2.2.2 污染物通量歷年變化趨勢

　　選取宜昌、漢口37碼頭、大通三個斷面，計算2001—2018年總磷和氨氮兩項典型污染物的年通量，并與年徑流量進行變化趨勢對比，結果如圖 7所示. 表 1為2001—2018年宜昌、漢口37碼頭、大通斷面年徑流量和污染物年通量特征值.

　　由圖 7和表 1可見，總磷年通量、氨氮年通量的低值和高值出現的年份與年徑流量關系密切，2001—2018年中，宜昌斷面有11個年份、大通斷面有10個年份的年徑流量、總磷年通量、氨氮年通量同時出現明顯的高值或低值，漢口37碼頭斷面有9個年份的年徑流量、總磷年通量同時出現明顯的高值和低值.結果表明，水量對污染物年通量影響較大，但二者時空特征關系錯綜復雜，污染物通量既是水量的函數，又是污染物濃度的函數；同時水量又影響泥沙含量，影響進入水體中的污染物量(尤其是面源)，影響污染物的吸附、擴散、降解等環境行為，但這并不意味著無法通過年徑流量與污染物年通量的關系來辨析污染減排效果.比較某斷面在年徑流量相近年份間污染物通量的變化，即可推斷污染物減排效果，如宜昌斷面2001年與2004年徑流量接近，其2004年氨氮通量遠小于2001年，且氨氮年通量在2001—2006年基本呈單邊下降趨勢，鑒于水溶性氨氮受泥沙含量影響很小，氨氮通量的下降應主要歸因于相應區域氨氮減排的效果，漢口37碼頭斷面亦如此；大通斷面2012年與2016年的年徑流量接近，但2016年氨氮年通量遠小于2012年，而且2012—2018年氨氮年通量基本呈單邊下降趨勢，氨氮通量的下降應主要歸因于相關水域氨氮減排效果，與武穴至入海口江段2012—2018年氨氮濃度呈顯著下降趨勢的結果(見圖 4)高度一致.

　　另外，2006年以來，上游末端宜昌斷面總磷年通量只是略高于氨氮年通量(如2018年總磷年通量比氨氮年通量高約10%)，而漢口37碼頭斷面總磷年通量遠高于氨氮年通量(2018年總磷年通量比氨氮年通量高約150%)，至下游大通斷面氨氮年通量反而遠超總磷年通量，說明宜昌至漢口段總磷的入河量較大，而漢口至大通段氨氮入河量較大.以上結果體現了不同區域間水環境形勢的差異性.

　　上述某斷面的總磷年通量不是純粹意義上通過該斷面的磷量，根據GB 3838—2002測定總磷時，水樣采集后(稱為原樣)先靜置30 min，取上層非沉降部分(稱為澄清樣)測定總磷濃度，靜置過程中大顆粒泥沙和吸附于其上的磷會發生沉降，因而澄清樣總磷值會低于原樣總磷值，尤其是在汛期泥沙含量較高時[20]，但這種情況不影響總磷通量年際變化趨勢.澄清樣總磷濃度和原樣總磷濃度之比隨懸浮物濃度呈規律性變化，二者存在一定的經驗關系[20]，據此可將澄清樣總磷值換算(校正)為原樣總磷值.依據校正得到宜昌、漢口37碼頭、大通斷面2018年總磷年通量分別為6.33×104、8.96×104、9.37×104 t，均為各自未校正總磷年通量值的1.2倍.宜昌、漢口37碼頭、大通斷面2018年氨氮年通量分別為4.77×104、3.13×104、21.47×104 t.

　　2.2.3 污染物通量季節性變化特征

　　觀測近5年宜昌、漢口37碼頭、大通斷面總磷、氨氮月通量的季節性變化特征, 發現對同一個斷面同一種污染物而言，不同年份污染物通量的季節性變化特征基本相似.選取介于豐水年和枯水年之間的2017年作為典型年，給出兩種污染物在宜昌、漢口37碼頭、大通斷面各月的通量(見圖 8).由圖 8可見：總磷月通量和月徑流量的變化趨勢高度一致，3個斷面的總磷月通量均隨水量的增大而增大，隨水量減小而減小.而氨氮月通量變化趨勢在不同斷面間差別較大，宜昌斷面氨氮月通量和月徑流量變化趨勢一致；大通斷面氨氮月通量在大多數月份與月徑流量變化趨勢一致，但在4月和6月不一致；漢口37碼頭斷面氨氮月通量與月徑流量的變化趨勢相關性較差，在月徑流量最大的7月，其氨氮月通量遠低于月徑流量相對較小的1月和4月. 5—10月總磷月通量較高，約占全年通量的63%~74%，而氨氮年通量不同斷面年內分布差別較大，宜昌和大通斷面5—10月的氨氮通量約占全年的70%，而漢口斷面僅占36%.

　　根據式(2)，年內Q變化趨勢一定的情況下，W的年內變化趨勢取決于C.而C的年內變化趨勢可分3種情況：①C的變化趨勢與Q基本一致；②C波動較小；③C與Q的變化趨勢出現背離.在前兩種情況下，污染物月通量跟月徑流量變化趨勢一致；在第三種情況下，污染物月通量和月徑流量的年內變化趨勢是否一致取決于C和Q的變化哪一方占主導地位.對總磷和氨氮濃度年內變化趨勢分析發現，總磷濃度年內變化符合第一種或第二種情況，所以總磷月通量年內變化趨勢與月徑流量基本一致.而氨氮濃度年內變化在不同斷面間差異較大，在宜昌斷面波動較小；在漢口37碼頭斷面波動較大，出現汛期未檢出情況；在大通斷面年內波動較大.所以宜昌斷面氨氮月通量年內變化趨勢與月徑流量基本一致，而漢口37碼頭斷面氨氮月通量與月徑流量的變化相關性較差，大通斷面氨氮月通量與月徑流量的變化趨勢更為復雜，在某些月份表現為一致，在另外一些月份表現為不一致，如7月月徑流量最大，但氨氮月通量最高值出現在6月.

　　從污染物性質、賦存形態和來源等方面對以上現象進行分析.地表水體中總磷主要成分是多種形態的磷酸鹽，有相當一部分通過吸附作用以顆粒態存在，泥沙是磷的重要載體[21].將磷的來源分為兩部分，包括來自點源的量和來自面源的量.長江干流含沙量與流量呈顯著正相關[22]，汛期水量大，降雨徑流對陸面土壤顆粒的裹挾力大，導致長江含沙量增大；同時，吸附態磷通過徑流大量進入水體，導致來自面源的量急劇增大，成為主導因素，而來自點源的量則相對穩定，所以磷的匯入總量急劇增大，使單位時間內的總磷通量增大.因此，汛期大量的磷隨泥沙顆粒通過地表徑流進入水體，導致總磷月通量與月徑流量變化趨勢基本一致，這種推演過程與三峽水庫入庫河流中顆粒態磷占總磷約75%的結論[23]相符.長江上游江段流量、懸浮物/泥沙含量[22-24]、總磷[25-26]三者之間顯著正相關，也是上述原因所致.

編輯：王媛媛