2006年~2013年德陽市綿遠河和石亭江流域水體中總磷污染狀況及其來源初探

王玉林 王春艷

（德陽市環境監測中心站 四川德陽 618000）

1 前言

人類活動導致的水體富營養化現象是當今世界水污染治理的難題，并已成為全球最重要的環境問題之一。水體富營養化不但直接危害漁業和水資源的利用，嚴重地影響工農業生產的可持續發展，且加速水體淤積，使江河湖泊蓄水能力下降,導致洪澇災害。因水體富營養化主要由水體中N、P濃度增加所致，所以人們把注意力放在控制營養物質的來源上，特別是點源污染，采用對重污染企業進行徹底整治和城市污水集中處理等方法，這些措施有效地降低了水體營養物質的負荷量，但水質狀況并未因此而得到明顯改善。

磷是湖泊藍藻水華暴發常見的限制性營養鹽，研究湖泊磷的生物地球化學循環行為對揭示湖泊富營養化發生機制、治理藍藻水華具有重要意義[1]。水中總磷是評價水體受污染程度的重要指標之一，在水質理化檢測指標中，總磷是重要檢測項目之一。磷是生物體不可缺少的元素之一，磷元素的豐缺、環境的優劣將直接影響包括人在內的一切生物的生長發育。生活中，磷的存在形式多種多樣，最常見的如人們大量使用的含磷洗衣粉與磷肥；工業上用磷酸鹽礦石制取的磷單質以及一系列的含磷化合物，金屬表面處理過程中產生的磷酸鹽廢水等。大量含磷化合物的使用與排放嚴重破壞了磷的自然循環和社會代謝，造成環境污染，其中水圈與生物圈受磷的影響最為明顯。

本研究通過系統的分析我市綿遠河、石亭江流域水體總磷中環境本底值、工業污染源、生活污染源、畜禽養殖污染源及農業面源污染源等各個方面的來源及其貢獻率，為進一步加強兩條流域的污染防治和環境監管，改善和提升流域水環境質量提供重要的基礎資料。

2 研究方法

2.1 水樣的采集

2012年～2013年1月～12月每月月初，德陽市環境監測中心站沿綿遠河流域自上游向下游設置7個監測斷面，沿石亭江流域自上游向下游設置8個監測斷面、3個開發區監測點位。樣品采樣過程嚴格按照地表水相關監測技術規范[2]和標準方法[3]進行采集，采集樣品的聚乙烯塑料瓶是一次性的，現場采集的水樣必須馬上用硫酸調pH<2.0(pH試紙驗定)保存。采集后水樣快速帶回實驗室并在規定時限內進行分析測定。采樣點位見圖1。

圖1 德陽市綿遠河和石亭江監測點位圖

2.2 分析方法

嚴格按照國家標準方法鉬酸銨分光光度法（GB11893-89）進行分析[3]。

3 結果與討論

3.1 綿遠河總磷調查

3.1.1 監測斷面數據分析

研究監測數據顯示從2012年～2013年，總磷斷面年均值超標率達到90%以上，數據統計情況見表1。結合歷年的數據可以看出，2006年綿遠河總磷年均值為0.199mg/L達標之外，其余年份均超標，2008年和2012年綿遠河水質已達到Ⅴ類和劣Ⅴ類。2007年～2009年清平和連山斷面超標率高達100%，清平最大超標倍數為19.3倍，連山最大超標倍數3.2倍。

表1 綿遠河2006-2013年總磷濃度變化情況 單位：mg/L

3.1.22006 -2013年綿遠河各斷面總磷濃度變化情況

由監測數據表明，自2006年以來，各斷面總磷濃度均有不同程度超標情況，各斷面年均值變化趨勢見圖1。

圖1 綿遠河2006-2013年各斷面總磷年均值變化趨勢圖

綿遠河清平屬Ⅰ類水域，總磷標準限值為0.02mg/L[4]，雖然2006-2013年均值均超標，但是總磷的濃度變化不大，趨于穩定；八角斷面屬Ⅳ類水域，總磷濃度變化很不穩定，2007-2009年濃度呈下降趨勢，2010年～2011年濃度上升并很穩定，2012年～2013年濃度再次呈現出下降趨勢并達標，2013年為歷年最低值；東橋斷面總磷年均值濃度未出現超標，2006年～2011年濃度值較穩定，2012年由于斷面調整取消了東橋斷面的監測；黃許和連山斷面分別于2011年以前和2012年以前濃度呈現下降趨勢，但此之后總磷濃度又再次呈現出上升趨勢并處于超標狀態，水質達到Ⅳ類水域；歷年隆興總磷的濃度呈現出上升的趨勢至2013年濃度下降進入達標狀態；2009年～2013年袁家橋總磷變化不穩定，2010年和2011年水質達標，但是12年和13年水質超標處于劣V類。

3.1.2 綿遠河各斷面總磷的貢獻

2006年～2013年，綿遠河總磷河流平均值不是很穩定（見圖2），2006-2008年呈現出上升趨勢，2009年～2013年，除了2012年總磷濃度顯著增加，其余年份比較穩定。

2006年～2009年，綿遠河連山和八角兩個斷面的總磷濃度較高，約占整條河流的50%，黃許次之；2010年～2011年，八角和黃許兩個斷面濃度較高，約占整條河流的60%，其次為連山；2012年，袁家橋斷面濃度突然增加，所占百分比加大，也是2012年河流平均值增加的主要原因，隆興第二，黃許次之，八角斷面明顯減少；2013年袁家橋的百分比仍然第一，連山第二，黃許次之。

圖2 綿遠河2006-2013年總磷濃度和各斷面總磷貢獻百分比分布圖

3.2 石亭江總磷監測情況

3.2.1 監測斷面及監測頻次

2006～2013年德陽市環境監測中心站對石亭江高景觀、雙盛開發區、新市開發區、馬尾河匯合處、金輪、筏子河、天元開發區、大件路下游柳林村、雙江橋9個斷面開展總磷項目監測，其中綿竹新市、什邡雙盛、旌陽區天元監測點為該流域內各開發區廢水匯入石亭江總排放口；數據統計情況見表2、表3。

表2 石亭江歷年總磷濃度變化情況 單位：mg/L

表3 開發區總排口歷年總磷濃度變化情況 單位：mg/L

2.各開發區總排放口執行《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準，標準限值0.5mg/L。

從表2可以看出，本次研究2006年～2013年石亭江斷面總磷水質屬于V類，超標情況較為嚴重。據數據統計，2009年水質處于IV類（見表2），其余年份均處于劣IV類，且2011年河流年均值高達0.845mg/L，超標4.225倍；2011年高景觀總磷最大濃度為19.32mg/L，超標96.6倍，2006年～2007年雙江橋、紅白、高景觀連續兩年超標率為100%；2006-2008年金輪斷面連續三年超標率為100%。

從表3中可以看出，開發區總排口從2008年～2013年總磷濃度均超標，雙盛開發區的超標率全為100%，濃度最高為103.5mg/L，超標207倍；2007年～2009年新市開發區連續三年超標率為100%，最高濃度10.295mg/L，超標20.6倍；天元開發區超標情況較好，2008年超標率最高為25%，最大濃度為0.823mg/L，超標1.6倍。

3.2.2 石亭江各斷面總磷濃度變化情況

由監測數據表明，石亭江地表水各監測斷面自2006年以來呈下降趨勢，射馬匯合斷面2012年～2013年達標，其余均未達到相應地表水環境質量標準要求。各斷面年均值變化情況見圖4。

從圖5中可以看出，天元開發區和新市開發區從2006年以來總磷濃度成下降趨勢。2009年以來，天元開發區總磷的超標率已經為0，新市的超標率也在逐漸減低，2012年和2013年超標率已降至5%以下；雙盛開發區的總磷濃度高出其它兩個開發區很多，并且呈現出上升的趨勢。

圖4 石亭江歷年各斷面總磷變化趨勢圖

圖5 石亭江歷年各開發區總磷變化趨勢圖

4 德陽市境內綿遠河和石亭江流域水體中總磷來源初探

4.1 農業源

據德陽市環境監測站2011年～2013年不同性質土壤中總磷調查（見表4），綿遠河和石亭江流域土壤總磷含量農業化基地＞重金屬廠區附近＞林地，磷養分由農田進入水體環境主要是通過徑流和淋洗進入[5]。從1950年～1995年間，約有400×106t磷凈殘留在農田土壤中，其中有3%~20%的比例進入地表水[6]，可推算出農田土壤總磷平衡進入水體環境的磷負荷至少有660t/a。因此，大量重復施用磷肥，是水體中總磷含量的主要來源。

表4 2011年～2013年不同性質土壤樣品總磷濃度單位：mg/kg

4.2 工業企業廢水

據2011年德陽市環保局總量控制科數據庫統計，排入綿遠河的工業廢水有124家工企業，共排放工業廢水2057.277×104t，其中直接排向綿遠河的有1586.615×104t，直接排入環境的1137.437×104t。據2012年20家工業企業廢水調查中（無磷化工企業），總磷含量為0.147mg/L~2.78mg/L，均值0.695mg/L，超標率為71.8%。104家工業企業的廢水經過渠堰排向石亭江，工業廢水排放量總計為3134.767×104t，直接排入江河有3123.298×104t。根據2013年對35家工業企業所排的廢水進行調查，總磷含量0.131mg/L~3.25mg/L，平均值0.857mg/L，超標率為81.8%。綿遠河和石亭江流域調查的工業企業均超污水綜合排放標準（GB8978-1996）中一級排放標準（0.5mg/L）。工業廢水中的磷源主要來自循環冷卻水處理中采用的磷系藥劑和金屬表面處理過程中產生的磷酸鹽廢水等。此外，食品加工、發酵、魚品加工、化肥工業、洗滌劑、金屬拋光等工廠的廢水也含有大量的磷。工業廢水量大、成分復雜、難處理，不易降解和凈化，危害性較大。陳荷生[7]等在對太湖流域1998年限期達標的l035家重點企業進行重點抽樣調查和與日本JiCA調查團隊合作研究太湖水環境后，發現工業點源TP(總磷)排放負荷達污染物總量的55.8%。可見，隨著工業的迅速發展，工業廢水排放量和工業廢水中磷的含量不斷增大，導致水質污染日趨嚴重。

排入綿遠河的畜禽養殖有德陽市廣東溫氏家禽有限公司壽豐種雞場等59家畜禽養殖戶，共排放總磷62.81t；排入石亭江的畜禽養殖企業有96家，共排放總磷108.30t。畜禽養殖場集中排放進入水體的污水，包括飼養圈舍的沖洗水、青貯飼料間的滲漏液、儲糞池以及生化塘的污水、肥料返田的畜禽糞便和畜禽養殖場污水污染。美國喬治亞州的研究表明，施用畜禽糞便的土壤磷的滲漏量大于未施用畜禽糞便的土壤，該州地下水和地表水中硝酸和磷酸污染主要是農田過量施用畜禽糞便所致[8]。李榮剛等在江蘇太湖地區水污染物排放的研究中發現，磷排放量最高的是畜禽糞尿，在CODcr、TP、TN等污染物中，總磷對水體的污染最嚴重[9]，因此畜禽養殖是水體中總磷來源之一。

4.3 生活污水

據統計排入綿遠河的生活廢水共排放總磷135.3t；排入石亭江的生活污水共排放總磷70.53t。磷主要來自人體排泄物以及合成洗滌劑、排入污水處理廠處理的含磷工業廢水，含磷洗滌劑是生活污水含磷的重要來源之一。

5 結語

本文研究了2006年～2013年德陽市境內綿遠河和石亭江水體中總磷濃度，數據顯示，綿遠河和石亭江流域總磷超標現象較為嚴重，總磷超標率高，2012年綿遠河和石亭江超標率均為100%，2013年綿遠河超標率66.7，石亭江超標率100%。

根據土壤、工業廢水、生活污水總磷含量的數據，初步確定德陽市境內綿遠河和石亭江水體中總磷來源依次為農業、工業廢水和生活污水。

5.1 對策建議

5.1.1 加強工業廢水治理

著力整治工業點源污染。工業廢水要全部進入污水收集管網。引導企業調整產業產品結構，全面推行清潔生產，實現達標排放。按照“誰污染誰治理”和“三同時”的原則，對未能實現達標排放的企業實施限期治理，對逾期未完成治理實現達標排放的企業依法予以關閉。加強對重點污染排放單位的審核和監管，實施排污口自動化在線監測。大力推進清潔生產和節能減排，提高廢水綜合利用率，減少水污染物排放量。針對德陽市現有磷化工存在的問題，加大德陽磷化工產業結構調整力度，限制和逐步關停低層次的磷化工產品生產，改進廢水處理工藝，增加總磷的去除效率，使總磷達標排放。

5.1.2 推進污染減排將總磷納入總量控制指標中

由于總磷不在總量控制指標之內，很多企業未對總磷進行監督，例如食品加工、發酵、魚品加工、化肥工業、洗滌劑、金屬拋光等工廠的廢水也含有大量磷，但都未進行處理直接排入河流，與生活污水不同的是，工業廢水量大、成分復雜、難處理，不易降解和凈化，危害性較大，因此建議將總磷納入總量控制指標之中。

5.1.3 控制面源污染

（1）農業面源污染無法采取集中治理的方法加以解決,但可以根據其污染特點采取針對性的措施減輕其危害。水體富營養化中的農業面源污染可以采用“控源節流”方法進行治理,“控源”即科學合理施肥,也就是平衡農田中的養分,使其輸入(化肥、糞肥、種子、降水等)與輸出(作物、水土流失等)基本一致,減少營養物質的積累量與流失量。

（2）在畜禽養殖區控制水華和水體富營養化的關鍵就是減少畜禽廢物磷的排放。在畜禽養殖密集地區，糞便中磷對水體污染具有點源污染和非點源污染的雙重特征。因此必須根據其特點，采取針對性的管理措施以減少危害，如減少畜禽糞便磷污染；加強畜禽飼養場管理；加強畜禽糞便返田的養分管理；加強畜禽糞便返田的政策扶持。

（3）在生活污水污染源方面限制含磷洗滌劑的使用，用4A沸石等替代品作為新的助洗劑；加強城市污水處理廠和垃圾處理廠的建設，并按照國家基本建設程序進行管理。集中處理城市污水(包括生活污水和工業廢水)，建設污水三級處理設施，安裝除磷設施，提高磷的去除率等，保證磷達標排放。

5.1.4 將總磷納入各項環境統計

由于新的地表水水質評價方法增加了總磷項目的考核，現有環境統計方法僅有部分農業源和生活源統計了相關數據，將總磷納入各項環境統計，有助于更好的掌握總磷來源和排放量，為環境監管提供有力的數據支撐。

5.1.5 有效控制內源性磷的釋放

內源性磷主要是底泥中的磷，它在一定條件下可以向水體釋放。根據污染情況的不同，可采取如工程性措施、物理化學法、生物法等控制技術減少水體內部磷的富集。

5.1.6 實行斷面水質超標資金罰繳制度

按省政府關于在岷江沱江流域試行跨界水質超標資金扣繳制度的要求，市政府將出臺具體考核辦法，從2012年起全面啟動全市重點流域跨界水質超標資金扣繳工作，對各縣(市、區)重點小流域考核斷面、工業園區廢水排放口水質超標的落實資金罰繳制度。目前已經實行一年，綿遠河河流水質得到了一定的改善，超標率已經降為66.7%，雖然石亭江超標率沒有改變，但是工業排放口的總磷濃度也有所下降。

[1]蔡佑振.環境樣品總磷測定方法研究.福建分析測試(綜述與進展),2003,(12)3.

[2]HJ/T91-2002,地表水和污水監測技術規范[S].

[3]水和廢水監測分析方法編委會.國家環境保護局.水和廢水監測分析方法（第四版）（增補版）[M].北京：中國環境科學出版社，2002.12.

[4]GB3838-2002，地表水環境質量標準[S].

[5]杜秋根，小流域匯水區水質保護方案制定方法與實例[M].沈陽:遼寧科技出版社,2004.

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

[7]陳荷生．太湖的富營養化及N、P污染的治理[J]．水文水資源，2001，22(3)：17-19．

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

[9]李榮剛,夏源陵,吳安之,等.江蘇太湖地區水污染物及其向水體的排放量[J].湖泊科學，2000，12(2)：147-153.