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user: 4. 长江干流水质趋势分析 为了对长江干流的水质变化趋势进行分析，本文以攀枝花、朱沱、宜昌、汉口、南通等十二个水质监测断面的月监测数据为基础，以综合水质、COD mn 、BOD 5 、NH 3 -N和TP五个类别作为评价指标，按照《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的评价标准，分别从年和月两个时间尺度上进行了时间序列的趋势分析。 4.1. 长江干流水质的年尺度趋势分析 2008年到2018年间各水质监测断面的污染评价指标的水质标识指数年均值变化情况如图1所示。整体来看，长江干流水质以II类水和III类水为主，并且主要呈现出下降或上下波动的态势，但不同污染评价指标的水质标识指数反映出不同的变化趋势，TP的评价结果最差，BOD 5 的评价结果最好。 由综合水质的水质标识指数分析结果可知，12个监测断面的年均值均在2.0左右浮动，根据水质标识指数的计算原则，这意味着12个监测断面综合水质的年均值在II类水质标准上下浮动。其中，攀枝花、新市镇、朱沱、寸滩、清溪场、九江、大通和南通八个监测断面有较明显的下降趋势。 由COD mn 的水质标识指数分析结果与综合水质的水质标识指数结果较为类似，12个监测断面的年均值均在2.0左右浮动，即12个监测断面的COD mn 年均值同样在II类水质标准上下浮动。其中，攀枝花、新市镇、屏山、朱沱、寸滩、清溪场、九江和南通八个监测断面有较明显的下降趋势，宜昌、螺山、汉口和大通四个监测断面仅表现出上下波动的特征。 由BOD 5 的水质标识指数分析结果可知，12个监测断面的年均值均在1.5左右浮动，即12个监测断面BOD 5 的年均值在I类水和II类水质标准内浮动。其中，新市镇和屏山两个监测断面有轻微的上升趋势，但仍然保持在II类水质标准之下，其余十个监测断面仅表现出上下波动或稳定的特征。 由NH 3 -N的水质标识指数分析结果可知，攀枝花到汉口的九个监测断面年均值均在1.5左右浮动，而九江到南通的三个监测断面年均值均在2.5左右浮动，即上中游的九个监测断面NH 3 -N的年均值在I类水和II类水质标准内浮动，下游三个监测断面NH 3 -N的年均值在II类水和IIII类水质标准内浮动。其中，朱沱、寸滩、清溪场、九江、大通和南通六个监测断面有较明显的下降趋势，攀枝花、新市镇和屏山三个监测断面有较显著的上升趋势，但仍然保持在III类水质标准之下，宜昌、螺山和汉口三个监测断面仅表现出上下波动或稳定的特征。 由TP的水质标识指数分析结果可知，TP的结果波动幅度最大，且12个监测断面的年均值均显著高于其他评价指标。其中，攀枝花、新市镇和屏山三个监测断面的水质标识指数年均值由3.5左右下降到2.0左右，朱沱、寸滩和清溪场三个监测断面的水质标识指数年均值由4.0左右下降到3.0左右，宜昌、螺山、汉口和南通四个监测断面年均值在3.0左右波动，而九江和打通两个监测断面年均值在3.5左右波动。 对12个监测断面五种污染评价指标水质标识指数的年均值进行Mann-Kendall趋势检验，检验结果如表1所示。12个监测断面的五类污染指标共计60组数据中：1) 检测出下降趋势的数据占整体70%。其中，检测出的下降趋势数据中，在95%置信区间内显著下降的数据占整体41.7%，在90%置信区间内显著下降的数据占整体10.0%，未在90%置信区间内但仍有下降趋势的数据占整体18.3%；2) 检测出上升趋势的数据占整体25%。其中，在95%置信区间内显著上升的指标数量占整体8.3%，在90%置信区间内显著上升的数据占整体0%，未在90%置信区间内但仍有上升趋势的数据占整体8.3%。虽然检测出部分监测断面的部分指标有上升趋势，但所有具有上升趋势的指标的水质标识指数近三年内均在3.0以下，即评价指标依然满足III类水质标准的要求；3) 未检测出变化趋势的数据占整体5%。 Table 1 The results of the Mann-Kendall trend test of the annual mean values of different water pollutant 类别 攀枝花 新市镇 屏山 朱沱 寸滩 清溪场 宜昌 螺山 汉口 九江 大通 南通 综合水质 −2.33 −1.87 −1.71 −3.27 −2.96 −2.80 0.31 −1.40 0.47 −1.79 −1.25 −2.86 ↓，** ↓，* ↓，* ↓，** ↓，** ↓，** ↑，- ↓，- ↑，- ↓，* ↓，- ↓，** COD mn −2.68 −2.89 −2.26 −2.49 3.67 −3.43 −0.08 −1.64 −1.48 −2.07 −0.36 −2.33 ↓，** ↓，** ↓，** ↓，** ↑，** ↓，** ↓，- ↓，- ↓，- ↓，** ↓，- ↓，** BOD 5 −2.45 2.73 3.16 −0.70 1.42 0 −3.32 2.66 1.25 0 0.99 −2.00 ↓，** ↑，** ↑，** ↓，- ↑，- - ↓，** ↑，** ↑，- - ↑，- ↓，** NH 3 -N −0.81 2.89 −2.02 −2.96 −2.89 −2.80 0.40 −1.57 0.16 −2.15 −1.43 −2.68 ↓，- ↑，** ↓，** ↓，** ↓，** ↓，** ↑，- ↓，- ↑，- ↓，** ↓，- ↓，** TP −1.79 −2.42 1.41 −2.89 −2.18 −2.18 1.17 −1.25 1.40 −1.71 −1.79 0 ↓，* ↓，** ↑，- ↓，** ↓，** ↓，** ↑，- ↓，- ↑，- ↓，* ↓，* - 表1. 各污染物年均值的Mann-Kendall趋势分析结果 ↑，**：95%置信区间内显著上升；↑，*：90%置信域区间显著上升；↑，-：有上升趋势；-：未检测出趋势；↓，**：95%置信区间内显著下降；↓，*：90%置信区间内显著下降；↓，-：有下降趋势。 图1. 各监测断面不同污染物的水质标识指数年均值变化图 4.2. 长江干流水质的月尺度趋势分析 2008年到2018年间12个监测断面的综合水质的水质标识指数月均值变化如图2所示。由图中结果可知，仅有朱沱和寸滩两个监测断面的综合水质标识指数曾在2008年和2009年的夏季接近4.0，其余监测断面在各月的综合水质标识指数均在3.5及以下，其中绝大多数监测断面的综合水质标识指数在近三年里都小于3.0，另外，从不同年份的同一月份来看，12个监测断面的综合水质标识指数均有显著的下降趋势并趋于稳定。 进一步分析各监测断面综合水质标识指数的变化情况，并对年内最大值和最小值的变化进行趋势分析，结果如图3所示。由图中结果可以发现，各监测断面的变化趋势呈现出三种不同的特征：1) 水质不断好转并趋于稳定。攀枝花、新市镇、朱沱、寸滩、清溪场和南通六个监测断面呈现出年极大值、年极小值与月值的趋势线不断下降且相互靠近的特征，反映出这六个断面的综合水质标识指数正处于趋于稳定的过程中；2) 水质已符合要求并达到稳定。屏山、宜昌、螺山和汉口四个监测断面则呈现出年极大值、年极小值和月值的趋势线互相平行且没有明显的上升或者下降的趋势，反映出这四个断面的综合水质标识指数已经达到稳定的状态；3) 水质不断好转但已基本达到稳定。九江和大通两个监测断面则呈现出年极大值、年极小值和月值的趋势线互相平行但依然处于下降的趋势，反映出这两个监测断面的综合水质标识指数仍然处于下降的过程中却已达到基本稳定的状态。 图2. 各监测断面的综合水质标识指数变化图(灰色区块表示缺乏监测数据) 图3. 各监测断面综合水质标识指数的月际变化图 对12个监测断面5种评价指标各月的水质标识指数进行季节性Kendall趋势分析，结果如表2所示。12个监测断面的五类污染指标共计60组数据中：1) 检测出下降趋势的数据占总体的70.0%。其中，在95%置信区间内显著下降的数据占总体的65.0%，在90%置信区间内显著下降的数据占总体的1.7%，未在90%置信区间内但仍有下降趋势的数据占总体的3.3%；2) 检测出上升趋势的数据占总体的28.3%。其中，在95%置信区间内显著上升的数据占总体的18.3%，在90%置信区间内显著上升的数据占总体的1.7%，未在90%置信区间内但仍有上升趋势的数据占总体的8.3%。另外，在检测出具有上升趋势的数据中，以BOD 5 数据为主，但各断面BOD 5 的水质标识指数基本处于1.0至2.0的范围之内，远低于III类水质标准的要求；3) 未检测出变化趋势的数据占总体的1.7%。 结合年尺度趋势分析的结果可知，在2008年~2018年间，无论是年尺度还是月尺度，除了BOD 5 在II类水质标准内有微弱的上升趋势外，其余四项评价指标均有明显的下降趋势，且一部分监测断面的部分评价指标已经达到稳定的状态，在II类水质标准内上下波动，另有一部分监测断面的部分指标也已经趋于稳定的状态，在未来的水环境管理中也将会达到稳定的状态。 Table 2 System resulting data of standard experimen 类别 攀枝花 新市镇 屏山 朱沱 寸滩 清溪场 宜昌 螺山 汉口 九江 大通 南通 综合水质 −6.38 −3.64 −2.40 −8.17 −6.66 −7.54 1.70 −2.33 1.36 −5.20 −3.87 −5.97 ↓，** ↓，** ↓，** ↓，** ↓，** ↓，** ↑，* ↓，** ↑，- ↓，** ↓，** ↓，** COD mn −6.17 −8.38 −7.08 −4.55 −2.86 −2.23 0.50 −3.06 −2.73 −6.87 0 −4.88 ↓，** ↓，** ↓，** ↓，** ↓，** ↓，** ↑，- ↓，** ↓，** ↓，** - ↓，** BOD 5 −4.30 4.46 3.40 1.58 3.07 5.95 −8.07 4.59 2.97 −0.60 2.69 −1.73 ↓，** ↑，** ↑，** ↑，- ↑，** ↑，** ↓，** ↑，** ↑，** ↓，- ↑，** ↓，* NH 3 -N −2.77 5.09 5.02 −8.09 −7.62 −7.69 0.47 −2.71 −0.14 −5.06 −5.03 −5.45 ↓，** ↑，** ↑，** ↓，** ↓，** ↓，** ↑，- ↓，** ↓，- ↓，** ↓，** ↓，** TP −4.72 −5.42 −3.53 −6.21 −5.31 −6.81 3.66 −2.37 2.82 −2.49 −2.80 1.06 ↓，** ↓，** ↓，** ↓，** ↓，** ↓，** ↑，** ↓，** ↑，** ↓，** ↓，** ↑，- 表2. 标准试验系统结果数据 ↑，**：95%置信区间内显著上升；↑，*：90%置信区间内显著上升；↑，-：有上升趋势；-：未检测出趋势；↓，**：95%置信区间内显著下降；↓，*：90%置信区间内显著下降；↓，-：有下降趋势。