金堤河濮阳段水体中氨氮和总磷的监测与分析

刘 敏，王文红，马红磊，李源昊，程伟娜，唐清霞

（河南省濮阳生态环境监测中心，河南 濮阳 457000）

金堤河， 黄河下游支流，1964 年后为豫鲁两省省界河流。 本文根据2018-2019 年濮阳市地表水环境质量监测数据， 对金堤河濮阳段水体中氨氮和总磷的监测与分析进行研究， 旨在为水污染防治工作提供数据支撑。

一、金堤河概况

金堤河发源于新乡县司张排水沟， 自安阳市滑县五爷庙村入濮阳境，流经濮阳县、范县、台前3 县，于台前县吴坝镇张庄村北穿临黄堤汇入黄河。 境内流长125 千米，流域面积1750 平方千米。 由于金堤河出口受黄河河槽逐年淤积抬高的影响， 地表径流和地下径流出路不畅，金堤河入黄日益困难，流域内洪、涝、旱、碱、沙等灾害频繁发生。 1965 年以来，逐步疏浚了干流和主要支流河道， 修建了台前张庄入黄提排站，排水系统基本形成，洪涝灾害有所减轻。

流域内石油和天然气蕴藏丰富， 随着中原油田的勘探与开发， 形成了以濮阳为中心的石化工业基地。 近几年，随着金堤河两岸工业、农业和第三产业的迅速发展和水资源开发利用的加剧， 金堤河水环境污染问题也随之凸显， 因此对金堤河下游水质持续进行监测和评价可以为改善金堤河水环境质量提供依据[1]82[2]288，并为水资源的合理利用起到积极的推动作用。

金堤河濮阳段是整个濮阳市水环境质量治理的关键河流，近年来时常出现监测因子超标现象，其中氨氮、 总磷两个监测因子的超标时段和超标次数较为显著。为改善金堤河水环境质量持续恶化状况，濮阳市政府有针对性地采取专项治理措施， 通过开展排查整改违法排污企业、 稻田及莲藕种植等农业生产退水、监督城镇污水处理厂正常运行、加大生态调水补水力度、严查违法倾倒危险废物行为、实施应急加密监督监测、协调上下游城市联防联控等措施，不断改善水质，防控环境风险，尽快实现金堤河濮阳段水环境质量的恢复。为打赢水污染防治攻坚战，做好污染治理， 支撑黄河流域生态环境和经济的高质量发展，用监测数据说话，当好顶梁柱、顺风耳、千里眼、侦察兵。 因此，加快金堤河水环境质量的监测和数据分析至关重要， 为领导的科学决策和水质尽快改善提供数据保障。

二、金堤河濮阳段水体水质监测

（一）点位布设

根据金堤河的河流背景，依据《水质河流采样技术指导》（HJ/T52-1999）， 在金堤河濮阳段共设置六个地表水环境质量监测断面：濮阳大韩桥、金堤河宋海桥、范县金堤桥、子路堤桥、台前贾垓桥和张秋。

（二）实验过程

依据现行有效的国家或行业标准分析方法《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》（HJ 535-2009）和《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》（GB 11893-89）分别对2018—2019 年金堤河濮阳段6 个监测断面的氨氮和总磷两个因子进行监测和分析。

1.方法原理。 （1）氨氮监测的原理。 经预处理后的水样，加入纳氏试剂，以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色胶态络合物，该络合物的吸光度与氨氮含量成正比，于波长420nm 处测量吸光度。

（2）总磷监测的原理。在中性条件下用过硫酸钾使试样消解，将所含磷全部氧化为正磷酸盐。在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵反应，在锑盐存在下生成磷钼杂多酸后，立即被抗坏血酸还原，生成蓝色的络合物，于波长700nm 处测量吸光度。

2.试剂、材料和设备。 （1）试剂和材料。 氨氮：中速滤纸，无氨水，纳氏试剂（HgCl2-KI-KOH）溶液，酒石酸钾钠溶液，硫代硫酸钠溶液，硫酸锌溶液，氢氧化钠溶液，盐酸溶液，硼酸溶液，溴百里酚蓝指示剂，轻质氧化镁，氨氮标准贮备溶液等。

总磷：硫酸（密度为1.84g/ml），硫酸溶液，过硫酸钾溶液，抗坏血酸溶液，钼酸盐溶液（钼酸铵、酒石酸锑钾），氢氧化钠溶液，浊度-色度补偿液，磷标准贮备溶液等。

（2）仪器和设备。T6 新悦可见分光光度计，20mm、30mm 比色皿，氨氮蒸馏装置，高压蒸气消毒器，玻璃器皿，100ml、50ml 具塞磨口玻璃比色管， 玻璃漏斗，实验室其他常用仪器和设备等。

3.样品的预处理。 （1）氨氮预处理。 对于一般水样，采用絮凝沉淀法对样品进行预处理。取100ml 经充分摇动、混合均匀的水样于具塞量筒或比色管中，加入1ml 10%硫酸锌溶液和0.1~0.2ml 25%氢氧化钠溶液，调节pH 值至10.5 左右，混匀。 放置使之沉淀，用经无氨水充分洗涤过的中速滤纸过滤，弃去初滤液 20ml。

絮凝沉淀主要去除悬浮物及部分色度， 如果用絮凝沉淀和加入酒石酸钾钠后， 样品仍然浑浊和带色，采用蒸馏法进行水样预处理。 将50ml 硼酸溶液移入接收瓶中， 确保冷凝管出口在硼酸溶液液面之下，分取250ml 样品移入烧瓶中，加几滴溴百里酚蓝指示剂，必要时，用1mol/L 氢氧化钠溶液或盐酸溶液调整pH 至6.0~7.4 之间， 加入0.25g 轻质氧化镁及数粒玻璃珠，立即连接好蒸馏装置。 加热蒸馏，使馏出液速率约为10ml/min，待馏出液达200ml 时，停止蒸馏，加水定容至250ml。

（2）总磷预处理。 采用过硫酸钾消解法，取25ml调节至中性后经充分摇匀的样品于50ml 具塞比色管中，向试样中加4mL50g/L 过硫酸钾溶液，将具塞刻度管的盖塞紧后， 用一小块纱布和线将玻璃塞扎紧，放在大烧杯中置于高压蒸汽消毒器中加热，待压力达到1.1kg/c㎡，相应温度为120℃时，保持30min后停止加热。 待压力表读数降至零后，取出放冷。 然后用水稀释至标线。

4.分析过程及讨论。 氨氮监测：分取适量经预处理后的水样， 加入50ml 比色管中， 稀释至标线，加1.0ml 酒石酸钾钠溶液，混匀。 加 1.5ml 纳氏试剂，混匀。放置10 分钟后，在波长420nm 处，用光程20mm比色皿，以水为参比，测量吸光度。

总磷监测： 分取适量经预处理后摇匀的水样用水定容至50ml 比色管， 分别向各份消解液中加入1ml 抗坏血酸溶液混匀，30s 后加2ml 钼酸盐溶液充分混匀。 室温下放置 15min 后，在波长 700nm 处，用光程30mm 比色皿， 以去离子水为参比， 测量吸光度。

先绘制校准曲线，由测得的吸光度，减去零浓度空白的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以氨氮含量（g）或总磷含量（g）对应校正吸光度的标准曲线，结果见图 2-1，线性好（R=0.999），满足标准要求。 通过线性方程计算水样中氨氮和总磷的含量， 本文测定金堤河6 个断面2018 年和2019 年的氨氮和总磷浓度变化， 由图2-2 比较2018 年和2019 年全年的氨氮和总磷数据， 发现2019 年较2018 年范县金堤桥断面的氨氮浓度明显增大， 子路堤桥断面的氨氮浓度稍微增高，而濮阳大韩桥、金堤河宋海桥、台前贾垓桥、张秋断面的氨氮浓度均明显降低。 而2019 年较2018 年金堤河濮阳段6 个断面的总磷浓度明显降低，水质明显变好。

图2-2 2018—2019 年金堤河断面氨氮、总磷浓度对比图

图2-1 氨氮、总磷标准曲线图

（三）结果分析

1.评价方法。 为进一步了解金堤河濮阳段水质中氨氮和总磷的状况， 本次评价采用单项因子评价法，按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）对参与评价的因子进行水质类别评价，按照《地表水环境质量评价办法（试行）》（环办〔2011〕22 号）中断面水质类别与水质定性评价分级对应关系评价断面水质状况。

表3-1 河流、水质流域（水系）水质定性评价分级

2.数据分析。由表3-2 和图3-1 综合结果表明，以氨氮为评价因子，2018 年入境断面濮阳大韩桥水质为Ⅲ类水，流经断面金堤河宋海桥、范县金堤桥均为Ⅳ类水， 子路堤桥为Ⅲ类水， 台前贾垓桥为Ⅱ类水， 出境断面张秋为Ⅱ类水；2019 年入境断面濮阳大韩桥水质变为Ⅱ类水， 流经断面金堤河宋海桥为Ⅲ类水，而范县金堤桥水质变为劣Ⅴ类水，子路堤桥为Ⅲ类水，台前贾垓桥为Ⅱ类水，出境断面张秋为Ⅱ类水。 与2018 年相比，2019 年范县金堤桥断面由Ⅳ类变为劣Ⅴ类，需要引起关注；Ⅰ～Ⅲ类断面明显增加，Ⅳ类断面减少为0，整体水质状况由轻度污染变为良好，水质情况明显改善。

表3-2 2018—2019 年金堤河濮阳段6 个监测断面氨氮水质类别变化情况比较

图3-1 2018—2019 年金堤河濮阳段6 个监测断面氨氮因子水质类别图

由表3-3 和图3-2 综合结果表明，以总磷为评价因子，2019 年与2018 年相比，入境断面濮阳大韩桥水质由Ⅲ类变为Ⅱ类水， 流经断面金堤河宋海桥由Ⅳ类水变为Ⅲ类水，范县金堤桥由劣V 类水变为Ⅳ类水，子路堤桥由劣V 类水变为Ⅲ类水，台前贾垓桥由V 类水变为Ⅳ类水，出境断面张秋由Ⅳ类水变为Ⅲ类水。 2019 年金堤河濮阳段六个监测断面总磷因子整体转好，浓度均出现大幅度下降，其中Ⅰ～Ⅲ类断面增加了50%，而V 类和劣V 类断面均降低至0，整体水质状况由中度污染变为轻度污染，水质情况明显改善。

表3-3 2018—2019 年金堤河濮阳段6 个监测断面总磷水质类别变化情况比较

图3-2 2018—2019 年金堤河濮阳段6 个监测断面总磷因子水质类别图

四、结论

从上述监测结果分析来看， 濮阳市金堤河段水环境质量有所改善，但认真梳理监测数据，范县金堤桥断面氨氮达到劣V 类水质，水质污染严重；同时范县金堤桥断面的总磷由劣V 类水变为Ⅳ类水，水质状况有所改善，但金堤河宋海桥至子路堤桥之间是整个金堤河濮阳段的主要污染区间，因此，重点治污，科学治污，精准治污刻不容缓。依据2019 年水污染防治攻坚战工作方案有关具体要求，濮阳市明确目标，建立任务清单，细化工作分工，明确以改善环境质量为核心，以解决人民群众反映强烈的突出环境问题为重点， 切实把水污染防治作为一项重大政治任务和民生工程，水污染防治攻坚战重点工作有序推进，成效明显。

通过分析2018 年与2019 年的相关监测数据，从氨氮和总磷两项监测因子来看， 金堤河濮阳段的水环境质量状况有所改善。 这主要归因于十八以来我国各级政府都非常注重生态文明建设，保护环境，不断加强对工业废水、生活污水、农田退水种植业和养殖业的管控和治理力度，根据不同情况，采取修建水闸、种植绿植、河道清理、生态修复等综合治理措施，并且出台了《濮阳市黄河流域入河口排污口排查工作方案》， 开展金堤河流域入河口排查整治工作，推进重点工程建设等一系列措施[3]5，使得金堤河濮阳段水质呈持续好转趋势，保障流域水环境安全，不断增强人民群众对生态环境的获得感和幸福感。

五、金堤河水污染治理建议[4]22

目前水质污染问题的主要原因有三： 一是濮阳市属于严重缺水地区， 金堤河辖区段基本没有天然径流补给，主要承纳的是经处理过的工业废水、生活污水和农田退水，缺乏水生态自净能力；二是污水处理设施配套管网建设和雨污分流系统在城中村、老旧城区和城乡结合部的覆盖不完全，污水处理能力、配套管网建设力度仍需加强； 三是农村面源污染问题亟待解决， 大量农村生活和农业生产活动中产生的污染物在降水和农田径流冲刷作用下， 不断进入受纳水体，造成河流水质污染。

对金堤河流域的水污染治理建议： 一是加强执法监督，不定期进行检查和抽查，发现问题，及时解决；二是鼓励新农业技术的推广和使用，减少农业污染和农田退水对受纳水体的影响； 三是提高城市和重点乡镇污水处理设施和收集管网能力建设， 加大污水收集率，杜绝污水直排现象的发生；四是提高生态环境保护宣传力度，响应国家号召，保护水资源。