自贡市釜溪河流域2011～2020年水质特征分析

杨 茜，何 军，刘忠鹏，陈昌华

(自贡市环境监测中心站，四川 自贡 643000)

前 言

自贡境内河流分属岷江、沱江两大河流水系，岷江、沱江是四川省五大水系中污染最严重的两大水系。目前针对岷江、沱江的相关研究较多，刘建平[1]对沱江富顺段水质的分析结果表明总氮、总磷超标，建议相关部门应在河流平水期和枯水期严格控制氮、磷排放；范力等[2]对沱江干流水质自动监测断面水质状况的分析表明2017年沱江干流上宏缘、幸福村、脚仙村、大磨子水站水质呈转好趋势；杨柳等[3]对四川省毛河流域污染的分析表明毛河流域污染源主要为工业废水，建议尽快建立流域生态补偿机制、污染物就地卸载、统一污染物统计指标和河流水质评价；杜明等[4]对岷、沱江流域水环境质量的研究表明岷、沱江流域均以总磷超标为主，沱江流域水质污染重于岷江流域；陈雨艳[5]对沱江流域水环境质量的分析表明沱江干流水质成都段水质较差，沱江流域釜溪河等部分支流水质较差；王宏等[6]有关沱江流域典型农业小流域氮和磷排放特征的研究表明非点源污染氮和磷流失是河流水体污染的重要来源，而且氮和磷流失强度与气候、人为活动有密切关系；秦延文等[7]对沱江流域总磷污染负荷、成因及控制对策的研究表明2016年沱江流域总磷污染以点源为主，造成总磷较高的原因有磷矿和磷化工较多、生活污水处理基础设施建设滞后、畜禽养殖废物资源化利用不足等，并提出以干流源头控制为主、分类治理、流域统筹等措施；肖玖金等[8]关于沱江水质现状的评价和变化趋势分析表明2008年沱江出口水没有超标污染项，出口水丰水期、平水期、全年水质呈逐年不显著性变差，枯水期水质呈逐年不显著性转好趋势；刘骞等[9]对岷江流域水环境改善分析研究表明《<水污染防治行动方案>四川省工作方案》实施后，岷江流域整体水环境质量改善明显，主要污染物评价浓度有所下降，但总体治理难度仍然较大。

釜溪河是沱江在自贡境内的一级支流，是流经自贡市城区的唯一河流[10]，流域面积3 472km2，河长190km。近年来，自贡市地表水总体水质呈逐渐转好趋势，但由于釜溪河流域生态基流不足，水环境污染负荷重，劣Ⅴ类水质时有出现，已是影响自贡市总体水质改善的主要因素，因此有必要对釜溪河流域水质特征进行分析。

1 材料与方法

1.1 数据来源

数据来源为自贡市釜溪河流域雷公滩、双河口、碳研所、邓关等四个主要控制断面2011～2020年5月釜溪河水质监测数据，监测项目包括：pH、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、氟化物、氰化物、挥发酚、石油类、硫化物、阴离子表面活性剂、铜、锌、镉、铬、铅、砷、硒、汞共21个。采样频率每月一次。另外，为更好的了解生活污水排放对釜溪河水质影响，本研究在碳研所断面上游临时设置蜀光中学、自贡市污水处理厂和金子凼堰3个调查点位，监测主要指标为氨氮、总磷，监测时间为2020年5～6月，4个控制断面及3个调查点位分布见图1。

图1 4个控制断面及调查点位示意图

1.2 研究方法

采用《地表水环境质量评价办法(试行)》(2011年3月版)河流水质评价单因子评价法，即根据评价时段内该断面参评的指标中类别最高的一项来确定。同时，评价标准参照《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)和《地表水环境质量评价办法(试行)》执行，并将水质类别分为六级，依次为Ⅰ、Ⅱ类为优，Ⅲ类为良，Ⅳ类为轻度污染，Ⅴ类为中度污染，劣Ⅴ类为重度污染。

2 结果与分析

2.1 釜溪河水质环境质量现状

2020年1～5月，釜溪河一级支流雷公滩断面水质为Ⅳ类，主要污染物氨氮和总磷浓度分别为1.01mg/L(Ⅳ类)和0.21mg/L(Ⅳ类)，同比分别下降34.4%和16.0%；双河口断面水质为Ⅲ类，氨氮和总磷浓度分别为0.91mg/L(Ⅲ类)和0.17mg/L(Ⅲ类)，同比分别下降7.1%和15.0%。而釜溪河城区下游碳研所断面和邓关断面水质均为Ⅴ类。碳研所断面主要污染物氨氮、总磷、化学需氧量浓度分别为1.68mg/L(Ⅴ类)、0.27 mg/L(Ⅳ类)和30mg/L(Ⅳ类)，同比升高分别为8.4%、28.6%、57.9%；邓关断面主要污染物氨氮、总磷、化学需氧量浓度分别为0.89mg/L(Ⅲ类)、0.14 mg/L(Ⅲ类)和32mg/L(Ⅴ类)，化学需氧量同比上升39.1%，而氨氮、总磷却同比下降39.9%和50.0%，详见图2。

图2 釜溪河流域各断面氨氮(A)、总磷(B)浓度情况

可见，影响釜溪河水质变差的主要指标为氨氮和总磷，且集中在主城区下游河段，以污水处理厂下游6.0km处碳研所断面最为明显，碳研所断面是釜溪河流域受生活污水排放影响最直接的断面，是典型的受生活污水排放影响。

2.2 2011～2019年碳研所断面水质变化情况

2011年以来，碳研所断面水质改善明显，2011年共12个月(100%)为劣Ⅴ类水质，2019年共2个月(16.7%)为劣Ⅴ类水质，超标因子主要为氨氮、总磷、溶解氧。2011～2019年氨氮年平均浓度为1.00mg/L～11.07mg/L，最大值出现在2011年，最小值出现在2019年；2011～2019年总磷年平均浓度0.20mg/L～0.99mg/L，最大值出现在2011年，最小值出现在2019年；2011～2019年溶解氧年平均浓度为2.34 mg/L～6.69 mg/L，最大值出现在2019年，最小值出现在2011年，详见图3。

图3 2011～2019年碳研所断面氨氮、总磷、溶解氧浓度年均值变化情况

从图3可见，氨氮、总磷浓度总体上呈逐步下降趋势，氨氮浓度在2014年急剧下降之后平稳下降；总磷浓度在2013年急剧下降，2015年浓度升高后再逐年下降；溶解氧浓度总体上呈逐步上升的趋势。2019年氨氮、总磷、溶解氧浓度分别较2011年变化了-91.0%、-79.8%、+185.9%。尽管氨氮、总磷浓度整体呈明显下降趋势，但仍超过地表水Ⅲ类标准，且氨氮时常处于Ⅴ类和劣Ⅴ类，碳研所氨氮污染态势依然严峻。

2.3 碳研所断面氨氮污染月变化规律

为分析碳研所断面氨氮浓度与降雨量的月变化关系，统计分析了2011～2019年氨氮浓度及降雨量月平均值变化规律，详见图4。从图4可知：上半年氨氮浓度普遍较高，2～5月碳研所断面水质最差，为劣Ⅴ类高发期，下半年氨氮浓度普遍较低，特别是2018年和2019年，此特征表现得尤为突出。自贡属亚热带温润季风气候区，一般认为5月、11月为平水期、6月～10月为丰水期，其他月份为枯水期，这与图4降雨量的变化规律一致。枯水期降雨少，氨氮浓度较高；丰水期、平水期降雨较多，河水增多氨氮浓度普遍较低。2018～2019年5月氨氮均为劣Ⅴ类，主要是因为初期降雨冲刷大量污染物入河导致5月碳研所断面氨氮浓度很高。6月随雨季来临，氨氮浓度开始迅速降低，2018年和2019年连续两年氨氮浓度均在6月降到Ⅲ类浓度限值以下。6～10月丰水期降雨量明显增多，氨氮浓度均达地表水Ⅲ类浓度限值以下；11月进入平水期后，降雨量减少，氨氮浓度缓慢升高。

图4 2011～2019年来碳研所氨氮浓度和降雨量月均值变化图

2.4 碳研所断面与上游断面主要污染物浓度对比分析

为了解碳研所断面上游水质情况，便于查找污染源，对比分析了碳研所断面与上游双河口断面、蜀光中学、金子凼堰调查点位水质情况，详见图5。由图5可见，釜溪河起点双河口断面氨氮、总磷浓度均未超标。在污水处理厂排入釜溪河之前的蜀光中学调查点位，水质保持Ⅳ类；在污水处理厂排入釜溪河之后的金子凼上堰调查点位，氨氮浓度已有明显升高，但由于堰闸蓄水影响，水质仍为Ⅳ类；在污水处理厂排入釜溪河之后6km的碳研所断面，氨氮、总磷浓度均明显升高，水质为Ⅴ类。经调查，金子凼堰闸与碳研所断面之间，主要污染源为污水处理厂超越排放、一体化处理设施排放、鸿鹤化工厂区地面废水(已停产)、其他“散、乱、污”废水排放等。金凼子堰调查点位与碳研所断面之间污染排放是影响碳研所断面水质的重要原因。

图5 釜溪河城区段沿程水质变化情况

2.5 污染源特征分析

2.5.1 污染源治理是碳研所断面水环境质量改善的主要方式

2.5.1.1 鸿鹤化工厂停产是釜溪河流域氨氮浓度急剧下降的主要原因。位于碳研所断面上游2.5km的合成氨企业鸿鹤化工厂，长期排放氨氮浓度为40mg/L左右的工业废水，年排放氨氮总量约78.1t，使碳研所断面氨氮浓度长期居高不下。2014年2月鸿鹤化工厂停产后，碳研所断面氨氮浓度急剧下降，2014年氨氮浓度较2013年下降了67.2%。但由于雨水冲刷造成厂区含氮废水流入河中， 导致碳研所断面氨氮污染出现一定程度的加重。

2.5.1.2 自贡市污水处理厂外排水执行标准由2015年 “一级B标”提升为“一级A标”。通过提标改造，污染物总量减排明显，釜溪河流域氨氮、总磷浓度持续降低。通过统计2017～2019年与2013～2014年污水厂污染物排放情况，氨氮、总磷平均每年少排放33.9t、6.84t。目前，自贡市污水厂已按照《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》完成提标改造，污染物排放总量得到进一步削减。

2.5.1.3 一体化设施的启用进一步削减了污染排放量。为了解决污水处理厂生活污水超越排放问题，日处理2万t的一体化设施于2018年10月正式运行，其处理效果见图6。根据监测结果统计，一体化处理设施对氨氮、总磷的平均处理效率分别为23.1%和83.3%。可见，此一体化设施对总磷处理效果较好，但对氨氮处理能力很弱，氨氮浓度得不到有效降解，这正是氨氮成为下游碳研所断面主要污染因子的原因。

图6 一体化设施进出口氨氮、总磷浓度变化图

2.5.1.4 “散乱污”的治理，对改善釜溪河水质起到促进作用。2017年中央环保督察以来，全市已累计完成967户“散乱污”企业整治，对200户“散乱污”企业开展“回头看”督导，2019年完成10户沿河“散乱污”企业整治。散乱污企业的整治，对改善釜溪河流域水质起到积极的促进作用。

2.5.2 生态补水是提升釜溪河自净能力的主要手段

小井沟水库建成以来，为缓解釜溪河水环境负荷压力，已有序实施生态补水。由于釜溪河有多道堰闸，只能通过逐道堰闸进行放水的方式才能对下游河段进行生态补水。金子凼堰水位与下游碳研所断面氨氮、总磷浓度对比情况见图7，下表为水位与氨氮、总磷的相关性分析，相关性分析结果由SPSS数据分析软件的相关分析功能自动生成。结合图7和下表，碳研所断面总磷浓度与金子凼堰水位呈极显著正相关关系，相关系数为0.720；氨氮浓度与金子凼堰水位呈正相关关系但不显著，相关系数为0.145。因此，水位降低(补水)时氨氮、总磷浓度有一定的下降，补水越多，污染物浓度下降越明显。

表 金子凼堰水位与氨氮、总磷相关关系表

图7 金子凼堰水位与碳研所氨氮、总磷浓度变化对比图

2.6 建议

2.6.1 生态补水：生态补水是通过提高水体流动性，加大水环境容量及自净能力来改善水环境的有效手段。自贡市小井沟水库的建立可以对釜溪河流域进行科学补水，缓解缺水“顽疾”。

2.6.2加大城市污水治理力度：对超越排放生活污水的氨氮进行处理，净化城市排水数值，提高水循环利用率，是改善碳研所断面水环境的有效方法。

2.6.3 充分利用地表水网格化监管平台，列出流域污染等级清单，有针对性的优先治理污染相对较重的控制单元，排除潜在的污染隐患，提升水环境自净能力；提高企业自行监测能力和在线监测数据质量，有效控制污染物排放负荷，缓解水环境自净压力。

2.6.4 建立污染源、入河排污口、排污总量分配的一一对应关系，把好污染源和入河排污口的关口，严格控制污染物入河流量[11]。

2.6.5 及时对鸿化片区老旧厂房污染地块进行整治、防止散乱污企业反弹。

2.6.6 做好水环境质量和污染源的监测、调查、统计工作，结合自贡市水文水情，及时报告和预报水环境变化、发展趋势[11]。

3 结 论

3.1 影响釜溪河水质变差的主要指标为氨氮和总磷，2020年1～5月碳研所断面主要污染物氨氮、总磷、化学需氧量同比分别上升了8.4%、28.6%、57.9%。2011年以来，碳研所断面水质改善明显，2019年氨氮、总磷、溶解氧浓度分别较2011年变化了-91.0%、-79.8%、+185.9%。目前碳研所断面氨氮浓度时常处于Ⅴ类和劣Ⅴ类，污染态势依然严峻。

3.2 受季节性影响，碳研所断面氨氮污染月变化规律表现为上半年氨氮浓度普遍较高，2～5月碳研所断面水质最差，为劣Ⅴ类高发期，下半年氨氮浓度普遍较低。

3.3 污染源特征分析结果表明，影响碳研所断面污染源主要集中在金凼子堰与碳研所断面之间。主要为污水处理厂超越排放口、一体化处理设施排放、鸿鹤化工片区废水、其他“散、乱、污”废水排放等。

3.4 通过优化污染源分布、污水厂提标改造、启用一体化设施、生态补水等方式改善碳研所断面水质取得了较好成效。通过采取生态补水、加大城市污水治理力度、措施，可进一步改善碳研所断面水质。

碳研所断面水质长期处于Ⅴ类或劣Ⅴ类，其断面水质的优劣直接影响着整个釜溪河流域水质。通过分析2011～2020年碳研所断面水质污染规律，提出有针对性治理措施，对加快推进釜溪河流域水环境防治具有重要意义。