、NH3-N、CODCr、CODMn、BOD5和石油类。2017年主要污染指标集中在TP、NH3-N、CODCr和CODMn。2018年主要污染指标集中在TP、NH3-N、CODCr、CODMn和BOD5。

从不同监测断面看，廖家堰断面(威远河)和雷公滩断面(旭水河)的主要污染指标都为TP、NH3-N、 CODCr、CODMn和BOD5。双河口和邓关断面(釜溪河)的主要污染指标为TP、NH3-N、 CODCr、CODMn、BOD5、氟化物和石油类；碳研所断面(釜溪河)的主要污染指标为TP、NH3-N、 CODCr、BOD5和石油类；脚仙村、釜沱口前、李家湾和怀德渡口断面(沱江干流)的主要污染指标为TP。

由此可见，2013～2018年沱江流域(自贡市)支流的污染指标较复杂，而干流水质主要受TP影响。

表4 2013～2018年沱江流域(自贡市)各监测断面主要污染指标Tab.4 Main pollution indicators of monitoring sections in Tuojiang River Basin (Zigong City) from 2013 to 2018

为了解2013～2018年沱江流域(自贡市)的水质变化趋势，对流量、主要污染指标与年份时间序列进行相关性分析，采用Spearman秩相关系数法，检验相关系数和斜率的显著性意义。从表5可以看出，TP在双河口断面呈下降趋势，且变化明显。NH3-N在碳研所、脚仙村和釜沱口前断面的下降趋势也很显著。氟化物在碳研所和李家湾断面呈显著下降趋势。石油类在廖家堰和脚仙村断面也呈显著下降趋势。流量、CODMn、BOD5和 CODCr总体呈下降趋势，但变化并不显著。监测断面年均径流量的下降可能与年降水量下降、工农业用水等因素有关。杜明等人[5]研究发现沱江流域多年平均年降水量约为1 200 mm，2015年沱江流域年均降水量为994 mm，比2013年下降19.6%。自贡市环境监测中心站关于全市年均降水量的统计数据显示：2015～2018年的全市平均降水量为：994.7 mm、934.8 mm、780.7 mm、1108.8 mm。同时，随着工农业的发展，沱江流域的取水量也有所增加。

表5 秩相关系数(rs值)结果表Tab.5 Results of rank correlation coefficients (rs values)

注：N=6，Wp=0.829*为显著水平(单侧检验)0.05。

3 结 论

2013年至2018年沱江流域(自贡市)的水质明显好转，从2013年的重度污染逐渐改善为2018年的轻度污染，改善了两个水质类别。2018年基本消除了劣Ⅴ类和Ⅴ类水质，Ⅰ～Ⅲ类水质比例显著增大。劣Ⅴ类和Ⅴ类水质集中在支流断面，其中碳研所断面(釜溪河，一级支流)、雷公滩断面(旭水河，二级支流)和廖家堰断面(威远河，二级支流)的水质状况最差。

从主要污染指标来看，2013～2018年沱江流域(自贡市)水质主要污染指标涉及总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、化学需氧量(CODCr)、高锰酸盐指数(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、氟化物和石油类等七类。TP、NH3-N、氟化物和石油类在个别监测断面呈显著下降趋势，支流的主要污染指标较复杂，而干流水质主要受TP影响。

沱江流域(自贡市)的水污染防治应主抓支流治理，支流的超标污染指标较复杂，应对各相关的点源和面源污染源进行详细排查，找准污染源头，从源头进行标本兼治、综合治理；同时，沱江干流水污染防治也不可松懈。总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、化学需氧量(CODCr)、高锰酸盐指数(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)是支流需要重点管控指标，沱江干流重点管控指标为总磷(TP)。