近20年湘江水质变化分析

近20年湘江水质变化分析

湘江是湖南省最大的河流。湘江流域（湖南省）占全省总面积的40%，人口约占全省人口的60%。本流域交通发达,人口密集,是湖南省工业化水平最高、城市化发展最快的区域。省会长沙及株洲、湘潭、衡阳、岳阳等省辖市均坐落在湘江沿岸。本区年降水量1200～1600mm,河流径流量丰富。湘江原生水质良好,水体溶解氧充足,复氧能力强,水环境容量较大。近几十年来工农业飞速发展,人们生活水平的提高,对水环境产生了深刻的影响。研究湘江水质近20年的变化规律对今后湖南经济的可持续发展和环境的改善有着重要的意义。1污染物污染评价利用湖南省环保局1981～2000年水质监测数据、环境质量报告书和环境统计资料,选取湘江超标严重和危害较大的10种主要的污染物监测数据:总大肠菌群、高锰酸盐指数、挥发酚、石油类、总磷、氨氮、总汞、总镉、总铅和总砷,评价标准采用GB3838-2002地面水环境质量III类标准,采用均值综合指数P=1n∑Pi‚Pi=CiSi计算出1981～2000年各年度每种污染物的污染指数及综合污染指数,分析每种污染物及湘江总体水质近20年来变化趋势,比较湘江干流不同河段水质,并对湘江未来水质变化趋势进行了预测。2结果与分析2.120年主要污染物变化分析2.1.1生活废水污染严重,职业污染问题突出这四类污染物主要来自生活污染和农业污染。其中上升趋势明显、上升幅度大且污染指数高的是总大肠菌群和总磷。总大肠菌群在前10年污染不严重,污染指数基本低于0.5,后10年污染严重,1991年出现最高值1.822,后有波动,但在“九五”期间一直呈上升趋势,污染指数由0.790上升到1.736。总磷在1997年污染加重。氨氮上升趋势不明显,污染指数也不高,基本低于0.5,只有1987年和1997年分别达到了0.640和0.630(图1)。近年来总大肠菌群和总磷指数的急剧上升说明湘江流域在此期间随着经济和社会的发展,消费水平的提高,城市人口增加,城市生活废水污染日趋严重,同时农业污染也在加剧。湘江流域的城镇人口由1981年的417万人增加到2000年的1034万人,年均增长31万人,生活污水排放量由1981年的3.34亿t增进到2000年的5.72亿t,年均增长0.12亿t。城镇生活污水的处理一直未受到足够的重视,到2000年,生活污水的处理率还只有22%,并且脱磷脱氮的效率很低。2000年还有4.46亿t的生活废水未经处理就直接排入了就近的河道而进入湘江。城市每天产生大量生活垃圾,年产垃圾量也是逐年增加,并且垃圾的无害化、资源化率还很低。许多城市对生活垃圾的处理基本上是原始的“搬家政策”,垃圾围城现象普遍,这些生活垃圾不断污染水体。湖南是个农业大省,尤其是湘江流域,自然社会条件均较好,农业发达。农药化肥的使用量大,特别是实行生产承包责任制以来。据统计,农药化肥使用量每年大约递增6%,有机肥的使用量大量减少,而化肥的利用率只有30%。另外,随着经济的发展,家禽养殖等面源污染不断上升,致使水域高锰酸盐指数、总磷等污染十分突出。2.1.2异常值的出现这两类污染物是有毒有机污染物,来自工业污染。挥发酚变化比较平稳,且污染指数不高,基本上接近0.5,只在1984年出现了异常值1.203。石油类在前10年污染不严重,污染指数均低于0.5,但在后10年大幅度上升,污染指数均在1.0以上,1995年为最低值都有1.111,1998年和1999年达到最高值为2.115(见图2)。2.1.3工业废水污染严重,排放达标率较低,且污染突出这类污染物也来自工业污染。重金属中汞、铅和砷前10年污染不是很严重,污染指数基本低于0.2,但后10年污染加剧,上升幅度较大的是汞,砷在“九五”期间的上升幅度也较大。镉的波动较大,污染指数从1981年起一直上升,到1987年达到最高值1.335,后又下降,“九五”期间一直上升(见图3)。由此可见,近20年来湘江水体工业污染也在加剧,尤其是后10年,并且重金属污染突出。湖南是有色金属之乡,而且集中在湘江流域,采冶工业发达,故重金属污染突出。湘江水系是湖南省四大水系中受工业废水影响最大的河流,全省污染重的行业较代表性的企业如株冶、株化、水口山矿务局、湘钢、岳纸、311厂都坐落在湘江沿岸。据统计,“九五”期间湘江水系接纳工业废水中的有害物质汞、镉、铅、砷、石油类分别为12.27、96.19、881.57、630.48、9509.83t,分别占全省排放总量的97.85%、79.61%、90.05%、91.05%、73.64%。在“九五”期间湘江是四大水系中唯一水质恶化的水系,其它水系水质均有所改善。从20世纪90年代初开始,统计的工业废水排放总量缓慢下降,排放达标率也逐年上升,但污染仍在加剧。究其原因,一是近20年来乡镇企业发展快,但没有得到规范管理。大多数的乡镇企业技术含量低、能耗大、污染物排放量大,而污水处理率低,仅为15%,且处理效果也非常差,常造成一些支流污染严重。而普遍存在的乡镇个体非法采矿和土法炼矿,造成的危害更大。2002年7月中下旬,衡阳市常宁、衡阳县相继发生因砷污染地下水导致群体性饮水中毒事故就是实例。二是重金属污染的滞后效应,湘江因流经石灰岩和紫色土地区,水体为微碱性至中性,排入湘江的重金属大都在底泥中沉淀富集。但因条件的改变或雨季洪水对底泥的冲刷,沉淀于底泥中的重金属又可重新释放进入水体,影响湘江水质质量。2.2污染指数加标根据历年主要污染物均值综合污染指数,做出曲线图4。由上面的分析可知,好几种污染物20年来污染呈加剧趋势,使得湘江总体水质逐渐恶化。均值综合污染指数由1981年的0.262上升到2000年的0.735。前10年污染较轻,1987年污染指数为最高值0.424,而后10年污染较重,1995年为最低值都有0.430,其中以1995年到2000年上升幅度大,污染指数从1995的0.430增加到2000年的0.735。这是由于进入90年代后,湘江流域作为湖南省经济最发达,人口最稠密的地区,随着经济的进一步发展,在环境中已积聚了一定污染物,环境容量下降的情况下,因污染物的排放有增无减,使得污染进一步加剧。不过近年来由于政府采取了一些积极的治理措施,使得水质恶化的趋势基本得到遏制。2.3城市江段断面的污染状况从湘江干流选取有代表性的8个断面(见表1)将近20年来10种污染物每年的污染指数加和平均,可知污染指数最高的三个断面依次是霞湾、三叉矶和五星,但霞湾断面以石油类和总汞的污染最突出,污染指数均是所有断面中最高的,分别达1.970和1.249,说明株洲河段的工业污染最严重,尤其是化学工业;三叉矶断面以总大肠菌群的污染最厉害,污染指数为2.845,是所有断面中最高的,说明长沙河段以生活污水污染最严重;五星断面挥发酚的污染指数为0.918,是所有断面中最高的,其次汞和石油类的污染也很严重,污染指数分别为0.795和0.637,这说明湘潭河段的工业污染也很厉害,但比株洲稍轻。衡阳河段的两个断面污染指数较高,主要是重金属污染,处于水口山矿务局下游的松柏下断面重金属污染指数和达1.856,高于株洲霞湾1.824,合江套为1.170。另外,合江套、霞湾、五星和三叉矶四个代表性城市江段断面,其总大肠菌群、氨氮和总磷的污染指数均较其它断面高,这说明生活污染都比较突出。总之在湘江干流中株洲、湘潭、长沙河段污染最厉害,其次是衡阳河段,永州和岳阳河段水质较好。3湖南城市化发展情况湖南经济自改革开放以来获得了较大的发展,但横向比较,湖南就落后了,湖南的人均GDP和经济增长速度均低于全国平均水平,更不用与发达省份比较了,且产业结构层次低。1999年湖南第一产业比重为23.4%,高于全国平均水平5.7个百分点,而第二产业比重仅为39%,低于全国平均水平10.3个百分点,其中工业低9.7个百分点。此外,湖南的城市化率低,1999年的城市化率为29.15%。在今后的发展中,湖南要继续完成工业化过程,向发达经济阶段转变。全省工业在GDP中的比重要达到50%左右,城市化率要提高,估计到2010年全省城镇化水平将达到42%左右,尤其是湘江流域作为湖南的一级开发轴,还要高于这个水平。随着工业化和成市化进程的加快,产生的污染物将会更多,尤其是城镇生活废水和家禽畜养殖等废水,所以湖南今后面临的环境治理任务还相当艰巨。工业废水的排放近年已开始缓慢下降,并且多年来对工业废水的治理比较重视,投入的资金也较多,废水处理率,处理达标率也在逐渐上升,并且随着产业结构的优化,传统的资源型、高能耗、高污染的行业将逐步被淘汰,所以工业污染将逐步得到控制,并趋于好转。按现有的人口增长率4.60‰,到2010年按42%的城市化率,湘江流域的城镇人口将比2000年增加689万,并且随着生活水平的提高,人均用水量还会增加,因此未来城市生活废水的排放将较快增长。并且目前生活废水的处理率还很低,在短期内很难有突破性的进展,因此生活废水的污染将会加剧。农村面源污染量大面广,治理难度大。随着农村劳动力的转移,农药化肥的使用量将有增无减,此外家禽畜的规模化养殖,将会带来大量的有机废水,因此,农业污染将继续加剧。4影响工农产品质量的因素水污染造成水环境质量日益恶化,直接危害人体健康和水生生态系统,并造成工农业减产,影响工农产品质量。因而,采取有效措施,防治水体污染,是区域经济可持续发展的根本保证。4.1加强环保意识目前,社会对空气质量状况的通报较多,而对水环境质量状况,人们知之甚少。其实,水体污染范围更广,危害更严重,而且一旦造成污染,在短时间内难以恢复。政府应通过各种新闻媒体把目前水环境质量状况、变化趋势、潜在威胁和危害告知民众,让人们充分意识到水体污染防治与社会及个人的直接关系,从而树立正确的环保观念,自觉保护环境,如节约用水,垃圾分类,污染罚款,产业结构调整,绿色产品的使用等。除提高民众的环保意识之外,还应提高民众自觉维护自身环保权益的意识,如环境举报、环境监督、环境索赔等。4.2城市污水治理近20年来,排入湘江的城市生活废水日益增多,已成为影响湘江水质的主要污染源。采取环境宣传和合理调整水价的经济措施,保证城市居民节约用水,减少废水排放量,同时应加大城市污水的治理力度。目前,湘江流域的几个主要城市建有污水处理厂,但生活废水处理率仅22%。许多中小城市生活废水未经处理直排湘江,而有些已建成的污水处理厂,由于体制、经费等原因,也未充分发挥其作用。2000年湖南省工业污染治理资金为5.45亿元,仅占当年GDP的0.15%,而发达国家污染治理资金在GDP中的比重一般达到2%。因而,今后在继续加大对工业污染源治理的同时,要特别加大对城市生活废水的治理力度。4.3难度大的问题湘江流域为湖南农业高产区,化肥、农药施用量大,因而农业面源对湘江污染大,治理难度大。在推进区域可持续发展的同时,一方面要特别加强生态农业的建设,加强资源保护和物质的循环利用,提高有机肥施用量和推广农业防治和生物防治为主的病虫害综合防治措施,减少化肥、农药使用量;另一方面提高施肥技术,提高化肥的利用率。4.4共同从水处理工艺流域角度鉴于湘江水质污染状况和湘江流域经济发展情况,有