南盘江（云南段）总磷、氨氮变化趋势分析

林益超，崔祥芬，朱 彬，颜溪鸣，司美艳，黄建洪，杨春艳，邓晓庆

（1.昆明理工大学环境科学与工程学院，云南 昆明 650031；2. 云南省生态环境监测中心，云南 昆明 650034）

0 引言

适量的氮磷不仅能够促进水体中植物和微生物的生长，而且对于保持水环境平衡有着重要的意义[1]。但氮磷过量会造成水体富营养化、水中溶解氧含量降低以及引起“水华”现象等[2]，导致部分藻类暴发性繁殖，水体发黑发臭，使得水生态系统受到破坏，生物多样性减少[3,4]。

南盘江发源于云南省曲靖市沾益县马雄山南麓，其上游为珠江主源[5]，在云南境内全长677 km，流域面积65900 km2，是云南省六大水系之一[6]。流向为由北向西南再转向东北，流经曲靖市、玉溪市、昆明市、红河州、文山州五个州市，最后在曲靖市罗平县三江口处流入广西和贵州境内[7]。流域内有省级重点工业园区包括曲靖煤化工工业园区、宜良工业园区、红塔工业园区、弥勒工业园区等[8]。

根据云南省地表水国控、省控断面常规监测数据，总磷、氨氮是南盘江的突出性污染物。目前，有多名学者对南盘江流域的水质变化趋势进行了较为详细的分析，如张宏[9]分析2006—2017年南盘江上游水质变化趋势，阐明了南盘江污染特征和主要污染物的时空变化；王勇[10]等人对2005—2014年南盘江上段水环境质量及水质变化趋势进行了评价和分析，剖析了造成水体污染的原因并提出相应的治理措施；夏宁宁[11]对南盘江云南省出境断面23年的水质监测数据进行了评价，总结了南盘江水质历年的变化情况。以上研究均是对早年间南盘江水质状况进行分析评价，但是对于南盘江源头至出云南省境的水质变化情况鲜有研究，特别是缺乏近来年南盘江云南段的水质时空分布及变化情况的深入分析研究。

本文依据2014—2021年云南境内南盘江国控省控断面的监测数据，分析评价该流域水质时空变化情况和水环境质量现状，总结了部分断面污染严重的原因，为未来水质预测以及有关部门治理、规划该流域提供参考。

1 材料与方法

1.1 监测概况

研究区域为南盘江源头至出云南省境。研究监测点位为南盘江13个地表水国控、省控监测断面。断面分布图如图1所示。自南盘江源头至出云南省境，由上游至下游依次为：花山水库入口、花山水库出口、天生坝、龚家坝、天生桥、柴石滩、狗街、禄丰村、盘溪大桥、小龙潭水文站、长虹桥、江边桥、设里桥。

图1 南盘江监测点位图

根据云南省地表水水环境功能区划结果，花山水库入口断面2014—2020年目标水质为Ⅰ类、2021年为Ⅱ类，花山水库出口断面2014—2020年目标水质为水质Ⅳ类，2021年为Ⅱ类，天生坝、天生狗街、禄丰村、盘溪大桥、小龙潭水文站、长虹桥6个断面2014—2020年目标水质为水质Ⅳ类，2021年为Ⅲ类，柴石滩、设里桥两个断面目标水质为Ⅲ类，江边桥断面目标水质为Ⅳ类。

1.2 监测数据与来源

数据来源于云南省生态环境监测中心数据库中2014年1月—2021年12月每月1次的常规监测数据，监测指标为《GB 3838-2002地表水环境质量标准》表1的24项指标，监测单位为云南省生态环境厅驻昆明市、曲靖市、玉溪市、红河州生态环境监测站。样品采集、保存、运输、质量保证和控制按照HJ 493-2009水质采样样品的保存和管理技术规定、HJ/T 91-2002地表水和污水监测技术规范、GB 3838-2002地表水环境质量标准要求进行。采集后的水样按照规范保存、运输至实验室内测定。根据南盘江的主要污染物，选取总磷、氨氮两个指标作为主要分析研究对象，总磷测定采用GB 11893-89钼酸铵分光光度法、氨氮测定采用HJ 535-2009纳氏试剂分光光度法。

表1 水质评价体系

1.3 评价标准方法

评价方法采用单因子水质对比评价法和河流断面水质评价法[7-9]，应用Excel对数据预处理后用Origin2020、ArcGIS10.6进行做图分析，以年平均值为代表评价流域总体污染状况。水质状况分级见表1。

2 结果与分析

2.1 南盘江（云南段）水环境现状分析

如图2所示，2021年狗街监测断面总磷浓度变化较大，2月份达到了0.58 mg/L，随后逐渐下降，降低后的浓度仍保持在高于0.2 mg/L的水平。花山水库入口、花山水库出口、设里桥3个监测断面总磷含量稳定且均低于0.07 mg/L，其余监测断面含量在0.1~0.4 mg/L波动。狗街断面和天生桥断面的氨氮浓度变化幅度较大，其中狗街断面在1月份浓度最高（0.56 mg/L），天生桥断面在6月份浓度达到最高（0.57 mg/L），两断面的最低浓度均低于0.05 mg/L。花山水库出口、设里桥、盘溪大桥、江边桥、禄丰村5个断面氨氮浓度低于1 mg/L，其余各断面在0.02~0.35 mg/L波动。可能是由于初期雨水的原因，绝大多数断面在4—6月时总磷、氨氮浓度均呈现上升的趋势。通过比较各断面总磷和氨氮的浓度变化情况，可以得出狗街断面在2021年中污染较突出。对比地表水环境质量标准可知，2021年各断面主要污染项目为总磷。

图2 2021年1—12月总磷、氨氮浓度变化情况

2.2 南盘江（云南段）水质趋势分析

由表2可知，云南境内南盘江流域2014—2021年监测断面水体类别以Ⅰ~Ⅲ类水质为主，占统计断面数的53.8%~61.5%；其次是Ⅳ类水质，占统计断面的23.1%~38.5%。龚家坝断面污染严重，2014—2020年断面水质类别均为劣Ⅴ类。狗街断面在2020—2021年污染较严重，水质类别均为劣Ⅴ类。2019年盘溪大桥断面受到一定的污染，水质类别Ⅴ类。

表2 2014—2021云南境内南盘江流域水质状况 （%）

2.3 南盘江（云南段）总磷、氨氮浓度空间分布特征

由图3可知，南盘江（云南段）花山水库入口至天生坝断面总磷浓度低，龚家坝断面、狗街断面、盘溪大桥断面、小龙潭水文站断面、长虹桥断面、江边桥断面浓度高。龚家坝断面氨氮浓度最高、狗街断面次之。总磷、氨氮在设里桥出境断面浓度低。

图3 总磷、氨氮浓度空间分布

2.4 南盘江（云南段）总磷、氨氮浓度时间分布特征

2.4.1 总磷浓度时间分布

根据南盘江总磷的空间分布特点，选取分析龚家坝、狗街、盘溪大桥、小龙潭水文站、长虹桥、江边桥6个断面总磷的时间分布变化情况，结果如图4所示。龚家坝断面总磷平均浓度为所有断面中最高，达到了0.56 mg/L，浓度变化呈现高低交替的规律，浓度峰值出现在枯水期和平水期，在2014年5月出现极大值2.01 mg/L，之后年份浓度稳定在0.5 mg/L。这是由于龚家坝断面为曲靖主城区下游，紧邻曲靖市南片区污水处理厂总排口，水质受到污水处理厂影响较大，丰水期由于上游来水较大，水质改善明显。狗街断面总磷浓度2014—2019年稳定在0.2 mg/L，2020年1月和2021年1月出现两次浓度峰值，均为平水期，之后逐渐下降到稳定状态。盘溪大桥断面总磷浓度2018年5月和2019年1月出现两次浓度峰值，其余月份浓度稳定在0.15 mg/L。小龙潭水文站、长虹桥断面总磷浓度波动较大，2016年后浓度出现缓慢上升的趋势。江边桥断面总磷浓度呈现高低交替的明显趋势，浓度峰值出现在枯水期和丰水期。整体上，所有断面总磷浓度年际变化呈稳定状态，浓度峰值均与水期相关。

2.4.2 氨氮浓度时间分布

根据南盘江氨氮的空间分布特点，选取分析龚家坝断面氨氮的实际变化情况。如图5所示，龚家坝断面氨氮浓度稳定在2.00 mg/L左右，2018年时出现两次浓度峰值，分别是在平水期和枯水期。整体上看该断面氨氮浓度年际变化呈现稳定状态，峰值均与水期相关。

图5 氨氮浓度时间分布

3 讨论

在所有断面中，花山水库入口和花山水库出口断面属源头水保护区，保护力度较大，沿途植被覆盖率高，水质污染较小[12]。但上游两岸农业人口增加，生活污水、农业面源污染导致水库氨氮含量呈逐渐上升的趋势，也是2015—2017年花山水库入口断面水质类别未达标的主要原因。

天生坝、天生桥断面虽然水质类别达到目标水质要求，但流域中总磷、氨氮、BOD5较其他污染物含量突出[10]，主要原因是早年间受所在地农业生产、生活污水以及工业园区的影响[9]，特别是化工、焦化厂等。不过由于近年来曲靖市城市污水处理能力的提高以及相关企业的关停，天生坝、天生桥断面的水质均达到目标水质标准。

龚家坝断面纵贯曲靖市麒麟区南北，流域内居住人口较多，生活污水以及农业生产污水导致该断面污染严重，总磷、氨氮含量突出。狗街断面流域内污水收集系统建设整体滞后，宜良县第二污水处理厂服务范围内仅部分新建小区有管网覆盖，大部分区域仍然为管网空白区，城区的主要支流西河仅部分河段建设有截污管网，污水直排现象突出。沿河乡村基本无管网收集生活污水，主要依托沟渠等进行收集和排放，农村生活污水大多是直排进入沟渠随径流入河。流域内部分区域存在无序养殖，散养畜禽粪便资源化利用普遍偏低，部分畜禽粪便随雨水冲刷和径流携带进入河流，农业化肥的流失，还有涉磷企业的渣场等雨水冲刷，对水体产生污染，也是该断面2020—2021年水质类别不达标的主要原因。

综上分析，在所选择的13个断面中，花山水库出口断面水质最好，花山水库入口断面自2017年后均达到目标水质Ⅰ类标准。天生坝、天生桥、柴石滩、禄丰村、盘溪大桥、小龙潭水文站、长虹桥、江边桥、设里桥9个断面各年间均达到目标水质类别。龚家坝断面水质最差，狗街断面的水质次之且近年来污染呈现逐渐加重的趋势。总磷、氨氮是造成该流域污染的主要因素。

针对南盘江（云南段）中段总磷超标的问题，建议分段排查原因，有针对性地制定治理措施。建议：①开展南盘江干流河道综合整治工作，提升河道防洪能力，改善河道生态景观，清理河道垃圾和水葫芦，同步实施干流河道截污及其他相关配套项目，收集污水就近进入污水处理厂，缓解南盘江水污染状况，有效改善南盘江水体和当地人居环境。②全面推进城镇污水收集管网建设，污水处理厂提标改造；新建、扩建工业园区污水处理厂，并配套建设污水收集管网。③妥善处理好污染治理与农业生产、农民增收的关系，坚持资源节约、清洁生产的原则，重点在南盘江干流河道周边实施农村生物质能源与农业有机废弃物资源化利用项目，实施秸秆还田、秸秆饲料化利用。推广测土配方施肥、水肥一体化、农作物病虫害绿色防控技术，继续推进农膜残留监测和农膜回收工作，减少农业生产面源污染负荷入河量。加强流域禁养区养殖情况的监管。④制定上游水库、水电站下泄生态流量方案保障河道生态流量。⑤持续加强对已有尾矿库的监督管理和磷石膏综合利用工作[13]。

4 结论

（1）南盘江（云南段）花山水库入口至天生坝断面总磷浓度低，龚家坝、狗街、盘溪大桥、小龙潭水文站、长虹桥、设里桥断面总磷浓度高，在设里桥出境断面低的空间分布呈现前后段低、中间高，特别是龚家坝、狗街高的特点；氨氮仅龚家坝断面浓度高，其他断面均能达到Ⅲ类标准。

（2）2014年1—12月龚家坝总磷呈现稳中略有下降的趋势，丰水期浓度显著低于枯水期、平水期，狗街断面总磷呈现上升趋势，水期显著影响浓度峰值。

（3）龚家坝断面位于曲靖市城区下游，流域内居住人口较多，生活污水以及农业生产污水导致该断面污染严重，总磷、氨氮含量突出。狗街断面超标主要原因为农村生活污水收集率低，直排河道；农业化肥、畜禽粪便随雨水冲刷进入河道导致总磷超标。