河流水體非點源總磷污染來源研究進展

王玲玲 謝文理 章文斌

摘 要：近年來，隨著技術的進步和重視程度的提高，河流水體總磷污染的情況已經得到有效的控制，但是河流水體非點源總磷污染已逐漸被公認為水環境治理中的重大難題，由此形成的河流水體富營養化造成了非常嚴重的生態環境問題。因此，開展河流水體非點源總磷污染來源的研究，對于河流水環境的綜合治理和環境保護有著重要的理論價值和實踐意義。該文主要闡述了對河流水體非點源總磷污染來源的研究進展，并在此基礎上分析探討控制措施，為相應的治理決策提供參考。

關鍵詞：河流;總磷;非點源污染;研究進展

中圖分類號 X524 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）09-0148-03

我國水環境污染整體形勢嚴峻，其中，河流水體的富營養化問題尤為突出，給采水、蓄水、用水等帶來多方面的嚴重隱患。磷元素是各種生物體生長發育必需的非金屬礦物元素，是生物體最主要的營養鹽之一。河流水體中總磷的代謝是一個動態平衡的過程，一旦平衡被打破，總磷含量過高會導致藻類及其他浮游生物的過度生長和繁殖，使水中溶解氧急劇下降，進而造成河流水體水質惡化黑臭，俗稱水體富營養化，這是水環境治理中公認的一大難題[1]。水環境污染按照污染來源形式可分為2種，一種是有固定排放源的叫作點源污染，一種是沒有固定排放源的叫作非點源污染。點源污染多為工業廢水和城市生活污水從固定的排放口集中匯入水體。非點源污染是相對點源污染而言，指污染物來源非特定，在降水、降雪等的沖刷作用下，通過各種地表徑流、地下水等過程而匯入受納水體并引起水體的富營養化等其他形式的污染過程的概念。例如農業生產中施用的化肥和農藥，經雨水沖刷流入水體而造成農業類的非點源污染;又如城市交通中，汽車輪胎磨損、尾氣排放等產生的各類污染物，隨降水等過程沉降后，伴隨地面徑流，匯入城市排水系統而進入水體造成污染。非點源污染由于其來源更為廣泛和隨機，因此又被稱為面源污染。與點源污染相比，非點源污染來源分散、多樣，污染邊界和污染位置難以判斷和識別，污染來源隨機、原因復雜，潛伏期長，因而防治非常困難。自20世紀60年代以來，隨著技術的進步和重視程度的加大，河流水體點源總磷污染情況已經得到有效控制。根據相關調查研究統計表明，隨著現代工農業迅速發展，非點源總磷污染已經成為了河流水體環境污染的最主要原因之一，嚴重威脅到了河流水體的生態健康[2]。為此，筆者闡述了對河流水體非點源總磷污染來源分析的研究進展，并在此基礎上分析探討控制措施，以對相應的治理決策提供建議。

1 河流水體非點源總磷污染現狀

總磷是水質富營養化的最重要污染指標之一，如果河流水體中總磷含量過高，會導致河流水體的富營養化等一系列嚴重的水環境問題。從我國近年來發布的地表水污染數據分析來看，我國普遍存在地表水總磷指標超標的問題。根據《2019年中國生態環境狀況公報》顯示，總磷已經成為主要地表水體三大重污染指標之一。大量施用的磷肥未經植物吸收而直接流失進入河流水體中，導致水生態系統生物多樣性被破壞和水體嚴重富營養化等一系列水體生態環境污染問題的主要原因是農業生產中磷肥施用的管理方式粗放等，許多農村地區的磷肥利用效率普遍較低。河流非點源總磷污染區域分布廣泛，最主要集中在水土流失較為嚴重的農業生產生活區。土壤遭受侵蝕后，化肥、農藥等的大量投入和管理不善以及農村畜禽養殖排污使河流水體的非點源總磷污染問題日益嚴重，非點源污染已成為河流水質惡化的最主要原因之一。

河流水體總磷非點源污染按其來源的類型主要可以分為農業污染、工業污染與生活污染。農業污染主要是指農作物耕作時施用的化肥與農藥等很大部分未經植物吸收而是隨著降水等地表徑流匯入河流或滲到地下水層，造成河流水體大面積總磷污染，所以農業污染所貢獻的比例最大。工業污染主要與當地的工業發展水平和產業結構密切相關，在傳統制造業發達的地區，未經合格處理的超標廢水污水直接排入江河，使得大面積水域遭受污染。生活污染來源的表現形式則主要為人們的日常生產生活污水以及生活垃圾等，隨著垃圾分類等措施的出臺，生活污染貢獻顯著降低[3]。

2 河流水體非點源總磷污染來源研究進展

2.1 非點源總磷污染來源模型研究 河流水體非點源總磷污染模型分析是非點源污染來源分析研究的最重要方法之一。非點源總磷污染模型屬于數學模型范疇，是一種確定性模型，基本流程是在建立的模型中輸入已知的參數設定好運行條件可以得到模擬得出的確定輸出結果。確定性模型按照運算原理又可以分為經驗統計模型和機理運算模型2種類型，經驗性統計模型是通過經驗參數識別非點源污染區域水土的利用類型和總磷污染的總負荷，然后建立非點源總磷污染的總負荷與區域水土利用類型以及降水、降雪包括徑流之間的關聯。機理運算模型則充分考慮非點源總磷污染的物理化學變化過程和遷移轉化的運行機制，模型運算機理更為復雜，可以用來計算長時間內連續的污染負荷時空演化情況[4]。

我國的河流水體非點源總磷污染來源分析模型研究起步于20世紀80年代，從對水體富營養化問題的調查分析開始，河流水體非點源總磷污染來源分析模型研究逐漸展開，根據研究區域實際情況引入適用的模型本地化并對其進行了大量計算優化。隨著國外非點源總磷污染模型的迅速發展，我國也在自主構建基于河流水體非點源總磷污染物理化學變化過程的各種機理運算模型。在非點源污染模型與GPS、RS、GIS等技術結合后，河流水體非點源總磷污染負荷估算及其特征研究成為了未來新的發展方向。目前我國河流非點源總磷污染來源分析的研究模型還存在一些不足，由于非點源污染具有復雜性、隨機性、不確定性等特點，學者們對總磷污染物的遷移轉化機制和在水體總污染負荷中所占的比重等方面還需要進行進一步的研究完善[5]。

2.2 非點源總磷污染來源特征研究 對于河流非點源總磷污染特征研究來源分析主要著手點為非點源污染情況時空分布特征以及非點源污染的主要影響因素等方面，進而分析可能的來源。以常州市內河武進港非點源總磷污染特征研究和來源分析為例，武進港是太湖流域常州境內最重要的支流之一，地處常州市郊東南部，是匯入太湖北部竺山灣的最主要骨干河道之一，對竺山灣的水體產生重要影響。武進港上共設有洛陽橋、中天鋼鐵、戴溪橋、慈瀆橋、姚巷橋和周橋等6個例行水質監測斷面，采樣頻率為每月1次。采樣、分析方法分別嚴格遵守《地表水和污水監測技術規范》（HJ/T 91-2002）和《水和廢水監測分析方法》（第四版）的要求。2013—2018年武進港水質總磷指標監測數據表明，武進港總磷濃度水平在空間上表現為從上游到下游沿程遞減，在年度跨度上總體呈現遞減趨勢，年內分布則表現為每年豐水期明顯低于平枯水期。分析表明，武進港上游區域工業發達，土地開發利用強度較大，水土流失嚴重，總磷污染負荷較高;中下游區域則以農業用地為主，水體自凈能力相對較強，總磷濃度較低。根據污染指標監測數據和區域相關統計年鑒資料進行綜合研究表明，武進港河流中總磷污染情況受流域內生產及生活污染的影響較為明顯。工業和農業污染是流域內總磷污染的主要來源，一方面應通過積極的產業升級淘汰落后的生產工藝，尋找綠色高效低污染的工業替代品;另一方面則應該對企業污水處理設施加強監管，進一步加大違法偷排的處罰力度，可以有效減少企業超標排放[6]。

3 河流水體非點源總磷污染控制的對策建議

3.1 控制總磷輸入 河流水體磷污染的總量控制應當建立在科學考慮各流域的的自然特征，弄清總磷在環境中的擴散、遷移、轉移和自凈規律的基礎上，計算出環境容量，并綜合分析該區域內的總磷污染源，通過建立一定的數學模型，計算出每個源的污染分擔率和相應的總磷允許排放總量，求得最優方案。河流水體非點源總磷污染的主要來源分布是農業污染、工業污染與生活污染，要做到總量控制就必須重點關注。農業污染方面應當通過減少磷肥的施用量，尋找提高作物對土壤中磷的利用率的方法。工業污染方面主要是含磷廢水必須進行處理達到合格標準之后才能進行排放。生活污染方面則應當盡量使用不含磷的洗滌劑，使用可循環回收的生活物品，推廣垃圾分類，減少生活垃圾入河。針對流域總磷污染特征，實施多措并舉，切實減少總磷入河輸入量。重點強化磷礦采選管理，加強磷化工和磷石膏庫為主的工業污染管控，提升城鎮生活污水收集和除磷水平;加強畜禽養殖廢物綜合治理和農業面源污染的管控;完善總磷環境標準體系，從而提高磷污染總量控制的環境監管效率。

3.2 優化耕作方式 相關研究表明，當流域內水田面積占農用地總面積的比例超過50%時，磷元素的綜合利用率能顯著提升，能有效減少磷元素流失。因此，合理提高河流區域內水田面積的比例，有利于提高磷元素的綜合利用效率，減少流域內污染負荷。同時，適時開展輪耕、休漁等耕作方式，讓水土恢復自然的自凈能力，可以有效減少區域內總磷負荷，提升水資源自凈能力，降低水體富營養化的概率。

3.3 治理殘留總磷 對于土壤中的遺留磷污染治理，可以采用生物治理的措施來提高生物利用度和綜合利用遺留土壤磷庫，進而削弱河流水體非點源總磷污染。由于河流區域的土壤、地表水尤其是地下水中日積月累留存了較多的磷污染，從而導致地下徑流對于河流水體非點源總磷污染產生持續貢獻，因此河流總磷污染的治理還應重點關注相關區域內土壤和地下水遺留磷元素的處理問題。

4 結語

綜上所述，河流水體非點源總磷污染的治理與控制任重而道遠，還需要不斷研究探索與完善，對其治理必須結合多方力量，治理方案必須綜合嚴格而科學，采取多種科學手段嚴防嚴控、有效治理，保護好來之不易的青山綠水。

參考文獻

[1]李玉平.南漪湖水質總磷超標成因及達標治理建議[J].安徽農學通報，2020，26（04）：137-138.

[2]黃德鋒，路建恒，李賀.基于SWMM的宿遷市非點源污染負荷模擬計算[J].安徽農學通報，2015，21（15）：100-104.

[3]劉鵬，楊昆，彭雙云，等.基于SWAT的滇池流域農業非點源污染空間分布特征研究[J].安徽農學通報，2016，22（24）：81-82，135.

[4]王天培.國內外遙感技術在非點源污染模擬中的應用[J].安徽農業科學，2011，39（21）：12771-12773.

[5]涂俊，何國富，施閩濤.基于GIS對河流型水源保護區非點源污染的調查及對策研究[J].安徽農業科學，2014，42（4）：1156-1158.

[6]蔣少杰，張宇，施昕瀾.武進港2013—2018年總磷污染時空特征研究[J].資源節約與環保，2019（8）：101-102.

（責編：徐世紅）