长江流域面积为180万平方公里，约占中国陆地总面积的1/5，覆盖17个省、市、自治区的所有或者部分地区，区域跨度大，自然条件复杂。随着流域的自然变化和人类活动加剧，流域产生的大量污染物沿江入海，对长江干流、长江口及近岸海域的水环境和水生态带来了巨大的压力，导致长江河口区水环境质量下降、富营养化严重、赤潮频发。
每年排入东海的污染物总量占中国污染物排海总量的50％，直接影响着长江口的水环境状况。2005年，环保部在长江口毗邻海域开展了水环境调查与评价，结果显示，长江口最主要的环境问题是有机污染及无机氮、磷引起的富营养化，在局部区域尤其是长江口沿岸海域，受沿岸生活污水影响明显，有机污染的问题也很突出。
按GB 3097-1997《海水水质标准》Ⅰ类水质标准评价，超标指标包括无机氮、活性磷酸盐、溶解氧、铅、铜、锌、CODMn （编注：用高锰酸钾作化学氧化剂测定的化学耗氧量记为CODMn）浓度和粪大肠菌群等，其中无机氮、活性磷酸盐浓度超标严重，是影响长江口水环境质量的主要超标污染因子。根据国家海洋局发布的2005年海洋环境质量公报，东海未达到清洁海域水质标准的面积约6.5万平方公里，严重污染海域主要集中在长江口、杭州湾和宁波近岸，主要污染物是无机氮和活性磷酸盐。
大量相关研究也显示，长江径流带入的大量污染物，是造成长江口及近海大面积污染的主要原因，入海径流变化也是影响长江口水质的重要因素,研究长江流域污染物输出通量及污染来源对流域污染防治和近岸海域污染防治都有重要意义。
长江流域自然变化和城市生活、工业生产、城市径流、农村生活、农业生产、农村径流及农村畜禽养殖等人类活动过程中产生的各类污染物在风、降水等自然因素的驱动下，经过管道、渠道、溪沟，或者坡面等途径进入受纳水体，导致水体污染。流域污染物进入水体后，发生物理、化学、生物反应，流域污染物输出机理和输出过程复杂，是开展流域水质目标管理的重点和难点。
流域污染物输出过程包含了污染物的产生、排放、入河、消减、输出5个环节，每个环节都受很多因素的影响，具有很大的不确定性。随着技术手段的发展，流域污染物输出在方法和成果方面都取得了很大的突破，研究方法从基于统计分析的经验输出系数模型，到具有反应机制的过程模拟模型(SWMM、AGNPS、SWAT等)，考虑的要素、因素不断增多，机理规律的探索逐步深入；研究成果从流域总量核算过渡到时空模拟阶段，尤其是流域非点源（编注：没有固定排放地点的污染源。）模拟研究，在空间、时间尺度和精度上有了很大提升，对于流域污染控制的支持更加有力。尽管如此，流域污染源核算在尺度和效率方面仍然存在很多问题，需要逐步去解决。
本文在研究过程中，将流域概化为排污单元和纳污河段，在排污单元上考虑污染物产生、排放和入河过程，在纳污河段上考虑消减和输出过程，利用朱沱、寸滩、宜昌、大通4个重点断面对模型进行校核，通过连续演算来核算长江流域各河段的污染物输出过程，估算出长江姚港断面污染物输出过程，并进行区间污染物输出平衡分析，确定污染物输出的重点区域。同时，利用数值模拟的方法，在长江口建立三维水质模型，利用2004-2007年的水动力和水质资料，模拟不同年份、不同水期长江口水质分布状况，统计长江口不同类别水质的分布形态和分布面积，分析流域污染物输出与各类水质分布面积之间定量的压力-响应关系。
长江流域污染物输出研究
统计资料显示，长江流域内城市人口约1.5亿，农村人口约3.3亿，GDP达到8.8万亿元，其中工业总产值达到6.6万亿元，每年工业废水排放量达到了85万吨。农业生产中每年氮肥施用量达到了1098吨，磷肥施用量达到了516吨，大牲畜的存栏量达到了6076万头。
生活、工农业生产等人类活动产生和排放了大量的污染物。从流域内各地区人口密度、工业废水排放强度、氮肥施用强度以及磷肥施用强度4个指标的空间分布看，人口密度和工业废水排放强度反映点源（编注：呈点状分布的污染源。）污染强度，氮肥和磷肥施用强度反映非点源污染强度。
长江流域各地区的污染物入河后通过支流汇入长江干流最终通过姚港断面进入东海，姚港断面处的污染物通量反映流域污染物。通过数学模型，利用长江流域社会经济和污染物排放资料核算姚港断面以上流域污染负荷输出过程。从2004-2007年姚港断面污染物输出情况来看，CODMn年平均负荷约为231.4万吨，TN（编注：水中各种形态无机和有机氮的总量。常被用来表示水体受营养物质污染的程度。）年平均负荷约为223.4万吨，TP（编注：总磷，是污水中常测的一种污染物。）年平均负荷约为59.8万吨。从区域输出情况来看，三峡以上区域CODMn、TN、TP输出量分别占到37.5%、36.0%、32.6%；宜昌以上区域CODMn、TN、TP输出量分别占到38.7%、38.2%、35.4%；大通以上区域CODMn、TN、TP贡献率分别为94.4%、97.7%、95.6%。从污染来源来看，点源对CODMn贡献率较大，达到56.3%，而非点源对TN、TP的贡献率大，分别达到了75%和92%。
姚港断面CODMn、TN、TP日通量过程有明显的年内变化。从CODMn、TN、TP日通量过程来看，7-10月明显高于其他月份，分别占到全年的60%、55%、60%以上，各月所占比例均达到11%以上。由此可见，长江流域污染物输出主要集中在汛期，非汛期的污染物输出量相对较少。
从污染来源来看，城镇生活污染排放是CODMn的主要来源，占到总污染输出的48.1% ，而农业生产污染排放则是TN和TP的主要来源，分别占到总污染输出的54.2%和81.0%。
长江流域总共涉及17个省份，其中江西、四川、湖南、湖北4省的CODMn、TN、TP约占到流域污染物负荷输出的60%左右，CODMn负荷中点源占优，TN和TP负荷中非点源则占绝对优势。这一结果与以上4省全境位于长江流域，且污染物全部通过长江入海有很大关系，尤其是江西省农业生产中使用大量氮、磷肥，又位于长江中下游，其污染负荷输出对流域污染物输出通量影响最大。
长江流域污染物输出对河口水质的影响
长江径流将大量污染物带入河口，经过河口区径流和潮流充分混合后，大量的污染物在河口区形成一定范围的污染区域。利用数学模型对长江口水质进行模拟研究，发现受上游污染物输出和径流输出的影响，河口水质存在着一定的规律，各类水质的分布范围与上游污染负荷输出也有着明显的定量关系。
污染物分布空间特征
受潮流和径流的相互作用，长江口污染物在水平和垂直方向上均呈现出一定的规律。CODMn、DIN（无机氮）、PO43-P（磷酸盐）在垂直方向上都存在分层现象，丰水期表现最明显，表层和底层等浓度线所包含的范围有很大的差别，表层更加向远海方向扩展。从平面分布来看，长江口门以上和南支沿岸CODMn为Ⅲ类，口门附近为Ⅱ类。长江口门以上区域DIN、PO43-P均为劣Ⅳ类。
污染物分布时间特征
长江径流在丰水期、平水期、枯水期存在较大差异，受潮流、径流相互作用变化的影响，不同水期污染物分布特征均有所不同。CODMn分布呈明显年内变化，各年份枯水期等浓度线均向东北方向延伸，而丰水期多向东南延伸。丰水期和平水期在长江口门以上CODMn多为Ⅲ类，长江口门附近为Ⅱ类，而在枯水期，各年份CODMn均为Ⅰ类和Ⅱ类。DIN、PO43-P分布也呈明显年内变化，等浓度线枯水期向东北延伸，平水期、丰水期均向东南延伸。长江口门以上DIN、PO43-P均为劣Ⅳ类，枯水期分布偏向东北方向，范围最小，平水期次之，丰水期分布范围最大。
从2004-2006年水质分布情况来看，除2006年平水期由于径流量小的原因，CODMn、DIN、PO43-P分布与其他年份有一定差别外，其他各年份长江口CODMn、DIN、PO43-P分布形态基本一致，年际变化不大。
流域污染物输出通量对水质影响
长江口CODMn变化范围为Ⅰ-Ⅳ类，河口为Ⅱ-Ⅲ类，个别年份、水期在长江口门以上达到Ⅳ类。DIN、PO43-P变化范围为Ⅰ-劣Ⅳ类，河口多为劣Ⅳ类。长江口Ⅱ-劣Ⅳ类水体分布形态明显受到流域径流和流域污染物输出通量的影响。对水质模拟结果按照不同水质类别水体分布面积进行统计，可以发现，丰水期流域污染物输出对河口水质的影响最大，枯水期影响最小。对统计数据做进一步相关分析可见，长江口CODMn、DIN、PO43-P分布与流域污染物输出之间有显著相关关系，河口水质分布面积与流域污染物输出之间存在定量的压力响应关系。
流域污染物输出通量增大，各指标达Ⅲ类、Ⅳ类及以上水体分布范围增大，流域污染物输出通量对河口水质分布有明显的影响作用，对模拟结果进行统计并进行相关分析，可以发现CODMn、DIN、PO43-P分别达Ⅲ类、Ⅳ类及以上水体分布面积与流域污染物输出通量之间具有较好的相关关系，揭示了现状情况下长江流域污染物输出与河口水质分布面积之间定量的压力响应关系，通过该定量关系可以初步估算长江口水质分布状况，为河口和近岸海域污染防治提供支持。
长江流域污染防治对策及建议
随着长江流域快速发展，工、农业生产将会产生更多的污染物，按照国家总量控制的要求，截至2015年，CODMn和氨氮排放量将需要下降10%左右，对总氮和总磷尚无明确要求。CODMn和氨氮减排重点在于点源控制，而总氮和总磷控制的重点在非点源，这对流域污染物减排工作将是一种巨大的压力和挑战。为进一步控制长江流域的污染物输出，应从工程减排、技术减排、结构减排、管理减排四个方面展开。
工程减排
尽管长江流域环境保护工作已取得较好的成效，但环境污染治理投资还有待提高，特别应该加大环境污染治理主动投资，在环境污染问题或事故未发生或即将发生之前投入预防性资金费用，加强对老企业的“三废”治理投资、进行区域综合环境污染防治、加强环保自身建设投资以及环保产业的投资等，防患于未然。加强环境污染事故应急能力建设，建立专门应对环境污染事故的部门，增加应急能力建设的人力、物力投入，加强相关人员的培训和演练，提供突发事故的反应速度和响应能力，建立并加强重点污染源预警机制，确保一旦发生突发重大环境污染事故，相关部门能迅速有效展开应急处理措施，将损失降到最小。
技术减排
科技是第一生产力，对经济发展的作用也是不可估量的，要加大科技投入，促进科技进步，依靠科技的进步，提供资源利用率和减污减排的能力，积极研究并推广清洁能源、清洁生产、清洁产品，加大资源综合利用能力，提高废物的回收处理和再利用能力。大力发展生态农业，提高农业集约化生产水平，发展现代农业；促进工业企业技术改造，转变工业增长方式，把传统依赖大量消耗资源的线性增长方式，转变为依靠资源循环发展的循环经济生产模式，形成“资源-产品-再生资源”的全新经济模式，最有效地利用资源和保护环境。
结构减排
转变经济增长方式，经济增长由粗放型向集约型、由外延式增长向内涵式增长转变。针对中国当前经济发展过程中存在经济结构不合理、经营方式粗放、单位GDP能耗高、有些企业经济效益低且带来大量的环境污染问题等突出问题，逐步转变经济发展方式，发展循环经济，走可持续发展的道路，坚持推进产业结构优化升级，大力发展现代服务业，坚持推进经济增长方式转变，发展节约型、环保型循环经济，走新型工业化道路。
管理减排
制定并完善环保相关政策法规。首先我们必须健全环保的政策法规，使保护环境时有法可依，同时我们在实际工作中还要不断完善这些制度措施，使相关规定符合实际并卓有成效，加强省市地区的交流合作，促进制度创新。建立“绿色国民账户体系”，将资源环境数据加入到国民账户体系中，经济的发展应考虑其所消耗的资源和造成的环境破坏，发展指标应扣除这一损失，将环境资源这一外部成本内部化，实现真正的经济社会环境发展，避免片面追求GDP，而忽略环境保护。
（作者系中国环境科学研究院水环境研究所博士，高级工程师）
