前言
隨著經濟的高速發展，中國流域水污染問題也越來越嚴重。湘江擁有豐富的水資源，擔任著飲用、能源、漁業、旅游、工業生產、農業灌溉、航運等多種功能。湘江生態環境的優劣直接關系到全流域四千萬人民的生存和生活，關系到全流域工農業生產和經濟發展的可持續性。自古湘江水質以優良聞名，直至上世紀 70 年代，湘江整體水質仍為 II 類 ～ III類，有“綠色湘江”之稱。然而，從上個世紀 80 年代開始，湘江水體和底泥污染不斷加重，水質快速下降，底泥污染達到中度或重度污染，水質污染事件頻發，成為全國重金屬污染比較嚴重的河流之一。中國學者對湘江水體做了很多研究工作。
如孫樹青等評價了湘江干流的水環境健康風險;陳詠淑等認為湘江總體水質在上世紀 90 年代呈惡化趨勢，主要污染源為工業和生活廢水污染;李頌等通過對株洲段的水質檢測及污染源調查，認為湘江流域的主要污染源為工業廢水;王秋衡等認為流域污染源主要為有色金屬及化工企業所排含大量重金屬元素，并建議改進現有生產工藝使生產廢水達標排放。
本文將研究近 15 年的湘江水質環境演變特征，從總體和時空上分析，并用環境庫茲涅茨曲線模型探討廢水排放總量與經濟發展間的關系，在此基礎上提出相應的解決對策。研究湘江水質的演變特征，對今后湘江流域甚至湖南經濟的可持續發展和生態環境的改善有著重要的意義。
1 湘江流域水質環境演變特征分析
1． 1 湘江流域水質綜合狀況演變分析
對流域 1996 年 －2010 年總體的污染指數以及各個監測斷面水質狀況進行分析，運用單因子污染指數法和內梅羅污染指數法得出不同年份各個水質級別的斷面數及達標斷面數\\(符合人類飲用的水質所占斷面\\)的比例，并對湘江流域的達標斷面情況進行分析。具體計算結果見表 1?！颈?】
湘江流域水質達標斷面百分比較為明顯地分成兩個階段，在 1996 年 －1999 年間，湘江水質處于持續惡化階段，并在 1999 年達到最低值，說明這一期間流域所受污染比較嚴重，也沒得到有效的治理，以致水質日益惡化。自 1999 年 － 2010 年，斷面達標率基本呈上升趨勢，由 1999 年的 22. 86% 上升至2010 年的 95% ，說明 1999 年以來，湘江流域得到了有效治理，治理措施得當，水質有所好轉，在 2010 年依然保持較好的改善趨勢。
為了更好地了解湘江流域綜合水質狀況，下面對湘江流域1996 年 －2010 年監測評價河長\\(km\\)進行統計，以此更好地評價湘江綜合水質變化情況，結果見表 2?！颈?】
由表 2 可知:湘江流域水質符合Ⅰ、Ⅱ類標準的河長波動很大，從 2001 年開始急劇減小，2004年起又有回升趨勢，說明對湘江流域治理方針在不斷變化，近幾年也加大了對湘江流域水環境的保護;水質符合Ⅲ類標準的河長 1999 年開始增加，到 1998 年達到最高值后又減小，表明受污染河長有所增加;水質符合Ⅳ類標準的河長除個別年份外，變動不是很大，總體呈增加趨勢;符合Ⅴ類標準的河長逐年增加，所占比重越來越大;在湘江流域的監測河長中，水質狀況并不很理想，適合人類飲用的河段越來越少，水質呈現惡化趨勢。
1． 2 湘江流域不同斷面與河段水質比較分析
如表 3 所示，從湘江干流選取有代表性的 8 個斷面，計算近十五年 10 種主要污染物內梅羅指數?！颈?】
據內梅羅指數水質分類:老埠頭、烏龍嘴、湘江口尚屬清潔，松柏下、合江套屬輕度污染，五星屬中度污染，霞灣和三叉磯屬重度污染。其中霞灣斷面尤以石油類和汞污染突出，是所有斷面中最高的，分別為 1. 97 和 1. 25，表明株洲河段的工業污染最嚴重;五星斷面揮發酚的污染指數為 0. 92，在所有斷面中最高，汞和石油類的污染也很嚴重，分別為 0. 80 和0. 64，說明湘潭段的工業污染也很嚴重，但相比株洲稍輕。衡陽河段的代表性斷面主要是重金屬污染，松柏下斷面重金屬污染指數達 1. 86，高于霞灣\\(1. 83\\)和合江套\\(1. 17\\)?？傊?，湘江流域長株潭三個河段污染最厲害，其次是衡陽河段，永州和岳陽河段水質較好，烏龍嘴的內梅羅污染指數最低，監測的污染物都在標準內，三叉磯最高，存在相當一部分超標物。
1． 3 湘江流域不同時段污染物演變分析
如表4 所示，選取湘江1996 年 －2010 年7 種主要污染物，通過采用單因子污染指數法和綜合污染指數法得到的每種污染物的年度平均污染指數，并作 Sperman 秩相關檢驗得到各污染物的演變趨勢?！颈? 略】
得到秩相關系數 Tn，將|Tn| 與秩相關系數臨界值表中的 Wp\\(n = 15，0. 441\\)比較，若| Tn| ＞ Wp，則水質變化顯著。若 Tn＞ 0，則水質呈下降趨勢 \\( 水質變好\\);若 Tn＜ 0，則水質呈上升趨勢\\(水質變差\\)。
1． 3． 1 氨氮和總磷變化分析
如表 4 所示，氨氮 Tn＜ 0、| Tn| ＞ Wp，說明內梅羅指數下降顯著，水質顯著變好;總磷 Tn＜ 0、| Tn|＜ Wp，說明內梅羅指數下降不顯著，水質不是顯著變好。這兩類污染物主要來自生活污染和農業污染，在 2000 年之前，無毒污染物中上升趨勢最明顯、上升幅度最大且污染指數最高的是總大腸菌群和總磷，氨氮上升趨勢不明顯，污染指數也不高，在 1997年達到0. 630，2007 年后有下降的趨勢，總磷在1997年 － 2000 年急劇上升。說明隨著經濟和社會的發展，居民消費水平的提高，城市人口的增加，生活和工業污水的排放也隨之不斷增加，農業污染相應地加劇，以致這幾年湘江流域水質環境不斷惡化。
1． 3． 2 石油類和揮發酚變化分析
揮發酚和石油類 Tn＜ 0、| Tn| ＞ Wp，說明內梅羅指數下降顯著，水質顯著變好。這兩種污染物是有毒有機污染物，主要來自于工業污染。揮發酚的變化一直比較平穩，且污染指數不高，基本上接近0. 5，2003 年時還達到最低值，為0. 042 0，只有曾在1984 年時也出現過異常值 1. 203，達到最大值狀態。石油類污染也不是很嚴重，只是在 1999 年達到高峰值，為0. 321 2。
1． 3． 3 重金屬變化分析
總砷和總汞 Tn＜ 0、| Tn| ＞ Wp，說明內梅羅指數下降顯著，水質顯著變好;Tn＜ 0、| Tn| ＜ Wp，說明內梅羅指數下降不顯著，水質不是顯著變好?？傛k這類污染物來自工業污染，據統計，重金屬中汞、鉛和砷在 1996 年前污染不是很嚴重，污染指數基本低于0. 2，但在 1996 年 －2000 年，砷和鎘的污染較嚴重，污染指數急劇增加，上升幅度較大，十五規劃期間又有所下降。由此可見，前十年湘江水體工業污染較嚴重，并以重金屬污染突出。
2 污水排放與流域水質的關系
2． 1 湘江流域污水排放量分析
據 2010 湖南環境公報，2010 年湘江流域工業廢水排放量為44 214． 99萬噸，而中下游的長株潭 3市工業排污量達14 593． 02萬噸，占流域的 33%。湘江流域主要行政區域工業排污量為 9. 6 億噸，工業污水中 COD 排放量 18. 8 萬噸。由 1996 年 － 2010年的統計數據可知\\(見表 5\\)?！颈?.略】
湘江流域各行政區的排污量有逐年減少的趨勢，1996 年湘潭、衡陽、株洲的排污量都很大，尤其是湘潭，但至 2010 年湘潭排污量已減至5 451. 55噸，降低 77. 4%，2005 年時郴州、永州的排污量卻增加了，尤以郴州最為突出。
湖南省內湘江流域各行政區域的排污量總體上都呈下降的趨勢，縱觀 1996 年 －2002 年間，湘潭市是沿岸城市排污量最大的城市，其次為婁底市，2001年后湘潭的排污量有下降的趨勢，但是衡陽卻有上升的勢頭。因此，2003 年后，湘潭的排污量持續走低，其他城市的排放量都小于10 000噸/年，并且永州和長沙的排污量還維持在3 000噸/年以下。
2． 2 廢水排放量與經濟發展的環境庫茲涅茨曲線
經濟學家格魯斯曼和克魯格在實證研究基礎上發現，環境污染程度與人均國民經濟收入之間呈倒U 形關系。因此，于 1995 年提出了環境庫茲涅茨曲線\\(EKC\\)的假說。
用廢水排放總量與經濟發展的關系，預測湘江流域水環境的變化趨勢。以人均 GDP 為 X 軸，代表經濟發展水平，相應的廢水排放量\\(廢水總量、工業廢水量、生活廢水量\\)為 Y 軸，進行擬合。根據擬合的結果，得到三條曲線圖 1 ～ 圖 3。人均 GDP 與廢水總量和生活廢水之間的擬合曲線都是上升的曲線\\(圖 1、圖 3\\)，兩者有較好的相關性?！緢D1-3】
尤其是生活廢水，即隨經濟的發展，廢水排放總量和生活廢水逐年上升，這也和湘江流域近年來水環境質量惡化的整體趨勢一致。人均 GDP 和工業廢水排放量卻是一條下降的曲線\\(見圖 3\\)，隨著工業結構的改善和技術的革新，工業廢水排放量下降的比較多。分析變化趨勢的原因:\\(1\\)城市化水平偏低，污染處理技術處于落后水平。湘江流域城市功能發育不完善，聚集效應差，與城市相關的基礎設施薄弱，且流域內污水處理量、處理率低于全國平均水平，也遠遠低于經濟實力較強的廣東、江蘇、浙江等省。\\(2\\) 城市產業結構層次低，水污染較嚴重。
2008 年，湘江流域三次產業結構為 13. 83∶49. 10∶43. 24，第二產業比重比第一、第三產業分別高35. 27 和 12. 03 個百分點，第二產業在三次產業中的比重比全省平均水平高 4. 88 個百分點。
3 結語
當前，湖南省在治理湘江上采取許多方法，也取得了較好的成果。但是鑒于流域水環境治理的難度，建議從下面幾點加強湘江水質管理:因為流域自2004 年始，生活廢水排放量開始超過工業廢水排放量，且其占廢水排放總量的比重有擴大趨勢，所以必須強化生活污水治理;湘江流域屬于產糧重要區域，化學肥料的使用必然帶來湘江水體的污染，所以必須加強農業非點源污染治理。重金屬一直是湘江污染的主要污染因子，流域上游也是中國重要的有色金屬產地，所以加強湘江重金屬治理是湘江水環境治理的重中之重。
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