東江源區(qū)地表水質變化特征及成因分析

(江西省贛州市水文局，江西 贛州 341000)

東江源區(qū)地表水質變化特征及成因分析

曾金鳳曾陽松

(江西省贛州市水文局，江西贛州341000)

基于東江源區(qū)1975～2016年時間序列數(shù)據(jù)，采用均值型污染指數(shù)法、季節(jié)性肯達爾檢驗法和ArcGIS空間分析技術等方法分析評價了該地區(qū)地表水水質特征、典型水功能區(qū)水質及特征污染物氨氮變化情況。結合源區(qū)的優(yōu)勢產業(yè)及主要排污口分布，采用等標污染負荷法、水質水量聯(lián)合評價及皮爾遜相關分析法，探討影響水質時空分布的自然和人為因素，分析了東江源區(qū)水質問題及成因，為落實東江源區(qū)生態(tài)補償、水資源保護規(guī)劃典型試點工作、最嚴格水資源達標考核及“河長制”的實施、蘇區(qū)振興等相關政策的落實提供參考。

水質評價；地表水；東江源區(qū)

珠江流域東江水水質一直備受各方關注，東江源區(qū)也先后被列為國家生態(tài)補償試點區(qū)域，財政部、水利部、環(huán)保部聯(lián)合確定的國土江河綜合整治試點區(qū)域，水利部水生態(tài)保護修復典型區(qū)域，珠江流域水資源保護規(guī)劃重點區(qū)域，江西省“河長制”試點區(qū)域，并提出“保東江源一方凈土，富東江源一方百姓，送粵港兩地一江清水”的目標。

為此，本文利用源區(qū)較為完善的水文水質監(jiān)測站網及長系列的水文水質監(jiān)測資料，采用均值型污染指數(shù)法[1]、季節(jié)性肯達爾檢驗法[2]和ArcGIS空間分析技術等方法分析評價了其地表水水質特征、典型水功能區(qū)水質及特征污染物氨氮變化情況。結合源區(qū)的優(yōu)勢產業(yè)及主要排污口分布，采用等標污染負荷法[3]、水質水量聯(lián)合評價及皮爾遜相關分析法，探討影響水質時空分布的自然和人為因素，辨識了東江源區(qū)水質問題及成因。

1 區(qū)域概況

東江源區(qū)位于江西省南部，主要涉及尋烏、安遠和定南3縣，流域面積3 524 km2，地表水資源量30.2億m3。境內河流屬珠江流域東江水系，主要水系有尋烏水和定南水，見圖1。

1.1 監(jiān)測站網及水功能區(qū)劃

東江源區(qū)域內設有各類水文水資源監(jiān)測站點133 處。其中，水文站4站，水位站21站，雨量站85站，水質監(jiān)測站18 站，墑情站5 站。自1975年1月起，先后進行了降水量、蒸發(fā)量、水位、水溫、水質、泥沙和墑情等常規(guī)監(jiān)測。

根據(jù)《江西省地表環(huán)境水功能區(qū)劃(2010年)》(以下稱《水功能區(qū)劃》)，東江源區(qū)共劃有水功能區(qū)38個，國家重要江河水功能區(qū)6個，省劃水功能區(qū)12個，市劃水功能區(qū)20個。包括保護區(qū)3個，保留區(qū)22個，緩沖區(qū)3個，開發(fā)利用區(qū)10個；開發(fā)利用區(qū)中含飲用水源區(qū)8個，工業(yè)用水區(qū)2個。相應水功能區(qū)名稱及對應目標水質見表1。

1.2 資源與產業(yè)布局

東江源區(qū)農業(yè)發(fā)展具有顯著的區(qū)域特色。目前林地面積 2.33萬hm2，耕地面積 3.04萬hm2，臍橙、茶油、生豬為農業(yè)主導產業(yè)。安遠、定南和尋烏3縣分別被定為我國主要的臍橙生產基地和全國優(yōu)質供港生豬生產基地。

源區(qū)礦產資源種類豐富，其中，尋烏、安遠和定南3縣是世界上最大的離子吸附型稀土礦主產區(qū)之一。目前，已探明礦產種類約25種，以稀土、砂、黏土等為主。現(xiàn)有礦山214個，采礦跡地53.76 km2，棄礦區(qū)面積17.55 km2。

圖1 東江源區(qū)主要水系

表1 東江源區(qū)水功能名稱及對應目標水質類別

圖2 東江源區(qū)省劃水功能區(qū)水質監(jiān)測斷面位置

2 地表水資源分析與評價

2.1 數(shù)據(jù)與方法

基于2016年東江源18個省劃水功能區(qū)水質監(jiān)測成果，選取pH、氨氮、化學需氧量、總磷、砷等7個主要污染因子，根據(jù)《地表水環(huán)境質量標準》(GB38383-2002)，采用均值型污染指數(shù)法、單因子指數(shù)法，按不同類型水功能區(qū)目標，對不同類型、不同水期水質類別進行水質評價，并采用ArcGIS9.30 軟件分析水功能區(qū)水質空間分布特征。

運用PWQTrehd水質分析軟件，選取2007～2016年9個有連續(xù)5 a以上監(jiān)測資料的水功能區(qū)分析年際變化特征與變化趨勢。采用水質水量聯(lián)合評價及皮爾遜相關分析法，基于2007～2016年《贛州市水資源公報》相應的人口規(guī)模、區(qū)域經濟發(fā)展和土地利用結構等相關數(shù)據(jù)，探討影響特征污染物氨氮時空分布的自然和人為因素。

2.2 地表水資源質量特點

2.2.1 不同水期水功能區(qū)水質變化

選取18個省劃水功能區(qū)代表斷面(相應位置見圖2)計算汛期、非汛期不同水期綜合污染指數(shù)(見表2)。由表1對比分析，同一水功能區(qū)汛期綜合污染指數(shù)小于非汛期，說明汛期水質優(yōu)于非汛期。

2.2.2 不同類型水功能區(qū)水質

由表2分析，以2016年為例，源區(qū)尋烏水保護區(qū)、飲用水源區(qū)、支流保留區(qū)的綜合污染指數(shù)均在0.21～0.40之間，水質較好；尋烏水保留區(qū)、緩沖區(qū)、工業(yè)用水區(qū)綜合污染指數(shù)均在 0.41～0.70之間，輕度污染。定南水飲用水源區(qū)、緩沖區(qū)、保留區(qū)綜合污染指數(shù)在 0.21～0.40之間，水質較好；下歷水保留區(qū)、三百山保護區(qū)綜合污染指數(shù)在 0.41～0.70之間，輕度污染；下歷河工業(yè)用水區(qū)綜合污染指數(shù)在 0.7～1.00，中度污染。

2.2.3 水質類別分布

定南水和尋烏水Ⅰ類和III類水所占比例為 73.6%和76.0%；Ⅳ類及上類別分別為 26.4%和 24.0%。其中，定南水劣Ⅴ類水比例比尋烏水高13.4%。整體上，源區(qū)Ⅱ類水質所占比例最大，為 59.5%；Ⅰ類水所占比例最小，為 6.4%。

2.2.4 空間分布

根據(jù)現(xiàn)狀分析，結合已有成果[4]，東江源空間分布特征為北部源頭水質良好，中部尋烏縣城水質污染較嚴重，東部尋烏水中下游、西南部定南水定南縣城附近水體污染嚴重。

表2 2007～2016年東江源區(qū)18個省劃水功能區(qū)代表斷面不同水期綜合污染指數(shù)統(tǒng)計

注：-表示未開展監(jiān)測。

2.2.5 時間變化

(1)年內變化。2016年，定南水汛期(4～9月)、非汛期(1～3月，10～12月)、全年水質達標率均為 77.8%；尋烏水汛期、非汛期、全年水質達標率分別為88.9%,77.8%,88.9%。水質汛期略好于非汛期。

(2)年際變化。東江源污染指標變化上升趨勢綜合指數(shù)WQTIUP為0.23，下降趨勢綜合指數(shù)WQTIDN為0.31，WQTIUP小于WQTIDN，表明東江源水質整體狀況趨于好轉。

2.3 典型水功能區(qū)水質狀況

(1)國家重要江河湖泊水功能區(qū)水質達標率偏低。2012～2016 年，國家重要江河湖泊水功能區(qū)達標率只有63.3%，相比國家水利規(guī)劃總院下達的2015，2020年和2030年水功能區(qū)達標率70%，88%和95%偏低。不達標水功能區(qū)為尋烏水尋烏保留區(qū)、尋烏水贛粵緩沖區(qū)和定南水贛粵緩沖區(qū)，相應達標率分別為8.33%，60.0%和60.0%，主要污染物為氨氮。

(2)省界出境水體水質呈現(xiàn)好轉。2008～2016年9 a間，東江源區(qū)出境水質類別多在Ⅳ～劣Ⅴ類，尋烏水贛粵緩沖區(qū)全年、枯水期、豐水期達標率分別為 44.4%，33.3%，44.4%；定南水贛粵緩沖區(qū)不同水期達標率均為 44.4%，汛期優(yōu)于枯期，主要超標項目為氨氮。由表1分析結果，結合已有研究成果[5]表明，出境水整體水質呈現(xiàn)好轉，2015～2016年出境水質均達標。

(3)部分水功能區(qū)污染嚴重。定南水下歷河定南工業(yè)用水區(qū)常年不達標，Ⅴ類水占 3.03%，劣Ⅴ類水占 86.4%，達標率僅為10.6%，氨氮、總磷、COD、pH等指標時有超標。定南水下歷河定南保留區(qū)水質均為劣Ⅴ類水，主要超標項目有氨氮、總磷、氟化物、高錳酸鹽指數(shù)等。尋烏水尋烏保留區(qū)水質達標率13.1%，Ⅳ類水占18.7%，Ⅴ類水占32.6%，劣Ⅴ類水占 28.2%，主要超標項目均為氨氮[6]。

2.4 特征污染物氨氮變化

根據(jù)2.2節(jié)、2.3節(jié)的分析，結合已有監(jiān)測成果[7]，可斷定源區(qū)特征污染物為氨氮。

(1)年際時間變化。氨氮濃度呈高度顯著上升的比例為 55.0%，顯著下降比例為15.3%，無明顯變化趨勢比例為29.7%。上升趨勢水質站數(shù)NUPm為0.55，下降趨勢站數(shù)NDNm為0.15，NUPm大于NDNm。年際氨氮濃度上升趨勢水質站數(shù)大于下降趨勢站數(shù)，整體呈上升趨勢。

(2)空間變化。東江源空間分布特征為北部源頭氨氮濃度低，中部尋烏縣城氨氮濃度較高，東部尋烏水中下游及西南部定南縣城附近水體氨氮濃度大；省界出境斷面氨氮濃度超標。

(3)特征污染物水質類別分布。東江源氨氮超標水功能區(qū)濃度主要集中在2～10 mg/L之間，即劣Ⅴ類標準濃度比例達 41.3%。定南水下歷河工業(yè)用水區(qū)氨氮污染最嚴重，劣Ⅴ類比例、年平均濃度、超標倍數(shù)及單次最高值均出現(xiàn)在該水功能區(qū)。

圖3 東江源區(qū)主要污染源分布

3 水資源質量問題識別與成因分析

3.1 典型水功能區(qū)不同程度污染

按東江源區(qū)土地利用現(xiàn)狀和《水功能區(qū)劃》，分析總結得到水域污染源的現(xiàn)狀分布，見圖3。根據(jù)2015年贛州市水資源監(jiān)測中心對源區(qū)污染調查數(shù)據(jù)，采用等標污染負荷法分析評價典型區(qū)域主要污染源與污染物。

3.1.1 源區(qū)主要污染源分布

(1)工業(yè)污染源主要分布在尋烏水尋烏保留區(qū)、定南水下歷河定南工業(yè)用水區(qū)和定南水下歷河定南保留區(qū)3個水功能區(qū)，既有點源污染，又有面源污染。

(2)農業(yè)污染源主要分布在尋烏水尋烏保留區(qū)、定南水安遠-定南保留區(qū)和定南水老城河定南保留區(qū)3個水功能區(qū)，主要污染源來自農田和果園。

(3)生活污染源分布較為簡單，主要來自于尋烏縣和定南縣2個人口較為密集的縣城區(qū)。

3.1.2 典型水功能區(qū)主要污染源與污染物

對污染嚴重的尋烏水尋烏保留區(qū)、定南水下歷河定南工業(yè)用水區(qū)等典型水功能區(qū)，進行污染源與污染物分析，見表3。

(1)主要污染源。定南水下歷河工業(yè)用水區(qū)河段主要污染源為南方稀土排污口、定南富田工業(yè)園(南區(qū))排污口、定南污水處理廠，占排污量的 84.1%。尋烏水尋烏保留區(qū)河段主要污染源為尋烏石排原稀土礦區(qū)排污小溪、尋烏石排工業(yè)園甲子背(上甲涵水)小溪排污口，占排污量的 86.5%。

(2)主要污染物。等標污染負荷法分析得出尋烏水主要入河污染物有氨氮(51.86%)、總磷(9.69%)、懸浮物(27.30%)，3者累積等標負荷比例為88.9%。定南水主要入河污染物有氨氮(30.31%)、懸浮物(15.97%)、化學需氧量(17.16%)、總磷(15.80%)，四者累積等標負荷比例為 79.2%。

表3 東江源區(qū)主要工業(yè)廢水污染源和污染物評價結果

表4 東江源人類活動與氨氮指標濃度皮爾遜相關性分析結果

注：** 在 0.01 水平(雙側)上顯著相關；* 在 0.05 水平(雙側)上顯著相關；1畝=0.066 7 hm2。

3.2 特征污染物氨氮超標

3.2.1 徑流量對氨氮濃度的影響

通過水質水量聯(lián)合評價分析源區(qū)自然因素對氨氮指標的濃度影響。選取2016年開展監(jiān)測的定南水、尋烏水不同空間水功能區(qū)及氨氮超標水功能區(qū)代表斷面，分析水量對氨氮濃度指標的影響。

另有分析表明，定南水源頭保護區(qū)、定南水定南保留區(qū)、定南水贛粵緩沖區(qū)及尋烏水源頭保護區(qū)氨氮濃度隨流量的增大而增大，表明其受面源污染影響較大；定南水下歷河工業(yè)用水區(qū)、保留區(qū)及尋烏水尋烏保留區(qū)、尋烏水馬蹄河工業(yè)用水區(qū)、尋烏水贛粵緩沖區(qū)，氨氮濃度隨流量的增大而減小，表明其受點源污染影響較大，符合 3.1節(jié)源區(qū)主要污染物的空間分布特征。

3.2.2 人為因素對氨氮濃度的影響

人類活動主要通過人口狀況、經濟發(fā)展和土地利用結構等方面去影響河流水質[8]。根據(jù)源區(qū)的支柱產業(yè)排污特點，采用皮爾遜相關分析方法，從區(qū)域經濟發(fā)展、人口規(guī)模、土地利用結構3方面7個指標，分析東江源區(qū)人類活動與氨氮濃度的相關性，見表4。

從相關系數(shù)大小分析，東江源區(qū)、定南水和尋烏水氨氮最大相關系數(shù)均為第二產業(yè)，相關系數(shù)分別為 0.972，0.979和 0.863；最小相關系數(shù)分別是林果地、第一產業(yè)和牲畜，相關系數(shù)分別為 0.673，0.622和0.373。除尋烏水的養(yǎng)殖業(yè)無明顯關系外，其氨氮指標與流域內的人口、第一產業(yè)、農業(yè)、果業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)相關指標存在明顯的相關性，也是主要污染源之一。

結合源區(qū)的社會經濟、優(yōu)勢產業(yè)及污染源分布，稀土礦業(yè)為東江源區(qū)、定南水、尋烏水的工業(yè)主導產業(yè)，稀土采選礦業(yè)為東江源區(qū)及相應水系的主要污染源，符合稀土采選礦業(yè)工藝污染物排放特征[9-10]。

3.3 水質趨好轉

從2.2節(jié)水資源質量特點分析，源區(qū)水質趨于好轉，考慮政策時滯因素，這與2003年以來開展的一系列東江源保護修復措施相吻合[11]。2003～2016年間，為了改善和保護源區(qū)生態(tài)環(huán)境，中央、江西和廣東省人民政府相繼出臺了一系列保護政策，實施環(huán)境保護與生態(tài)建設工程如以“青山綠水”為重點的9項生態(tài)工程，對源區(qū)礦產資源開發(fā)秩序進行整頓和規(guī)范，按照相關政策實施退果還林，建立污水處理廠與垃圾中轉站。

此外，以大型養(yǎng)豬場為代表的養(yǎng)殖業(yè)污染處理設施不完善，水土流失、面源污染嚴重，水利工程監(jiān)管欠缺，部分河段減水脫水[11]，生態(tài)環(huán)境與水資源保護矛盾突出等多種因素的影響，形成了東江源區(qū)特有的水資源質量特點。

4 結 論

經上述分析，可以得出以下結論。

(1)水資源質量特點。從不同水期看，源區(qū)汛期略好于非汛期。從水質類別看，I～III類優(yōu)良水及合格水比例在73%～77%之間；II類水質所占比例最大，為 59.5%；Ⅰ 類水所占比例最小，為6.4%。對于不同水功能區(qū)，除保護區(qū)和飲用水源區(qū)水質較好，其他類型的水功能區(qū)均有不同程度的污染。從空間分布看，北部源頭水質較好，中部尋烏縣城水質污染較嚴重，東部尋烏水中下游、西南部定南水定南縣城附近水體污染嚴重。

(2)典型水功能區(qū)水質特點。國家重要江河湖泊水功能區(qū)達標率偏低，為 71.4%，主要超標項目為氨氮。2008-2016年9 a間省界出境斷面水質類別多為Ⅳ～劣Ⅴ類，達標率為 44.4%，超標項目為氨氮，但水質趨于好轉。部分水功能區(qū)污染嚴重，定南水下歷河工業(yè)用水區(qū)、尋烏水尋烏保留區(qū)、定南水下歷河定南保留區(qū)等部分水功能區(qū)污染嚴重，主要超標項目為氨氮。

(3)典型污染物氨氮變化。從時間變化看，年際氨氮濃度整體呈上升趨勢，年內汛期濃度低于非汛期。從空間變化看，北部源頭氨氮濃度低，中部尋烏縣城、東部尋烏水中下游及西南部定南縣城附近水體氨氮濃度大。

(4)水質特點成因分析。由于歷史、人口、資源、發(fā)展方式等多種因素的影響，源區(qū)以稀土、鎢開采冶煉為主的礦業(yè)，以臍橙、蜜橘開發(fā)為主的果業(yè)，以大型養(yǎng)殖場為代表的養(yǎng)殖業(yè)等產業(yè)，對源區(qū)水生態(tài)水環(huán)境造成一定的破壞。加上水利工程監(jiān)管欠缺，部分河段減水脫水；污染程度不同，供用水安全受到威脅。但由于各級政府護源有力，源區(qū)水體水質呈好轉趨勢。

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(編輯：陳紫薇)

2017-03-21

江西省水利廳重大社會公益研究項目(KT201315)

曾金鳳，女，江西省贛州市水文局，碩士研究生.

1006-0081(2017)08-0024-07

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