劉曉霞 蘆綺玲 陳柯良

（1.山西財(cái)經(jīng)大學(xué)公共管理學(xué)院 山西太原030006；2.山西省水利發(fā)展中心 山西太原030002）

0 引言

滹沱河是海河水系子牙河的上游支流，是山西省生態(tài)修復(fù)的“七河”之一。山西境內(nèi)滹沱河流域面積為18 856 km2，占流域總面積74.9%，流域內(nèi)行政區(qū)域包括忻州市六個(gè)縣（區(qū)）、陽(yáng)泉市一區(qū)兩縣，以及晉中市、太原市、大同市、朔州市的部分縣域，承載著區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要增長(zhǎng)極與城鎮(zhèn)群，流域內(nèi)高強(qiáng)度經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)地表水環(huán)境質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。厘清影響水環(huán)境質(zhì)量的主要因子及成因，是解決地表水環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾的關(guān)鍵。水功能區(qū)是基于不同功能定位實(shí)行分類保護(hù)和管理的水域，是水污染防治和水環(huán)境綜合治理的基本單元。因此，本文以山西境內(nèi)滹沱河流域水功能區(qū)為研究對(duì)象，依據(jù)國(guó)控水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面2015-2019年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析影響水質(zhì)主要因子及其變化趨勢(shì)，進(jìn)一步結(jié)合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析成因。

1 流域水功能區(qū)概況

根據(jù)全國(guó)重要江河湖泊水功能區(qū)分類體系和區(qū)劃結(jié)果，山西境內(nèi)滹沱河流域水功能區(qū)有兩類一級(jí)區(qū)，即緩沖區(qū)和開發(fā)利用區(qū)，開發(fā)利用區(qū)劃分為四個(gè)二級(jí)區(qū)，即繁峙飲用、農(nóng)業(yè)用水區(qū)，代縣農(nóng)業(yè)用水區(qū)，原平忻定工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)，陽(yáng)泉飲用水源區(qū)。水功能區(qū)、名稱、國(guó)控監(jiān)測(cè)斷面、類型和水質(zhì)目標(biāo)具體見表1。

表1 山西境內(nèi)滹沱河流域水功能區(qū)劃分表

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)來(lái)源于山西省水文水資源勘測(cè)局和山西省水環(huán)境監(jiān)中心關(guān)于2015-2019年滹沱河流域國(guó)控?cái)嗝嫠|(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.2 分析方法

首先，提取水質(zhì)超標(biāo)因子。依據(jù)各水功能區(qū)的水質(zhì)目標(biāo)與相應(yīng)的《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）單因子評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，基于滹沱河流域2015-2019年的國(guó)控監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)全因子監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提取月度超標(biāo)單因子。結(jié)果表明，六項(xiàng)因子超標(biāo)，分別為化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮指標(biāo)。

其次，分析超標(biāo)單因子變化趨勢(shì)及特征。由于不同水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)差異較大，為揭示超標(biāo)因子時(shí)空分布特征和影響程度，以地表水環(huán)境基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值為界定標(biāo)準(zhǔn)，逐一分析各水功能區(qū)主要超標(biāo)單因子的變化趨勢(shì)及特征。六項(xiàng)超標(biāo)因子的標(biāo)準(zhǔn)限值具體見表2。

表2 地表水環(huán)境六項(xiàng)超標(biāo)因子標(biāo)準(zhǔn)限值 單位：mg/L

3 水功能區(qū)水質(zhì)超標(biāo)因子特征分析

3.1 滹沱河晉冀緩沖區(qū)主要超標(biāo)因子分析

滹沱河晉冀緩沖區(qū)控制河段為鰲頭到河北出境50 km 河段，匯流區(qū)域包括平定、盂縣和陽(yáng)泉市及郊區(qū)，水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類?？偟昃鶟舛忍幱?.5~5 mg/L水平，是Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值的2~4 倍，枯水期個(gè)別月份高達(dá)7~8 mg/L，嚴(yán)重超標(biāo)。從年際變化看，盡管2019年總氮指標(biāo)值較其他年份有所改善，仍是Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值的2-2.5 倍，可見，總氮是影響水質(zhì)的主要指標(biāo)。COD、CODMn、BOD5指標(biāo)值除個(gè)別月份超過(guò)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)外，基本處于Ⅱ-Ⅲ類水平，從年度變化趨勢(shì)看，近兩年濃度水平呈上升趨勢(shì)?？偭字笜?biāo)值低于Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值。說(shuō)明除總氮外，其他指標(biāo)不是影響水質(zhì)的主要因子。

3.2 繁峙飲用、農(nóng)業(yè)用水區(qū)主要超標(biāo)因子分析

繁峙飲用、農(nóng)業(yè)用水區(qū)控制河段為下茹越水庫(kù)以上52.5 km 河段，匯流區(qū)域?yàn)榉敝趴h，水質(zhì)目標(biāo)為Ⅱ類?？偟笜?biāo)大多數(shù)月份超過(guò)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限值，枯水期個(gè)別月份嚴(yán)重超標(biāo)，濃度高達(dá)Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值的4 倍以上；COD、CODMn、BOD5指標(biāo)年度內(nèi)波動(dòng)幅度較大，11月到次年3月為Ⅰ-Ⅱ類，5月到7月下降到Ⅲ類，8、9月份有所好轉(zhuǎn)，10月又降為Ⅲ類，呈現(xiàn)出非作物生長(zhǎng)期相對(duì)偏低、作物生長(zhǎng)期相對(duì)偏高，主汛期下降、非主汛期上漲的變化趨勢(shì)。從年際變化看，2019年六項(xiàng)指標(biāo)處于監(jiān)測(cè)期平均水平。可見，總氮是影響水質(zhì)的主要因子，有機(jī)物污染物次之。

3.3 代縣農(nóng)業(yè)用水區(qū)主要超標(biāo)因子分析

代縣農(nóng)業(yè)用水區(qū)控制河段為下茹越水庫(kù)壩下到下政化52.5 km 河段，匯流區(qū)域包括代縣、繁峙縣的部分區(qū)域，水質(zhì)目標(biāo)為Ⅳ類?？偟笜?biāo)值95%的月份超標(biāo)，年均水平是Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值的3 倍，2019年有所好轉(zhuǎn)，但仍有10 個(gè)月超過(guò)Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，是影響水質(zhì)的主要因子。COD、CODMn、BOD5指標(biāo)除個(gè)別月份為Ⅴ類外，均達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)。氨氮指標(biāo)年度波動(dòng)幅度和年際變化均較大，枯水期普遍偏高，個(gè)別月份遠(yuǎn)高于Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值，2019年明顯好轉(zhuǎn)，全年達(dá)標(biāo)。從年際變化看，2019年各項(xiàng)指標(biāo)均有明顯好轉(zhuǎn)?？梢姡偟怯绊懰|(zhì)的主要因子，有機(jī)物污染和氨氮次之。

3.4 原平忻定工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)主要超標(biāo)因子分析

原平忻定工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)控制河段為下政化到南莊的146.5 km 河段，匯流區(qū)域包括忻府區(qū)、原平市、定襄縣三縣區(qū)，水質(zhì)目標(biāo)為Ⅳ類?？偟笜?biāo)均高于Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值，即使2019年有所好轉(zhuǎn)，枯水期濃度仍是Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值的2~2.5 倍，是影響水質(zhì)的主要因子。COD、CODMn、BOD5指標(biāo)值2019年全年達(dá)標(biāo)，其他年度個(gè)別月份超標(biāo)，但變化趨勢(shì)發(fā)生本質(zhì)改變，年內(nèi)污染物濃度最高的月份由2016-2018年汛期7、8月轉(zhuǎn)變?yōu)榉亲魑锷L(zhǎng)期2月份，說(shuō)明有機(jī)物污染成因出現(xiàn)變化。一方面與水文豐枯年份有關(guān)，另一方面反映了農(nóng)業(yè)面源污染降低、隨著地表徑流進(jìn)入河道的污染物減少。氨氮、總磷指標(biāo)逐漸由超標(biāo)轉(zhuǎn)為正常，且2019年大多數(shù)月份達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)?？梢?，總氮是影響水質(zhì)的主要因子，其他指標(biāo)逐步滿足目標(biāo)要求。

3.5 陽(yáng)泉飲用水水源區(qū)主要超標(biāo)因子分析

陽(yáng)泉飲用水水源區(qū)控制河段為南莊到鰲頭45 km河段，匯流區(qū)域?yàn)槲迮_(tái)縣和盂縣兩縣區(qū)，水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類?？偟笜?biāo)值總體水平是Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值2~3倍，年際變化幅度大，是影響水質(zhì)的主要指標(biāo)。氨氮指標(biāo)滿足目標(biāo)水質(zhì)要求，但呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，個(gè)別月份逼近Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值?？偭?、COD、CODMn、BOD5指標(biāo)值均滿足水質(zhì)要求。可見，總氮是影響水質(zhì)的主要因子，氨氮次之。

4 超標(biāo)因子的成因分析

水功能區(qū)超標(biāo)因子的分析結(jié)果表明，總氮是影響水各類功能區(qū)的主要超標(biāo)因子，有機(jī)物污染物和氨氮是農(nóng)業(yè)用水區(qū)的次要超標(biāo)因子。從年度內(nèi)變化趨勢(shì)看，總氮指標(biāo)值與河道內(nèi)徑流量密切相關(guān)，汛期隨著徑流量的增加污染濃度降低，但在枯水期的非作物生長(zhǎng)期嚴(yán)重超標(biāo)，說(shuō)明排放量相對(duì)穩(wěn)定的污染物是總氮超標(biāo)的主要原因。在農(nóng)業(yè)用水區(qū)，有機(jī)物污染濃度呈現(xiàn)出作物生長(zhǎng)期增加、汛期達(dá)到峰值，進(jìn)入主汛期后隨著徑流加大污染物濃度降低的特征，說(shuō)明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的面源污染是影響農(nóng)業(yè)用水區(qū)水質(zhì)的又一成因。

從空間分布看，農(nóng)業(yè)用水區(qū)主要集中忻州市，緩沖區(qū)和飲用水源區(qū)主要集中在陽(yáng)泉市。以環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)、污染物排放統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)特征，從市域尺度分析超標(biāo)因子的成因。

4.1 緩沖區(qū)和飲用水源區(qū)主要超標(biāo)因子分析

2019年陽(yáng)泉市一、二、三產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值比為1.45∶47.03∶51.52，以非農(nóng)產(chǎn)業(yè)為主，其中，工業(yè)生產(chǎn)總值占第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值83.6%。但是，環(huán)境污染排放物監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)廢水排放量?jī)H占總排放量的6.27%、化學(xué)需氧量和氨氮排放量占比不足1%?？梢姡S著工業(yè)水處理設(shè)施的建設(shè)和完善，水處理能力逐步提高，同時(shí)，主要排污口監(jiān)測(cè)力度的加大，有效降低了工業(yè)水體污染物排放水平。說(shuō)明，總氮超標(biāo)的成因主要是排放量相對(duì)穩(wěn)定的生活源污水。

4.2 忻州市農(nóng)業(yè)用水區(qū)主要超標(biāo)因子分析

忻州市污染物排放及處理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，總氮和廢水的排放主體是生活源，分別占比96.59%、91.2%，總體處理水平較低，處理率分別為59.63%、84.42%，是總氮超標(biāo)的主要成因。忻州市區(qū)劃內(nèi)的三個(gè)農(nóng)業(yè)用水區(qū)，第一產(chǎn)業(yè)占總產(chǎn)值為8%~12%，且畜牧養(yǎng)殖和種植業(yè)并重，普遍存在化肥施用量高（平均水平超過(guò)330 kg/hm2）、畜牧養(yǎng)殖糞便處理系統(tǒng)不完善的問(wèn)題?；省姙⒌霓r(nóng)藥與殺蟲劑、作物形成的腐殖質(zhì)，以及畜牧養(yǎng)殖廢水在汛期隨地面徑流匯入河道或從土壤中滲瀝出匯入河道，是汛期有機(jī)物污染偏高的主要原因。總體上，隨著減量化施用化肥的引導(dǎo)、規(guī)?；B(yǎng)殖和生態(tài)養(yǎng)殖的推進(jìn)，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞便處理系統(tǒng)逐步完善，有機(jī)物污染水平逐步得到控制。

5 結(jié)論

綜上所述，得出以下結(jié)論：

1）總氮是各水功能區(qū)水質(zhì)變差的主要超標(biāo)因子，生活源污染物排放和處理水平低是總氮超標(biāo)的主要成因。

2）有機(jī)物污染是農(nóng)業(yè)用水區(qū)水質(zhì)變差的次要因子，種植業(yè)化肥施用量高和畜牧養(yǎng)殖業(yè)污染排放、以及農(nóng)藥的使用是主要成因。總體上，有機(jī)污染物情況逐步改善。代縣和忻定農(nóng)業(yè)用水區(qū)2019年全部達(dá)標(biāo)，且部分指標(biāo)明顯優(yōu)于水質(zhì)目標(biāo)。