2004～2013年中国河流水环境质量变化及相关性研究

王小宁，杨传玺*，杨 帅

(1.山东师范大学地理与环境学院，山东济南 250014；2.山东财经大学经济学院，山东济南 250200)



2004～2013年中国河流水环境质量变化及相关性研究

王小宁1，杨传玺1*，杨 帅2

(1.山东师范大学地理与环境学院，山东济南 250014；2.山东财经大学经济学院，山东济南 250200)

基于2004～2013年《中国环境状况公报》分对我国河流环境总体质量及七大流域水环境质量现状进行总结，并对我国河流水环境质量变化与污染物排放、国家经济发展水平和环境污染治理投资的相关性进行分析，最后对我国河流水环境保护工作进行展望，以期为我国河流保护和管理工作提供支持。

河流；水环境质量；变化；相关性

近年来我国河流污染问题十分突出，严重制约了社会和环境的可持续发展[1-2]。我国的河流环境保护工作经历了从无到有、从小到大的发展历程，河流污染治理的力度得到加大，河流生态保护工作得到加强，使得我国河流环境得到极大的改善[3-4]。笔者首先阐述了我国河流环境保护工作的发展历程及近年来爆发的水环境污染事件，然后基于2004～2013年《中国环境状况公报》对我国河流环境总体质量及七大流域水环境质量现状进行总结，并对我国河流水环境质量变化与污染物排放、国家经济发展水平和环境污染治理投资的相关性进行分析，最后对我国河流水环境保护工作进行展望，以期为我国河流保护和管理工作提供支持。

1　河流环境保护现状

1.1河流环境保护工作发展阶段我国的河流环境保护工作自20世纪70年代以来经历了初步发展阶段、稳步发展阶段和新阶段3个阶段。初步发展阶段(20世纪70年代初～20世纪70年代末)：自建国以来，我国的河流环境保护工作长期处于无序阶段，1973年召开的第一次全国环境保护工作会议标志着我国河流水环境保护工作的起步[5]；稳步发展阶段(20世纪80年代～21世纪初)：伴随着改革开放的步伐，我国的经济得到了快速发展，与此同时我国的河流环境保护工作也取得了阶段性的成果。“九五”期间，国家全面展开了针对淮河、海河、辽河以及太湖[6]、滇池、巢湖的“三河三湖”水污染控制工作，河流有机物污染及湖泊富营养化等问题得到有效遏制，河流环境保护工作取得阶段性进展[7-8]；环境保护发展新阶段(2002年至今)：2002年，我国出台了《清洁生产促进法》，正式标志着我国河流环境污染治理模式由末端治理向全过程控制的转变，同时也标志着我国河流环境保护工作进入新阶段[9]。同年中华人民共和国环境保护部颁布了新的《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)，水质评价的标准项目由75项增加至109项，更加符合中国河流等地表水环境保护的现状[10]。

1.2河流环境污染事件尽管我国的河流环境保护工作取得了较大进步，但是我国的河流环境污染问题依然不容忽视。近年来，我国已经进入河流污染事件高发期，据《中国环境状况公报》统计，我国2004～2010年平均每年发生环境污染事件110余件(其中涉水环境污染事件每年发生60余件)，而2013年发生的环境污染事件高达712件(其中涉水环境污染事件高达322件)，大量的污染事件不仅造成了巨额经济损失，而且对生态环境和水质安全带来灾难性的后果，2004～2013年环境污染事件(含涉水环境污染事件)分布如图1所示。

图1　2004～2013年中国环境污染事件(含涉水环境污染事件)数量Fig.1　The number of environmental pollution accidents(including water body pollution accident)in China during 2004-2013

由图1可以看出，2004～2013年环境污染事件总量以及涉水环境污染事件数量均呈上升趋势。2004～2010年，环境污染事件均维持在100～200件/a，虽然近年来我国环境保护工作得到了加强，但由于我国的经济发展依赖于高强度的物质消耗和大量的能源需求，我国环境污染事件的数量仍呈上升趋势，特别是2010年以来我国的环境污染事件数量逐年攀升。2004～2013年我国主要涉水环境污染事件有：①沱江“3·02”特大水污染事件。2004年，川化股份公司某化肥厂非法将大量高浓度工业废水排进沱江，引发了沱江水污染事件。该事件致使沱江沿岸百万居民饮水被迫中断，50万kg鱼类死亡，造成的直接经济损失接近3亿元，恢复受到破坏的生态环境至少需要5 a时间；②松花江重大水污染事件。2005年，中石油吉林石化公司双苯厂苯胺车间发生爆炸事故，致使约100 t苯、苯胺和硝基苯等有毒有机污染物流入松花江流域，事件导致松花江两岸数百万居民的生活受到影响，哈尔滨市停水4 d；③广西龙江河镉污染事件。2012年，广西金河矿业股份有限公司以及河池市金城江区鸿泉立德粉材料厂违法排放含镉工业污水导致约20 t镉进入龙江河，龙江河流域镉严重超标，事件导致龙江河沿岸数百万居民的饮用水安全受到威胁，133万尾鱼苗和4万kg成鱼死亡[11-13]。

2　河流环境质量现状

我国地表水环境监测断面分为国控监测断面、省控监测断面、市控监测断面和县级监测断面，监测断面超过9 000个。数据来源为2004～2013年《中国环境状况公报》(中华人民共和国环境保护部)，河流水质评价标准为《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)。

2.1河流总体环境质量现状2004年以来随着我国环境保护工作不断加强，我国河流的水质也逐步得到改善。由图2可知，我国河流Ⅰ～Ⅲ类水的比例由2004年的38.1%上升到2013年的71.7%，劣Ⅴ类水体比例由29.7%下降到9.0%，全国地表水由中度污染改善为轻度污染，各水系干流水质好于支流水质。河流呈现出明显的有机物污染，主要的污染指标包括BOD、高锰酸盐指数、石油类以及挥发酚等。

图2　2004～2013年中国河流总体水质变化Fig.2　Changes of the overall water quality in rivers of China during 2004-2013

2.2七大流域环境质量现状中国七大流域指的是长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河这7条河流及其周边流域范围，流域总面积约430万km2(约占全国外流河流域面积的70%)，年水量15 400亿m3(约占全国年水量的60%)，因此研究和分析七大流域的水质变化状况对于加强我国水质管理和保障用水安全具有十分重要的意义[14]。

2.2.1长江流域。长江流经青海、西藏、四川、云南、重庆、湖北、湖南、安徽、江苏、上海等省(市)，全长6 300 km，流域面积超过180万km2，占中国总面积的18.8%[15]。如图3所示，长江流域总体水质良好，2004年103个国控监测断面中Ⅰ～Ⅲ类水比例为71.8%，劣Ⅴ类水体比例为10.7%，其主要污染指标为石油类和氨氮。2004～2013年长江流域水质逐步得到改善，至2013年长江流域Ⅰ～Ⅲ类水的比例提高到89.4%，劣Ⅴ类水体比例下降为3.1%，长江干流水质好于支流水质。

图3　2004～2013年长江流域水质变化Fig.3　Changes of water quality in Yangtze River Basin during 2004-2013

2.2.2黄河流域。黄河流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东等省份，全长5 464 km，流域面积达75万km2[16]。如图4所示，黄河流域的水质变化较大，2004～2008年其水质逐年改善，由2004年的重度污染改善为2008年的轻度污染，2004年44个国控监测断面中Ⅰ～Ⅲ类水比例为22.7%，劣Ⅴ类水体比例为38.7%，主要的污染指标包括高锰酸盐指数、氨氮和石油类等；2008年44个地表水国控监测断面中Ⅰ～Ⅲ类水比例为68.2%，劣Ⅴ类水体比例为20.5%，主要的污染指标包括氨氮、石油类和BOD5；2008～2011年水质较稳定，流域污染等级均为轻度污染，Ⅰ～Ⅲ类水的比例分别为68.2%、68.2%、68.2%和69.8%，劣Ⅴ类水体比例分别为20.5%、25.0%、20.5%和18.6%；2011～2013年水质略有下降，污染等级仍保持在轻度污染水平，Ⅰ～Ⅲ类水比例分别为69.8%、60.7%和58.1%，劣Ⅴ类水体比例分别为18.6%、18.0%和16.1%，主要的污染指标包括氨氮、BOD5和COD。

图4　2004～2013年黄河流域水质变化Fig.4　Changes of water quality in Yellow River Basin during 2004-2013

2.2.3珠江流域。珠江流经云南、贵州、广西、广东、湖南、江西以及香港、澳门等省(市)，干流总长2 215.8 km2，流域面积为45.26万km2[17]。如图5所示，珠江水质表现为稳中有升，2004～2011年水质比较平稳，珠江水系水质总体良好，2004年国控监测断面中81.8%的断面为Ⅰ～Ⅲ类水质，6.1%的断面属劣Ⅴ类水质，主要的污染指标是挥发酚、氨氮和石油类等；2011年珠江流域水质依然是总体良好，33个国控断面中Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为84.8%、12.2%和3.0%。2011～2013年水质逐年变好，2013年珠江水质为优，Ⅰ～Ⅲ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为94.4%和5.6%。

2.作者及作者单位：只列出主要参加者，一般不超过6人。应标明全部作者的工作单位全称、所在地及邮政编码。

图5　2004～2013年珠江流域水质变化Fig.5　Changes of water quality in Pearl River Basin during 2004-2013

2.2.4松花江流域。松花江流经内蒙古自治区及吉林省、黑龙江省，全长1 927 km，流域面积为54.5 km2，占东北地区总面积的60%[18]。如图6所示，松花江流域水质逐步得到改善，2004年松花江水系属轻度污染，41个国控监测断面中，Ⅰ～Ⅲ类和劣Ⅴ类水质比例分别为7.7%和17.9%，松花江干流以Ⅳ类水质为主(64.1%)，主要的污染指标包括石油类、氨氮和高锰酸盐指数；2005年松花江流域水质为轻度污染，42个地表水国控监测断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为24.0%、57.0%和19.0%，主要的污染指标依然是高锰酸盐指数、石油类和氨氮；2013年松花江水质为轻度污染，地表水国控监测断面中Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为55.7%、38.6%和5.7%，主要的污染指标为高锰酸盐指数、总磷和COD。

图6　2004～2013年松花江流域水质变化Fig.6　Changes of water quality in Songhua River Basin during 2004-2013

2.2.5淮河流域。淮河是我国中部一条重要的河流，由淮河水系和沂沐泗水系组成，干流全长1 000 km，流域面积26万km2[19]。如图7所示，淮河流域流域水质逐步得到改善，2004年淮河流域水质为中度污染，86个国控监测断面中Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为18.6%、41.9%和39.5%，主要的污染指标为氨氮、石油类和BOD；2013年淮河流域水质改善为轻度污染，国控监测断面中Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为59.6%、28.7%和11.7%，主要的污染指标为高锰酸盐指数、BOD5和COD。

图7　2004～2013年淮河流域水质变化Fig.7　Changes of water quality in Huaihe River Basin during 2004-2013

2.2.6海河流域。海河位于我国的华北地区，河流长度仅为73 km，流域面积为31.8万km2[20]。如图8所示，海河流域污染较重，海河流域水质为重度污染，65个国控监测断面中Ⅰ～Ⅲ类水质的断面占21.5%，Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别高达24.6%和53.9%，主要的污染指标包括氨氮、石油类和BOD；2013年海河流域水质改善为中度污染，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为39.1%、21.8%和39.1%，主要的污染指标为总磷、BOD5和COD。

图8　2004～2013年海河流域水质变化Fig.8　Changes of water quality in Haihe River Basin during 2004-2013

2.2.7辽河。辽河位于我国东北地区，流经内蒙古自治区、吉林省以及辽宁省，全长1 430 km，流域面积为22.94万km2[21]。如图9所示，辽河流域水质逐年变好，2004年辽河流域总体水质为中度污染，37个国控监测断面中满足Ⅲ类水质要求的断面占29.7%，Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为29.7%和40.6%，主要的污染指标包括挥发酚、石油类和BOD；2013年辽河流域水质改善为轻度污染，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为45.5%、49.1%和5.4%，主要的污染指标为高锰酸盐指数、石油类和BOD5。

图9　2004～2013年辽河流域水质变化Fig.9　Changes of water quality in Liao River Basin during 2004-2013

综上所述，我国河流水质总体上呈好转趋势，2004年全国地表水污染较重，全国地表水主要呈现为有机物污染，主要的污染指标是石油类、BOD、氨氮以及高锰酸盐指数等，七大水系污染程度由重到轻依次为海河、辽河、黄河、淮河、松花江、长江、珠江。2013年全国地表水污染等级为轻度污染，七大水系污染程度由重到轻依次为海河、辽河、松花江、黄河、淮河、长江、珠江。地表水水质状况与其流域地区经济发展状况、流域水文水质状况以及气象条件(降水量等)等因素有关[20]。

3　河流环境质量变化及相关因素分析

河流环境质量不仅与污染物的排放量(点源、面源)、河流本身的自净能力(水文水利特征)以及气象条件(降雨量)有关，还与国家的经济发展状况[国内生产总值(GDP)总量、环境污染治理总投资、三产业比例]息息相关[22-23]。基于此，笔者主要分析了废水排放总量、工业源及生活源的COD和氨氮排放量、GDP总量以及环境污染治理投资的变化与河流环境质量变化的相关性。

表12004～2013年废水、氨氮及COD排放量

Table 1The emission inventory of waste water，ammonia nitrogen and COD in 2004-2013

年份YearⅠ～Ⅲ类水比例PercentageoftypeⅠ-Ⅲ∥%废水排放总量Totalemissionofwastewater亿t化学需氧量(COD)排放总量TotalemissionofCOD∥万t废水中氨氮排放总量Totalemissionofammonianitrogen∥万t200438.1460.01333.6129.7200541.0524.51414.2149.8200646.0537.01428.2141.3200749.9556.71381.8132.3200855.0572.01320.7127.0200957.3589.21277.5122.6201059.9617.31238.1120.3201161.0652.11293.6—201268.9684.61251.5—201371.7716.01209.3—

注：氨氮及COD排放量为工业源及生活源之和。

Note: Ammonia nitrogen and COD emission was the sum of industrial source and livelihood source.

3.2河流环境质量变化与GDP的相关性2004～2013年我国GDP呈高速增长趋势，与河流环境质量(Ⅰ～Ⅲ类水比例)呈正相关关系(图10)。2004年我国GDP为136 515亿元，2013年增长到568 845亿元，GDP增长了317%，因此GDP的快速增长是水环境质量得到改善的基础。

图10　2004～2013年河流水环境质量与GDP变化相关性Fig.10　The correlation between river water quality and GDP during 2004-2013

然而，我国的GDP的高速发展依赖的是高能耗和高污染，2004年我国GDP占全世界份额的比例不到5%，但物耗却占全球的7.4%～40.0%，其中我国单位GDP能耗超出美国3倍，超出日本10倍。在工业生产方面以钢铁联合企业为例，发达国家生产1 t钢材仅需要6.0 m3水、排放2.0 m3废水和0.2 kg COD，而国内一般水平生产1 t钢材需要16.0 m3水、排放6.0 m3废水和0.9 kg COD，分别是发达国家的2.67倍、3.00倍和4.50倍。因此我国的GDP增长必须依赖于降低能耗和物耗，走可持续发展的道路。

3.3河流环境质量变化与环境污染治理投资的相关性2004～2013年环境污染治理投资呈上升趋势，与河流环境质量(Ⅰ～Ⅲ类水比例)呈正相关关系(图11)。2004年环境污染治理投资为2 057.5亿元，占2004年GDP的1.50%，2013年环境污染治理投资高达9 516.5亿元，占2013年GDP的1.67%，尽管环境污染治理投资在GDP中的比例提高幅度不是很大，但是与2004年相比环境污染治理投资增加了360%。

图11　2004～2013年河流水环境质量与环境污染治理投资变化相关性Fig.11　The correlation between river water quality and investment on environmental pollution treatment during 2004-2013

综上所述，尽管由于经济发展的需要，废水排放量呈增长趋势，但我国河流环境质量在2004～2013年依然呈现好转的趋势，全国监测断面中Ⅰ～Ⅲ类水比例由2004年的38.1%提高到2013年的71.7%，与2004年相比COD排放量减少了15.3%，氨氮减少了19.7%，环境污染治理投资增加了360%，因此氨氮及COD排放量的减少、GDP和环境污染治理投资的增加是河流水环境质量得到改善的原因。

4　结论

(1)我国河流环境环境保护工作经历了初步发展阶段、稳步发展阶段及新阶段，河流污染治理的力度得到加大，河流生态保护工作得到加强，使得我国河流环境得到极大的改善。然而随着经济的快速发展以及物质和能源的高消耗，我国河流环境污染事件已经进入了易发、高发期，需要加强风险辨识、预警及调控。

(2)2004～2013年，我国河流环境质量明显好转，全国地表水中Ⅰ～Ⅲ类水比例由2004年的38.1%提高到2013年的71.7%，我国七大流域的水质也得到不同程度改善。

(3)通过分析河流环境质量与污染物排放、国家经济发展水平及环境污染治理投资的相关性发现，氨氮及COD排放量的减少、GDP和环境污染治理投资的增加是河流环境质量得到改善的原因。

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Research on Water Environment Quality and Correlation Analysis of Rivers in China during 2004-2013

WANG Xiao-ning1, YANG Chuan-xi1*, YANG Shuai2

(1.College of Geography and Environment, Shandong Normal University, Ji’nan, Shandong 250014; 2.School of Economics, Shandong University of Finance and Economics, Ji’nan, Shandong 250200)

Based on the statistic analysis of China Environmental Status Bulletin during 2004-2013, we summarized the environmental quality of rivers in China and water environmental quality of seven major basins. Correlation between the river environmental quality change and the national economic development level, pollutant discharge, investment in treatment of environmental pollution were analyzed. Finally, river water environmental protection work in China was forecasted, aiming at providing support for the river protection and management in China.

River; Water environment quality; Change; Correlation

王小宁(1988- )，女，山东潍坊人，硕士研究生，研究方向：水污染防治与环境监测。*通讯作者，硕士研究生，研究方向：纳米材料及水环境风险评价。

2016-04-13

S 181;X 824

A

0517-6611(2016)19-042-05