2006年~2013年德阳市绵远河和石亭江流域水体中总磷污染状况及其来源初探

王玉林 王春艳

（德阳市环境监测中心站 四川德阳 618000）

1 前言

人类活动导致的水体富营养化现象是当今世界水污染治理的难题，并已成为全球最重要的环境问题之一。水体富营养化不但直接危害渔业和水资源的利用，严重地影响工农业生产的可持续发展，且加速水体淤积，使江河湖泊蓄水能力下降,导致洪涝灾害。因水体富营养化主要由水体中N、P浓度增加所致，所以人们把注意力放在控制营养物质的来源上，特别是点源污染，采用对重污染企业进行彻底整治和城市污水集中处理等方法，这些措施有效地降低了水体营养物质的负荷量，但水质状况并未因此而得到明显改善。

磷是湖泊蓝藻水华暴发常见的限制性营养盐，研究湖泊磷的生物地球化学循环行为对揭示湖泊富营养化发生机制、治理蓝藻水华具有重要意义[1]。水中总磷是评价水体受污染程度的重要指标之一，在水质理化检测指标中，总磷是重要检测项目之一。磷是生物体不可缺少的元素之一，磷元素的丰缺、环境的优劣将直接影响包括人在内的一切生物的生长发育。生活中，磷的存在形式多种多样，最常见的如人们大量使用的含磷洗衣粉与磷肥；工业上用磷酸盐矿石制取的磷单质以及一系列的含磷化合物，金属表面处理过程中产生的磷酸盐废水等。大量含磷化合物的使用与排放严重破坏了磷的自然循环和社会代谢，造成环境污染，其中水圈与生物圈受磷的影响最为明显。

本研究通过系统的分析我市绵远河、石亭江流域水体总磷中环境本底值、工业污染源、生活污染源、畜禽养殖污染源及农业面源污染源等各个方面的来源及其贡献率，为进一步加强两条流域的污染防治和环境监管，改善和提升流域水环境质量提供重要的基础资料。

2 研究方法

2.1 水样的采集

2012年～2013年1月～12月每月月初，德阳市环境监测中心站沿绵远河流域自上游向下游设置7个监测断面，沿石亭江流域自上游向下游设置8个监测断面、3个开发区监测点位。样品采样过程严格按照地表水相关监测技术规范[2]和标准方法[3]进行采集，采集样品的聚乙烯塑料瓶是一次性的，现场采集的水样必须马上用硫酸调pH<2.0(pH试纸验定)保存。采集后水样快速带回实验室并在规定时限内进行分析测定。采样点位见图1。

图1 德阳市绵远河和石亭江监测点位图

2.2 分析方法

严格按照国家标准方法钼酸铵分光光度法（GB11893-89）进行分析[3]。

3 结果与讨论

3.1 绵远河总磷调查

3.1.1 监测断面数据分析

研究监测数据显示从2012年～2013年，总磷断面年均值超标率达到90%以上，数据统计情况见表1。结合历年的数据可以看出，2006年绵远河总磷年均值为0.199mg/L达标之外，其余年份均超标，2008年和2012年绵远河水质已达到Ⅴ类和劣Ⅴ类。2007年～2009年清平和连山断面超标率高达100%，清平最大超标倍数为19.3倍，连山最大超标倍数3.2倍。

表1 绵远河2006-2013年总磷浓度变化情况 单位：mg/L

3.1.22006 -2013年绵远河各断面总磷浓度变化情况

由监测数据表明，自2006年以来，各断面总磷浓度均有不同程度超标情况，各断面年均值变化趋势见图1。

图1 绵远河2006-2013年各断面总磷年均值变化趋势图

绵远河清平属Ⅰ类水域，总磷标准限值为0.02mg/L[4]，虽然2006-2013年均值均超标，但是总磷的浓度变化不大，趋于稳定；八角断面属Ⅳ类水域，总磷浓度变化很不稳定，2007-2009年浓度呈下降趋势，2010年～2011年浓度上升并很稳定，2012年～2013年浓度再次呈现出下降趋势并达标，2013年为历年最低值；东桥断面总磷年均值浓度未出现超标，2006年～2011年浓度值较稳定，2012年由于断面调整取消了东桥断面的监测；黄许和连山断面分别于2011年以前和2012年以前浓度呈现下降趋势，但此之后总磷浓度又再次呈现出上升趋势并处于超标状态，水质达到Ⅳ类水域；历年隆兴总磷的浓度呈现出上升的趋势至2013年浓度下降进入达标状态；2009年～2013年袁家桥总磷变化不稳定，2010年和2011年水质达标，但是12年和13年水质超标处于劣V类。

3.1.2 绵远河各断面总磷的贡献

2006年～2013年，绵远河总磷河流平均值不是很稳定（见图2），2006-2008年呈现出上升趋势，2009年～2013年，除了2012年总磷浓度显著增加，其余年份比较稳定。

2006年～2009年，绵远河连山和八角两个断面的总磷浓度较高，约占整条河流的50%，黄许次之；2010年～2011年，八角和黄许两个断面浓度较高，约占整条河流的60%，其次为连山；2012年，袁家桥断面浓度突然增加，所占百分比加大，也是2012年河流平均值增加的主要原因，隆兴第二，黄许次之，八角断面明显减少；2013年袁家桥的百分比仍然第一，连山第二，黄许次之。

图2 绵远河2006-2013年总磷浓度和各断面总磷贡献百分比分布图

3.2 石亭江总磷监测情况

3.2.1 监测断面及监测频次

2006～2013年德阳市环境监测中心站对石亭江高景观、双盛开发区、新市开发区、马尾河汇合处、金轮、筏子河、天元开发区、大件路下游柳林村、双江桥9个断面开展总磷项目监测，其中绵竹新市、什邡双盛、旌阳区天元监测点为该流域内各开发区废水汇入石亭江总排放口；数据统计情况见表2、表3。

表2 石亭江历年总磷浓度变化情况 单位：mg/L

表3 开发区总排口历年总磷浓度变化情况 单位：mg/L

2.各开发区总排放口执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准，标准限值0.5mg/L。

从表2可以看出，本次研究2006年～2013年石亭江断面总磷水质属于V类，超标情况较为严重。据数据统计，2009年水质处于IV类（见表2），其余年份均处于劣IV类，且2011年河流年均值高达0.845mg/L，超标4.225倍；2011年高景观总磷最大浓度为19.32mg/L，超标96.6倍，2006年～2007年双江桥、红白、高景观连续两年超标率为100%；2006-2008年金轮断面连续三年超标率为100%。

从表3中可以看出，开发区总排口从2008年～2013年总磷浓度均超标，双盛开发区的超标率全为100%，浓度最高为103.5mg/L，超标207倍；2007年～2009年新市开发区连续三年超标率为100%，最高浓度10.295mg/L，超标20.6倍；天元开发区超标情况较好，2008年超标率最高为25%，最大浓度为0.823mg/L，超标1.6倍。

3.2.2 石亭江各断面总磷浓度变化情况

由监测数据表明，石亭江地表水各监测断面自2006年以来呈下降趋势，射马汇合断面2012年～2013年达标，其余均未达到相应地表水环境质量标准要求。各断面年均值变化情况见图4。

从图5中可以看出，天元开发区和新市开发区从2006年以来总磷浓度成下降趋势。2009年以来，天元开发区总磷的超标率已经为0，新市的超标率也在逐渐减低，2012年和2013年超标率已降至5%以下；双盛开发区的总磷浓度高出其它两个开发区很多，并且呈现出上升的趋势。

图4 石亭江历年各断面总磷变化趋势图

图5 石亭江历年各开发区总磷变化趋势图

4 德阳市境内绵远河和石亭江流域水体中总磷来源初探

4.1 农业源

据德阳市环境监测站2011年～2013年不同性质土壤中总磷调查（见表4），绵远河和石亭江流域土壤总磷含量农业化基地＞重金属厂区附近＞林地，磷养分由农田进入水体环境主要是通过径流和淋洗进入[5]。从1950年～1995年间，约有400×106t磷净残留在农田土壤中，其中有3%~20%的比例进入地表水[6]，可推算出农田土壤总磷平衡进入水体环境的磷负荷至少有660t/a。因此，大量重复施用磷肥，是水体中总磷含量的主要来源。

表4 2011年～2013年不同性质土壤样品总磷浓度单位：mg/kg

4.2 工业企业废水

据2011年德阳市环保局总量控制科数据库统计，排入绵远河的工业废水有124家工企业，共排放工业废水2057.277×104t，其中直接排向绵远河的有1586.615×104t，直接排入环境的1137.437×104t。据2012年20家工业企业废水调查中（无磷化工企业），总磷含量为0.147mg/L~2.78mg/L，均值0.695mg/L，超标率为71.8%。104家工业企业的废水经过渠堰排向石亭江，工业废水排放量总计为3134.767×104t，直接排入江河有3123.298×104t。根据2013年对35家工业企业所排的废水进行调查，总磷含量0.131mg/L~3.25mg/L，平均值0.857mg/L，超标率为81.8%。绵远河和石亭江流域调查的工业企业均超污水综合排放标准（GB8978-1996）中一级排放标准（0.5mg/L）。工业废水中的磷源主要来自循环冷却水处理中采用的磷系药剂和金属表面处理过程中产生的磷酸盐废水等。此外，食品加工、发酵、鱼品加工、化肥工业、洗涤剂、金属抛光等工厂的废水也含有大量的磷。工业废水量大、成分复杂、难处理，不易降解和净化，危害性较大。陈荷生[7]等在对太湖流域1998年限期达标的l035家重点企业进行重点抽样调查和与日本JiCA调查团队合作研究太湖水环境后，发现工业点源TP(总磷)排放负荷达污染物总量的55.8%。可见，随着工业的迅速发展，工业废水排放量和工业废水中磷的含量不断增大，导致水质污染日趋严重。

排入绵远河的畜禽养殖有德阳市广东温氏家禽有限公司寿丰种鸡场等59家畜禽养殖户，共排放总磷62.81t；排入石亭江的畜禽养殖企业有96家，共排放总磷108.30t。畜禽养殖场集中排放进入水体的污水，包括饲养圈舍的冲洗水、青贮饲料间的渗漏液、储粪池以及生化塘的污水、肥料返田的畜禽粪便和畜禽养殖场污水污染。美国乔治亚州的研究表明，施用畜禽粪便的土壤磷的渗漏量大于未施用畜禽粪便的土壤，该州地下水和地表水中硝酸和磷酸污染主要是农田过量施用畜禽粪便所致[8]。李荣刚等在江苏太湖地区水污染物排放的研究中发现，磷排放量最高的是畜禽粪尿，在CODcr、TP、TN等污染物中，总磷对水体的污染最严重[9]，因此畜禽养殖是水体中总磷来源之一。

4.3 生活污水

据统计排入绵远河的生活废水共排放总磷135.3t；排入石亭江的生活污水共排放总磷70.53t。磷主要来自人体排泄物以及合成洗涤剂、排入污水处理厂处理的含磷工业废水，含磷洗涤剂是生活污水含磷的重要来源之一。

5 结语

本文研究了2006年～2013年德阳市境内绵远河和石亭江水体中总磷浓度，数据显示，绵远河和石亭江流域总磷超标现象较为严重，总磷超标率高，2012年绵远河和石亭江超标率均为100%，2013年绵远河超标率66.7，石亭江超标率100%。

根据土壤、工业废水、生活污水总磷含量的数据，初步确定德阳市境内绵远河和石亭江水体中总磷来源依次为农业、工业废水和生活污水。

5.1 对策建议

5.1.1 加强工业废水治理

着力整治工业点源污染。工业废水要全部进入污水收集管网。引导企业调整产业产品结构，全面推行清洁生产，实现达标排放。按照“谁污染谁治理”和“三同时”的原则，对未能实现达标排放的企业实施限期治理，对逾期未完成治理实现达标排放的企业依法予以关闭。加强对重点污染排放单位的审核和监管，实施排污口自动化在线监测。大力推进清洁生产和节能减排，提高废水综合利用率，减少水污染物排放量。针对德阳市现有磷化工存在的问题，加大德阳磷化工产业结构调整力度，限制和逐步关停低层次的磷化工产品生产，改进废水处理工艺，增加总磷的去除效率，使总磷达标排放。

5.1.2 推进污染减排将总磷纳入总量控制指标中

由于总磷不在总量控制指标之内，很多企业未对总磷进行监督，例如食品加工、发酵、鱼品加工、化肥工业、洗涤剂、金属抛光等工厂的废水也含有大量磷，但都未进行处理直接排入河流，与生活污水不同的是，工业废水量大、成分复杂、难处理，不易降解和净化，危害性较大，因此建议将总磷纳入总量控制指标之中。

5.1.3 控制面源污染

（1）农业面源污染无法采取集中治理的方法加以解决,但可以根据其污染特点采取针对性的措施减轻其危害。水体富营养化中的农业面源污染可以采用“控源节流”方法进行治理,“控源”即科学合理施肥,也就是平衡农田中的养分,使其输入(化肥、粪肥、种子、降水等)与输出(作物、水土流失等)基本一致,减少营养物质的积累量与流失量。

（2）在畜禽养殖区控制水华和水体富营养化的关键就是减少畜禽废物磷的排放。在畜禽养殖密集地区，粪便中磷对水体污染具有点源污染和非点源污染的双重特征。因此必须根据其特点，采取针对性的管理措施以减少危害，如减少畜禽粪便磷污染；加强畜禽饲养场管理；加强畜禽粪便返田的养分管理；加强畜禽粪便返田的政策扶持。

（3）在生活污水污染源方面限制含磷洗涤剂的使用，用4A沸石等替代品作为新的助洗剂；加强城市污水处理厂和垃圾处理厂的建设，并按照国家基本建设程序进行管理。集中处理城市污水(包括生活污水和工业废水)，建设污水三级处理设施，安装除磷设施，提高磷的去除率等，保证磷达标排放。

5.1.4 将总磷纳入各项环境统计

由于新的地表水水质评价方法增加了总磷项目的考核，现有环境统计方法仅有部分农业源和生活源统计了相关数据，将总磷纳入各项环境统计，有助于更好的掌握总磷来源和排放量，为环境监管提供有力的数据支撑。

5.1.5 有效控制内源性磷的释放

内源性磷主要是底泥中的磷，它在一定条件下可以向水体释放。根据污染情况的不同，可采取如工程性措施、物理化学法、生物法等控制技术减少水体内部磷的富集。

5.1.6 实行断面水质超标资金罚缴制度

按省政府关于在岷江沱江流域试行跨界水质超标资金扣缴制度的要求，市政府将出台具体考核办法，从2012年起全面启动全市重点流域跨界水质超标资金扣缴工作，对各县(市、区)重点小流域考核断面、工业园区废水排放口水质超标的落实资金罚缴制度。目前已经实行一年，绵远河河流水质得到了一定的改善，超标率已经降为66.7%，虽然石亭江超标率没有改变，但是工业排放口的总磷浓度也有所下降。

[1]蔡佑振.环境样品总磷测定方法研究.福建分析测试(综述与进展),2003,(12)3.

[2]HJ/T91-2002,地表水和污水监测技术规范[S].

[3]水和废水监测分析方法编委会.国家环境保护局.水和废水监测分析方法（第四版）（增补版）[M].北京：中国环境科学出版社，2002.12.

[4]GB3838-2002，地表水环境质量标准[S].

[5]杜秋根，小流域汇水区水质保护方案制定方法与实例[M].沈阳:辽宁科技出版社,2004.

[6]ArpenterSR,CaracoNF,CorrellDL,etal.Nonpointpollutionofsurfacewaterswithphosphorusandnitrogen[J].EcologicalApplications,1998,8(3):559-568.

[7]陈荷生．太湖的富营养化及N、P污染的治理[J]．水文水资源，2001，22(3)：17-19．

[8]VervoortRW,RadcliffeDE,CabreraML,etal.Nutrientlossesin surfaceandsubsurfaceflowformpastureappliedpoultrylitterandcompostedpoultrylitter[J].NutrientCyclinginAgroecosystems,1998,50(1-3):287-290.

[9]李荣刚,夏源陵,吴安之,等.江苏太湖地区水污染物及其向水体的排放量[J].湖泊科学，2000，12(2)：147-153.