王玲玲 謝文理 章文斌

摘 要：近年來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步和重視程度的提高，河流水體總磷污染的情況已經(jīng)得到有效的控制，但是河流水體非點(diǎn)源總磷污染已逐漸被公認(rèn)為水環(huán)境治理中的重大難題，由此形成的河流水體富營(yíng)養(yǎng)化造成了非常嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。因此，開(kāi)展河流水體非點(diǎn)源總磷污染來(lái)源的研究，對(duì)于河流水環(huán)境的綜合治理和環(huán)境保護(hù)有著重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。該文主要闡述了對(duì)河流水體非點(diǎn)源總磷污染來(lái)源的研究進(jìn)展，并在此基礎(chǔ)上分析探討控制措施，為相應(yīng)的治理決策提供參考。

關(guān)鍵詞：河流;總磷;非點(diǎn)源污染;研究進(jìn)展

中圖分類號(hào) X524 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2022）09-0148-03

我國(guó)水環(huán)境污染整體形勢(shì)嚴(yán)峻，其中，河流水體的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題尤為突出，給采水、蓄水、用水等帶來(lái)多方面的嚴(yán)重隱患。磷元素是各種生物體生長(zhǎng)發(fā)育必需的非金屬礦物元素，是生物體最主要的營(yíng)養(yǎng)鹽之一。河流水體中總磷的代謝是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，一旦平衡被打破，總磷含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致藻類及其他浮游生物的過(guò)度生長(zhǎng)和繁殖，使水中溶解氧急劇下降，進(jìn)而造成河流水體水質(zhì)惡化黑臭，俗稱水體富營(yíng)養(yǎng)化，這是水環(huán)境治理中公認(rèn)的一大難題[1]。水環(huán)境污染按照污染來(lái)源形式可分為2種，一種是有固定排放源的叫作點(diǎn)源污染，一種是沒(méi)有固定排放源的叫作非點(diǎn)源污染。點(diǎn)源污染多為工業(yè)廢水和城市生活污水從固定的排放口集中匯入水體。非點(diǎn)源污染是相對(duì)點(diǎn)源污染而言，指污染物來(lái)源非特定，在降水、降雪等的沖刷作用下，通過(guò)各種地表徑流、地下水等過(guò)程而匯入受納水體并引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化等其他形式的污染過(guò)程的概念。例如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用的化肥和農(nóng)藥，經(jīng)雨水沖刷流入水體而造成農(nóng)業(yè)類的非點(diǎn)源污染;又如城市交通中，汽車輪胎磨損、尾氣排放等產(chǎn)生的各類污染物，隨降水等過(guò)程沉降后，伴隨地面徑流，匯入城市排水系統(tǒng)而進(jìn)入水體造成污染。非點(diǎn)源污染由于其來(lái)源更為廣泛和隨機(jī)，因此又被稱為面源污染。與點(diǎn)源污染相比，非點(diǎn)源污染來(lái)源分散、多樣，污染邊界和污染位置難以判斷和識(shí)別，污染來(lái)源隨機(jī)、原因復(fù)雜，潛伏期長(zhǎng)，因而防治非常困難。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步和重視程度的加大，河流水體點(diǎn)源總磷污染情況已經(jīng)得到有效控制。根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究統(tǒng)計(jì)表明，隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，非點(diǎn)源總磷污染已經(jīng)成為了河流水體環(huán)境污染的最主要原因之一，嚴(yán)重威脅到了河流水體的生態(tài)健康[2]。為此，筆者闡述了對(duì)河流水體非點(diǎn)源總磷污染來(lái)源分析的研究進(jìn)展，并在此基礎(chǔ)上分析探討控制措施，以對(duì)相應(yīng)的治理決策提供建議。

1 河流水體非點(diǎn)源總磷污染現(xiàn)狀

總磷是水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的最重要污染指標(biāo)之一，如果河流水體中總磷含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致河流水體的富營(yíng)養(yǎng)化等一系列嚴(yán)重的水環(huán)境問(wèn)題。從我國(guó)近年來(lái)發(fā)布的地表水污染數(shù)據(jù)分析來(lái)看，我國(guó)普遍存在地表水總磷指標(biāo)超標(biāo)的問(wèn)題。根據(jù)《2019年中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，總磷已經(jīng)成為主要地表水體三大重污染指標(biāo)之一。大量施用的磷肥未經(jīng)植物吸收而直接流失進(jìn)入河流水體中，導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性被破壞和水體嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化等一系列水體生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題的主要原因是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中磷肥施用的管理方式粗放等，許多農(nóng)村地區(qū)的磷肥利用效率普遍較低。河流非點(diǎn)源總磷污染區(qū)域分布廣泛，最主要集中在水土流失較為嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活區(qū)。土壤遭受侵蝕后，化肥、農(nóng)藥等的大量投入和管理不善以及農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖排污使河流水體的非點(diǎn)源總磷污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，非點(diǎn)源污染已成為河流水質(zhì)惡化的最主要原因之一。

河流水體總磷非點(diǎn)源污染按其來(lái)源的類型主要可以分為農(nóng)業(yè)污染、工業(yè)污染與生活污染。農(nóng)業(yè)污染主要是指農(nóng)作物耕作時(shí)施用的化肥與農(nóng)藥等很大部分未經(jīng)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(nóng)業(yè)污染所貢獻(xiàn)的比例最大。工業(yè)污染主要與當(dāng)?shù)氐墓I(yè)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，在傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)，未經(jīng)合格處理的超標(biāo)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(lái)源的表現(xiàn)形式則主要為人們的日常生產(chǎn)生活污水以及生活垃圾等，隨著垃圾分類等措施的出臺(tái)，生活污染貢獻(xiàn)顯著降低[3]。

2 河流水體非點(diǎn)源總磷污染來(lái)源研究進(jìn)展

2.1 非點(diǎn)源總磷污染來(lái)源模型研究 河流水體非點(diǎn)源總磷污染模型分析是非點(diǎn)源污染來(lái)源分析研究的最重要方法之一。非點(diǎn)源總磷污染模型屬于數(shù)學(xué)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(shù)設(shè)定好運(yùn)行條件可以得到模擬得出的確定輸出結(jié)果。確定性模型按照運(yùn)算原理又可以分為經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型和機(jī)理運(yùn)算模型2種類型，經(jīng)驗(yàn)性統(tǒng)計(jì)模型是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)識(shí)別非點(diǎn)源污染區(qū)域水土的利用類型和總磷污染的總負(fù)荷，然后建立非點(diǎn)源總磷污染的總負(fù)荷與區(qū)域水土利用類型以及降水、降雪包括徑流之間的關(guān)聯(lián)。機(jī)理運(yùn)算模型則充分考慮非點(diǎn)源總磷污染的物理化學(xué)變化過(guò)程和遷移轉(zhuǎn)化的運(yùn)行機(jī)制，模型運(yùn)算機(jī)理更為復(fù)雜，可以用來(lái)計(jì)算長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)的污染負(fù)荷時(shí)空演化情況[4]。

我國(guó)的河流水體非點(diǎn)源總磷污染來(lái)源分析模型研究起步于20世紀(jì)80年代，從對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的調(diào)查分析開(kāi)始，河流水體非點(diǎn)源總磷污染來(lái)源分析模型研究逐漸展開(kāi)，根據(jù)研究區(qū)域?qū)嶋H情況引入適用的模型本地化并對(duì)其進(jìn)行了大量計(jì)算優(yōu)化。隨著國(guó)外非點(diǎn)源總磷污染模型的迅速發(fā)展，我國(guó)也在自主構(gòu)建基于河流水體非點(diǎn)源總磷污染物理化學(xué)變化過(guò)程的各種機(jī)理運(yùn)算模型。在非點(diǎn)源污染模型與GPS、RS、GIS等技術(shù)結(jié)合后，河流水體非點(diǎn)源總磷污染負(fù)荷估算及其特征研究成為了未來(lái)新的發(fā)展方向。目前我國(guó)河流非點(diǎn)源總磷污染來(lái)源分析的研究模型還存在一些不足，由于非點(diǎn)源污染具有復(fù)雜性、隨機(jī)性、不確定性等特點(diǎn)，學(xué)者們對(duì)總磷污染物的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制和在水體總污染負(fù)荷中所占的比重等方面還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究完善[5]。

2.2 非點(diǎn)源總磷污染來(lái)源特征研究 對(duì)于河流非點(diǎn)源總磷污染特征研究來(lái)源分析主要著手點(diǎn)為非點(diǎn)源污染情況時(shí)空分布特征以及非點(diǎn)源污染的主要影響因素等方面，進(jìn)而分析可能的來(lái)源。以常州市內(nèi)河武進(jìn)港非點(diǎn)源總磷污染特征研究和來(lái)源分析為例，武進(jìn)港是太湖流域常州境內(nèi)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(duì)竺山灣的水體產(chǎn)生重要影響。武進(jìn)港上共設(shè)有洛陽(yáng)橋、中天鋼鐵、戴溪橋、慈瀆橋、姚巷橋和周橋等6個(gè)例行水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面，采樣頻率為每月1次。采樣、分析方法分別嚴(yán)格遵守《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 91-2002）和《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）的要求。2013—2018年武進(jìn)港水質(zhì)總磷指標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，武進(jìn)港總磷濃度水平在空間上表現(xiàn)為從上游到下游沿程遞減，在年度跨度上總體呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，年內(nèi)分布則表現(xiàn)為每年豐水期明顯低于平枯水期。分析表明，武進(jìn)港上游區(qū)域工業(yè)發(fā)達(dá)，土地開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度較大，水土流失嚴(yán)重，總磷污染負(fù)荷較高;中下游區(qū)域則以農(nóng)業(yè)用地為主，水體自凈能力相對(duì)較強(qiáng)，總磷濃度較低。根據(jù)污染指標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和區(qū)域相關(guān)統(tǒng)計(jì)年鑒資料進(jìn)行綜合研究表明，武進(jìn)港河流中總磷污染情況受流域內(nèi)生產(chǎn)及生活污染的影響較為明顯。工業(yè)和農(nóng)業(yè)污染是流域內(nèi)總磷污染的主要來(lái)源，一方面應(yīng)通過(guò)積極的產(chǎn)業(yè)升級(jí)淘汰落后的生產(chǎn)工藝，尋找綠色高效低污染的工業(yè)替代品;另一方面則應(yīng)該對(duì)企業(yè)污水處理設(shè)施加強(qiáng)監(jiān)管，進(jìn)一步加大違法偷排的處罰力度，可以有效減少企業(yè)超標(biāo)排放[6]。

3 河流水體非點(diǎn)源總磷污染控制的對(duì)策建議

3.1 控制總磷輸入 河流水體磷污染的總量控制應(yīng)當(dāng)建立在科學(xué)考慮各流域的的自然特征，弄清總磷在環(huán)境中的擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)移和自凈規(guī)律的基礎(chǔ)上，計(jì)算出環(huán)境容量，并綜合分析該區(qū)域內(nèi)的總磷污染源，通過(guò)建立一定的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出每個(gè)源的污染分擔(dān)率和相應(yīng)的總磷允許排放總量，求得最優(yōu)方案。河流水體非點(diǎn)源總磷污染的主要來(lái)源分布是農(nóng)業(yè)污染、工業(yè)污染與生活污染，要做到總量控制就必須重點(diǎn)關(guān)注。農(nóng)業(yè)污染方面應(yīng)當(dāng)通過(guò)減少磷肥的施用量，尋找提高作物對(duì)土壤中磷的利用率的方法。工業(yè)污染方面主要是含磷廢水必須進(jìn)行處理達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)之后才能進(jìn)行排放。生活污染方面則應(yīng)當(dāng)盡量使用不含磷的洗滌劑，使用可循環(huán)回收的生活物品，推廣垃圾分類，減少生活垃圾入河。針對(duì)流域總磷污染特征，實(shí)施多措并舉，切實(shí)減少總磷入河輸入量。重點(diǎn)強(qiáng)化磷礦采選管理，加強(qiáng)磷化工和磷石膏庫(kù)為主的工業(yè)污染管控，提升城鎮(zhèn)生活污水收集和除磷水平;加強(qiáng)畜禽養(yǎng)殖廢物綜合治理和農(nóng)業(yè)面源污染的管控;完善總磷環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系，從而提高磷污染總量控制的環(huán)境監(jiān)管效率。

3.2 優(yōu)化耕作方式 相關(guān)研究表明，當(dāng)流域內(nèi)水田面積占農(nóng)用地總面積的比例超過(guò)50%時(shí)，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(qū)域內(nèi)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(nèi)污染負(fù)荷。同時(shí)，適時(shí)開(kāi)展輪耕、休漁等耕作方式，讓水土恢復(fù)自然的自凈能力，可以有效減少區(qū)域內(nèi)總磷負(fù)荷，提升水資源自凈能力，降低水體富營(yíng)養(yǎng)化的概率。

3.3 治理殘留總磷 對(duì)于土壤中的遺留磷污染治理，可以采用生物治理的措施來(lái)提高生物利用度和綜合利用遺留土壤磷庫(kù)，進(jìn)而削弱河流水體非點(diǎn)源總磷污染。由于河流區(qū)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(dǎo)致地下徑流對(duì)于河流水體非點(diǎn)源總磷污染產(chǎn)生持續(xù)貢獻(xiàn)，因此河流總磷污染的治理還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注相關(guān)區(qū)域內(nèi)土壤和地下水遺留磷元素的處理問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，河流水體非點(diǎn)源總磷污染的治理與控制任重而道遠(yuǎn)，還需要不斷研究探索與完善，對(duì)其治理必須結(jié)合多方力量，治理方案必須綜合嚴(yán)格而科學(xué)，采取多種科學(xué)手段嚴(yán)防嚴(yán)控、有效治理，保護(hù)好來(lái)之不易的青山綠水。

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（責(zé)編：徐世紅）