长江流域总磷问题思考

尹炜 王超 张洪

摘要：“十三五”以来，长江干流水体中总磷浓度达标，但中上游支流和中下游湖泊水体中的总磷超标明显，总磷已经成为长江流域水体主要污染指标。尤其是长江上游梯级水库的建成运行，改变了水沙条件，颗粒态磷大幅减少，溶解态磷有所增加，磷输移形态的改变加剧了中下游的总磷问题，并产生了系列生态环境效应。上游支流水体中磷的输入加速了梯级水库水体中磷的累积，水质污染和富营养化潜在风险增加;中下游颗粒态磷减少改变了磷形态的分布，增加了环境脆弱性;下游浅水湖泊水体中磷超标驱动了内源循环，加速了湖泊富营养化过程;长江入海磷通量剧减，将对近岸水域生态环境产生深远影响。针对长江总磷问题开展了分析研究，结果表明：①应对磷输入源头采取控制措施，诸如加强“三磷”问题治理，遏制中上游重点支流的磷超标趋势，同时要加快城镇污水收集/处理基础设施建设，完善农业面源管控和湖泊生态修复体系，控制中下游磷排放源;② 应当实施上游梯级水库群泥沙联合调度，减少库内淤积，增加输沙能力以及增加中下游颗粒态磷水平和磷入海通量;③ 建议完善总磷监测的标准方法，强化全沙总磷的监测，磷浓度和通量监测并重，以便为长江总磷管控提供科学系统的数据支撑。

关 键 词：总磷; 水沙变化; 富营养化; 入海通量; 监测方法; 对策建议; 长江流域

中图法分类号： X52

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.008

0 引 言

磷是生物生长的必要元素，但过量的磷会造成河流湖泊富营养化、浮游生物和淡水藻类大量繁殖、水的含氧量下降、水质恶化等问题[1-2]。磷是评价河湖水体健康与否的重要指标[3-4]，因此对地表水体中含磷总量进行控制，是保持水体水质和维持水生态系统健康的重要措施。

河流是磷等生源要素的陆海传输通道[5]。据估算，全球河流每年传输到海洋的磷总量约为600万～900万t[6]，其中90%以上是颗粒态磷[7]。长江是亚洲第一大河流，其磷循环过程主要受控于肥料的施用和后续的食品消耗以及含磷污染物排放。长江也是东海海域磷的主要输入来源，占到了所有河流输入磷的80%以上，约为12万～24万t/a[8]，对东海，乃至对西太平洋近海海域生态环境都具有重要影响[9]。

长江流域过去50 a经历了快速的城镇化和农业集约化过程，其水污染状况不容乐观[10]。2006～2015年间，长江流域各省（市）相继实施了以COD和氨氮为核心的总量控制和污染减排措施，水体耗氧污染控制取得了显著的成效，总磷问题逐渐凸显。对比2016年和2011年数据，长江上、中、下游氨氮浓度降幅分别为62.7%，46.8%和39.5%，高于总磷浓度降幅44.2%，4.9%和34.1%。2016年，总磷作为首要超标因子的断面占比为32.5%，高于氨氮占比26.2%，也高于高锰酸盐指数（1.4%）等其他指标的占比[11]，显然，总磷已经成为长江流域水体主要污染指标。此外，以三峡水库为代表的长江上游干支流水库群的常态化运行，已彻底改变了长江中下游生态水文过程和泥沙输移量，对流域磷输移过程产生了深远影响，并可能会进一步影响到中下游乃至近海水生态系统的演替方向。有鉴于此，本文系统梳理了长江流域总磷问题的基本特点，并分析其可能產生的生态环境效益，在此基础上，提出了长江流域总磷问题的解决对策和建议，可为流域管理提供参考。

1 长江流域总磷问题的基本特点

1.1 干流总磷达标，但支流超标明显，超标断面主要分布在中上游区域

长江干流水体总磷总体达标，且近年来持续改善。2019年，长江干流除江苏省无锡市小湾断面为Ⅲ类水质外，其他断面水质均为Ⅱ类。2016～2019年，长江干流总磷浓度持续下降，2019年长江总磷年均浓度为0.081 mg/L，比2016年下降23.7%。从长江干流水体总磷浓度沿程变化情况来看：上游水体总磷浓度相对较低，水质均可达到Ⅱ类标准，随后到湖北省境内河段有所升高，到江西省和安徽省境内河段后浓度下降，到江苏省境内及入海口河段后，其浓度又出现小幅升高;2019年，总磷浓度波动较为平稳（见图1）。

根据生态环境部国控断面监测数据，长江上游总磷污染最重。长江流域总磷污染最为严重的前30个断面，上游分布有21个（占70%），总磷浓度在0.031～1.570 mg/L，水质多为Ⅴ类～劣Ⅴ类[11]。总磷超标断面主要集中在中上游的支流，包括四川省的沱江、岷江及涪江水系，云南省的金沙江水系，贵州省的乌江和沅江水系，以及湖北省的汉江支流[11]。岷江总磷浓度在0.160～0.250 mg/L之间波动，2011～2015年水质超过Ⅲ类标准;沱江总磷浓度总体呈下降趋势，2015年和2016年水质超过Ⅲ类标准。乌江总磷在2009～2014年污染最为严重，超标频率达到95.8%;2011年达到0.674 mg/L，超过Ⅲ类水质标准值2.37倍[12]。沅江上游清水江2011～2013年的总磷浓度均为劣Ⅴ类，2014～2016年有所下降，但仍超过Ⅲ类水质标准。嘉陵江、汉江、赣江等支流总磷污染程度总体较低，水质稳定在Ⅱ类，但存在二级支流总磷超标的问题[13]。

长江流域是中国磷矿、磷化工企业和磷石膏库（简称“三磷”）的主要分布区域，中上游尤为集中。“三磷”是导致长江中上游等局部区域总磷污染的主要原因。在长江中上游的干、支流地区，依托丰富的磷矿资源，磷化工企业集聚而形成的产业带，主要分布在四川省境内的岷江、沱江流域，贵州省境内的乌江流域和长江湖北省境内河段以及滇中地区。其中，四川省绵竹市、什邡市沿石亭江（沱江支流）形成了磷化工集聚发展带，贵州省形成了“织金-息烽-开阳-瓮安-福泉”磷化工产业带，湖北省形成了宜昌、保康、荆襄、黄麦岭四大磷化工基地以及鹤峰、黄梅两大磷肥基地，云南省形成了滇中磷矿勘查开发基地。调查显示，2015年，湖北省宜昌市近1/3的磷矿企业矿井涌水超过了GB8978-1996《污水综合排放标准》的排放限值（0.5 mg/L）;2012年，贵州中化开磷公司交椅山磷渣场通过喀斯特地貌渗漏导致乌江总磷超标，渗漏点总磷最高浓度达到600 mg/L[13]。

根据长江流域“三磷”专项排查整治行动统计数据，55%的磷石膏库企业、47%的磷肥企业、42%的黄磷企业和32%的含磷农药企业存在环境问题。如湖北省宜昌市远安县的4家磷化工企业排放的废水总磷超标，最高排放浓度达587 mg/L;贵州省瓮安发财洞排口总磷浓度高达410 mg/L，是造成清水江羊昌河污染的主要因素[13]。虽然近年来对排口废水的回收处理力度不断加大，但磷化工企业总磷排放超标的问题仍比较普遍。另外，中国“三磷”行业环境管理政策不够完善，在行业规范化管控、排放标准制定、综合监管等方面仍存在一定问题，也是总磷污染的重要原因。

1.2 湖泊总磷污染不容乐观，特别是中下游浅水湖泊总磷超标现象普遍

长江中下游地区是中国淡水湖泊资源最为集中的区域，拥有面积大于1 km2 的湖泊651个，面积大于100 km2的湖泊18个[14]，占中国淡水湖泊总面积的60%以上[15]，该地区也是中国湖泊富营养化问题最普遍的区域[16]。季鹏飞等[17]对长江中下游26个典型湖泊春季和夏季的营养盐含量进行了调查，结果表明TP浓度达到（0.210±0.150） mg/L，超过了世界经济合作与开发组织（OECD）制定的超富营养水平标准（TP>0.10 mg/L）。鄱阳湖、太湖、洞庭湖、淀山湖、东湖等浅水湖泊总磷平均浓度均超过0.050 mg/L（Ⅳ类），其中，城市类型的东湖总磷平均浓度均超过0.100 mg/L（Ⅴ类），淀山湖总磷平均浓度超过0.200 mg/L（劣Ⅴ类）[18]。

近年来，虽然主要湖泊总磷污染有所缓解，但总磷浓度仍然处于较高水平。“十三五”期间除太湖总磷浓度明显升高外，其他重点湖泊总磷浓度呈不同程度下降。2019年，洞庭湖、鄱阳湖、巢湖、滇池全湖总磷平均浓度分别为0.066，0.069，0.078 mg/L和0.071 mg/L，分别比2016年下降了21.9%，3.9%，15.2%和57.7%;太湖2019年全湖总磷平均浓度为0.081 mg/L，比2016年上升了21.7%。由于总磷超标，太湖、巢湖、滇池、洞庭湖、鄱阳湖等5个重点湖泊水质类别以Ⅳ类为主，滇池水质Ⅴ类点位比例占40%（见图2）。

湖泊总磷超标主要受到农业面源、城镇污水以及自身内源的影响。一方面，长江中下游是中国重要的粮食生产区，农作物播种面积约占全国总播种面积的40%，施肥强度平均约为320 kg/hm2，均远高出发达国家公认的225 kg/hm2的安全上限[19]。化肥施用资源化利用率很低，肥料吸收利用率平均仅有约35%。根据《中国统计年鉴》中各省磷肥施用量统计数据得到的长江流域2016年磷肥施用量为225.30万t，总磷流失量约为8.73万t，主要集中在中下游地区[20]。另一方面，长江流域城市群密布，2014年，长江经济带城镇生活总磷排放量约占全国的40%。虽然长江中下游各省份的总磷平均去除率达到了80%以上，但污水处理设施总磷平均排放浓度仍然高达0.680 mg/L，高于地表水Ⅴ类水质标准[11]。加上当前城镇污水收集率普遍不高，部分未进管网直接入湖的城镇污水对总磷的影响可能更加突出。另外，长江中下游区域多为浅水湖泊，湖泊沉积物是磷的蓄存库，颗粒态有机磷很易沉降湖底，使湖底沉积物中营养盐含量远高于上覆水。天然湖泊中约70%的磷以颗粒有机态形式存在，特别易沉积富集于湖底沉积物，成为上覆水体营养盐的“潜在源”[21-22]。即使在外源磷的输入得到控制后，其内源释放仍可使水体富营养化问题持续数十年[23-24]。

1.3 梯级水库改变水沙条件，颗粒态磷大幅减少，但溶解态磷有所增加

三峡工程1994年正式动工兴建，三峡水库在经历了135，156 m和172 m高程试验性蓄水后，于2010年成功蓄水至175 m高程。此后，三峡水库一直在145～175 m高程运行。不仅如此，长江上游金沙江河段系列大型水电站，如鲁地拉、观音岩、溪洛渡、向家坝等水电站也于2013年前后陆续建成并下闸蓄水。这一系列大型水利工程的建设运行对长江中下游水文情势产生了重要影响，其中，与总磷密切相关的就是中下游水体泥沙含量明显减少。长江中下游干流宜昌、汉口和大通等主要控制站2003～2018年平均含沙量与2000年前相比，减少比例在68.2%～92.5%之间;悬浮物含量也随之显著减少，2003～2019 年與1998～2002年相比，三峡坝下南津关断面悬浮物浓度下降了近90%，汉口和吴淞口等断面的悬浮物浓度下降也超过了50%。因此，2003年后，长江中下游干流水体已形成新的水沙条件[25]。

新水沙条件下，颗粒态磷明显减少，并导致总磷浓度大幅下降。三峡水库对磷的滞留效应从2005年开始凸显，蓄水试运行阶段，干流断面总磷的年均浓度在2008年沿程明显降低;上游梯级电站运行后（2014～2017年），干流断面总磷浓度平均下降45%[26]。伴随着悬浮物输出的减少，长江中下游总磷浓度也明显降低。三峡坝下南津关断面总磷（TP）浓度平均下降30%（平水期下降40%，丰水期下降32%，枯水期下降17%）。与此同时，断面磷形态发生了明显变化，由颗粒态（TPP）为主转变为以溶解态磷（TDP）为主，2003年以后，TDP/TP中位值达到了0.561。虽然下游汉口和吴淞口断面颗粒态磷（TPP）逐步恢复，TPP/TP中位值分别上升到0.567和0.738，但颗粒态磷所占比例依然较三峡水库蓄水前期有明显降低[25]。

由于泥沙和悬浮物减少使得水中颗粒吸附和封锁磷的能力削弱，水体中更多的磷转移到水相，导致溶解态磷有所增加。模拟结果显示：宜昌站非汛期和汛期平均溶解态磷浓度已经从1990年以前的0.029 mg/L和0.027 mg/L分别提高到了2009～2016年的0.065 mg/L和0.037 mg/L[27]（见图3（a））。根据实测数据，三峡大坝下游南津关断面1998～2003年溶解态磷平均值为0.068 mg/L，2013～2019年平均值则达到了0.090 mg/L，总体呈明显上升的趋势[25];宜昌站非汛期溶解态磷从2003年前的0.035 mg/L提高到了2009年后的0.070～0.080 mg/L[27]（见图3（b））。

2 长江流域总磷问题的生态环境效应

2.1 支流磷输入加速了上游水库磷累积，水质污染风险增加

由于部分支流水体中总磷长期超标，大量潜在污染积累到了上游水库。周琴等[12]测算表明，长江干流河段的总磷年均负荷在1.125～2.669 kg/s（平均值为1.658 kg/s）;嘉陵江输入总磷的年均负荷在0.213～0.425 kg/s（平均值为0.317 kg/s）;乌江输入总磷的年均负荷在0.290～0.739 kg/s（平均值为0.509 kg/s）。3条河流总磷的通量之和（年平均值为2.483 kg/s）略大于干流清溪场断面总磷的通量（年平均值为2.145 kg/s），部分总磷负荷沉积在三峡库区。

三峡水库上下层之间热和物质交换更有利于刺激底泥中磷及其他有机质分解并快速进入表层;有机质释放后快速消耗溶解氧，形成低氧环境，进一步加速了沉积物中磷的释放[28]。随着上游乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝等大型梯级水电的开发投产，水温抬升的效应将进一步突出。监测资料显示，2013年，向家坝、溪洛渡和亭子口水电站先后蓄水后，朱沱、寸滩和宜昌冬季平均水温（2014～2016年）分别抬高了4，2，1 ℃。堆积在上游库底的生物可利用磷（BAP）释放出来和泥沙封磷作用降低也会抬高三峡水库入库溶解磷浓度，这些环境压力对三峡水库的水质安全都是严重的挑战[27]。

2.2 浅水湖泊磷超标驱动了内源循环机制，加速湖泊富营养化过程

湖泊富营养化主要受到氮磷营养盐的控制。生物可通过固氮作用直接从大气获取氮源，而在厌氧条件下有机氮又可被还原成氮气回归大气，这个循环过程为湖泊藻类提供了几乎取之不尽的氮源[29-30]。然而磷主要储藏在岩石和土壤中，经天然侵蚀或人为开采而流入水域，循环周期往往长达数万年。由于来源有限，且容易沉积，磷对湖泊初级生产的限制作用必然比氮更强[6]。因此，在藻类等浮游生物生长所需的各种营养盐类中，磷是最主要的限制因子。根据计算，每1 g氮可增殖10.8 g藻类，每1 g磷可增殖78.0 g藻类。水体中的磷含量直接决定了藻类的增殖速率，进而影响到水体富营养化进程[31]。

长江流域的湖泊多为平原浅水湖泊，透光层相对比例较高，受风浪影响大，湖泊总磷超标极易形成正反饋效应。影响湖泊沉积物营养盐释放的途径与因素多样，主要有风浪与底栖动物扰动、浮游植物上浮及水生植物根部传递等[32-33]。其中，风浪扰动改变浅水湖泊沉积物的温度、pH值、氧化还原电位、铁和锰含量等[34-35]，还原条件下，水土界面的磷释放速率甚至比氧化环境下高1个数量级[36]。受风浪影响，水土界面频受风浪扰动，好氧生物层的相对比例较高，生态系统结构复杂，内源释放的影响因素多样。秦伯强等[37]研究发现，风浪扰动对浅水湖泊水土界面营养盐释放具有显著影响，风浪扰动能够引起水体溶解性磷浓度显著提高，从而产生暴发性释放。风浪将沉降在湖底的浮游植物悬浮起来，也将位于沉积物最顶部的8 cm的底泥中的可溶活性磷（SRP）释放出来[14]。也就是说，过高的总磷会触发藻类增殖，死亡残体中的有机磷会快速分解释放，形成可利用磷重新回到水体，又加速了藻类的增殖，如此循环。

2.3 颗粒磷减少改变了磷形态的分布，增加环境的脆弱性

泥沙是水中的重要磷库，发挥着污染缓冲和营养调节等重要作用。泥沙颗粒的吸附作用可有效降低高磷污染期间水体溶解磷浓度，又可通过解吸补充低磷期间浮游生物对磷的需求。在上游水库长期拦沙条件下，泥沙颗粒输出大幅减少，泥沙对磷的缓冲作用降低，使得河流不能稳定发挥调节磷的作用。同时，泥沙颗粒减少大幅抬高了溶解性磷的浓度，特别是在非汛期清水下泄的情况下，磷以溶解态直接进入环境循环，增加了环境的脆弱性[27]。

研究表明，由于水库建设和水土流失减少，1980～2015年，大通站的总磷、颗粒态磷以及悬浮泥沙的输出通量均呈现下降趋势，分别净降低了52%，75%和75%。然而，1980～2015年，河流溶解性磷输出通量则呈现显著的增加趋势（净增加了7倍），主要原因是泥沙颗粒减少促进了磷的形态转化，加之污染排放和化肥农药等磷输入的增加，从而显著提高了溶解性磷输出的通量[38]。大通站颗粒态磷占总磷的比例由1980年的97%持续下降到了2015年的50%，而溶解态磷占总磷的比例由3%增加到了50%[39]。尽管河流总磷和颗粒态磷输出通量下降了，但是由于溶解态磷输出通量和比例的增加，水体对磷污染的缓冲能力将显著降低。

另外，泥沙减少会增加水体透明度，也会对磷的循环利用产生影响。实测资料显示，三峡库区非汛期水体透光深度比长江自然水体透光深度增加了8～10倍、藻密度提高了1个数量级。浮游生物增加会加快磷的循环，而生物代谢也会大量增加耗氧量，加上三峡水库秋末至春初水温显著抬高，饱和溶解氧降低，低氧问题可能进一步加剧底质磷的释放[29]，从而加大了水库藻类暴发的风险，同时也降低了水体对磷的调节能力。

2.4 水库拦截减少了入海的磷通量，改变近岸水域生态环境

对全球的大型水库统计调查显示，河流上的建库对海洋岸带区域的物质通量有着显著影响[40]。长江流域5万座大坝的修建，尤其是2003年三峡大坝的建设，造成了长江下游河道从20世纪50～80年代的物质通量每年累积0.09亿t演变为三峡大坝建成后每年侵蚀0.06亿t[41]。三峡大坝修建后，位于坝下44 km的宜昌站平均每年泥沙量相比于三峡大坝修建前下降了84%;2003～2007年期间，平均每年有1.62亿t泥沙被大坝拦截，其中有92%沉积在寸滩至坝前区域[24]。由于泥沙拦截，三峡大坝下游河床侵蚀明显加重，但河床侵蚀的增量并不能抵消大坝泥沙拦截造成的泥沙减少量，因此，长江河口的泥沙通量总体而言减少了31%（0.85亿t）[43]。

由于泥沙被拦截，长江输出的磷通量显著降低。据测算，1961～1990年，长江上游年平均总磷通量约为22.3万t，其中汛期（6～10月）占87%，颗粒态磷通量占95%。2003～2012年，宜昌站TP和PP分别减少了77.6%和84.6%，流域水库每年拦截颗粒态磷19万t（包括三峡水库及其上游水库的作用），其中，17万t（89.3%）是汛期通量[27]。与1990年前相比，长江输出的磷通量减少了80%左右。自然水域中的正常生物代谢的氮磷比一般在15～16或以此为平均值的一定范围内[44-45]，磷输出通量大规模减少后，河口及周边海域营养状况与环境条件必然发生改变，影响初级生产力和浮游生物，藻类也会发生选择性变异。国际上，很多建坝大河都出现了这类现象，如多瑙河上游建坝改变了河流营养结构，导致下游海域甲藻、颗石藻和寄生有害藻大量增加[46];阿斯旺高坝拦沙拦磷严重影响到了尼罗河地中海河口初级生产力与鱼的产量[47]。

另外，溶解性磷通量占比的扩大还导致了长江口近岸海域浮游生物群落结构的变化。如浮游藻类的优势藻种发生改变，中肋骨条藻的优势度降低，原甲藻优势度上升[48];浮游动物的丰度也发生了变化，秋季桡足类丰度显著增加，而大型甲壳动物和肉食性胶质动物丰度显著降低[49]。同时，近岸海域水体浊度的变化也会对河口环境的演化产生影响。长江泥沙入海通量减少能够增加近岸水体的透光性，提高长江口及东海近岸海域的初级生产力[50];在入海泥沙通量降低的背景下，悬浮颗粒对溶解态磷的吸附能力将大幅下降，磷的地球化学迁移和循环过程的改变将显著影响到未来长江口海域的生态系统[48]。

3 对策和建议

针对长江流域总磷问题，应对症下药、多措并举，一方面，应强化总磷来源管控和治理，另一方面，应加强水沙调度和流域层面整体调控。同时，应完善总磷的监测方法和考核机制。通过采取上述措施实施系统治理，来科学应对长江流域总磷问题。

3.1 加强“三磷”问题治理，遏制长江中上游重点支流的磷超标趋势

（1） 针对湖北、贵州、四川等省磷矿开采的重点区域，应整改或关闭产能小于50万t/a的小磷矿;加强贵阳市、瓮安县等地区重点磷矿开采企业的污水回抽处理能力建设，强化磷矿资源管理。

（2） 针对总磷污染排放重点区域，应对污染治理措施不到位的企业提出限期整改措施;加快涉磷化工企业废水处理设施升级改造，加强废水生物除磷、化学除磷工艺的末端治理，强化开展无组织排放的综合治理。

（3） 应开展磷石膏、磷渣仓储标准化管理，推进磷石膏综合利用和磷石膏渣场的监管[11]。特别是针对卡斯特地貌条件下的堆场泄露问题，要做好防渗措施和日常监管，防控可能出现的环境风险。

另外，建议在摸清家底的基础上，注重打组合拳，强化源头减量、过程控制、末端治理、综合利用，推动长江经济带磷化工产业链绿色发展。精确核算中国各行业对磷资源的总需求量，着眼于全球涉磷产业格局，以用定产，从源头上减轻“三磷”污染。同时，完善并推广已产生良好环境效益的地方性政策，实现国家、地方、企業多渠道政策联动，推动形成涉磷资源综合利用产业链[51]。

3.2 加快城镇污水处理基础设施建设，完善农业面源管控和湖泊生态修复体系，控制长江中下游磷排放源

针对长江经济带城市群发展快，总磷负荷排放强度大的问题，建议摸清长江流域城镇污水管网建设现状，补齐污水收集管网短板，尽快实现污水管网全覆盖、全收集、全处理。

（1） 强调新建污水集中处理设施，必须合理规划建设服务片区污水收集管网，新建管网应严格实行雨污分流。

（2） 加快消除城中村、老旧城区、城乡结合部管网空白区，加快补齐“毛细血管”。

（3） 通过清污分流、管网更新修复、混错接改造等途径，提升污水集中收集效能。

（4） 推进雨污合流管网改造，降低溢流污染频次。

针对长江中下游区域农业生产强度大，农业面源污染突出的问题，建议完善农业种植和养殖综合管控体系。农业灌区的化肥流失和水产养殖等是总磷的主要污染源，目前尚未出台相应的水质排放标准，管理仍然粗放，对此，应根据受纳水体的水功能区划，确定农田灌溉退水及水产养殖排水中的总磷排放限值。要加快划定和建设粮食生产功能区、重要农产品生产保护区，积极推进特色农产品优势区建设，实现重要农产品和特色农产品向资源环境较好、生态系统稳定的优势区集中。依据土地消纳粪污能力，合理确定养殖规模，适度调减水网密集区的畜禽养殖，引导畜牧业向环境容量大的地区转移。

针对浅水湖泊内源释放风险高、总磷累积性污染严重问题，建议加快实施重点湖泊生态修复。采取消浪、控藻、提高透明度和促进淤积等措施，通过环境改善恢复水生植物。通过水生植物恢复引导生态系统向草型湖泊转变，达到水质净化的目的[52]。

3.3 实施上游梯级水库群泥沙联合调度，减少库内淤积，增加输沙能力

（1） 实施精细化“蓄清排浑”。三峡水库采用“蓄清排浑”的基本措施来保证水库有效库容，即汛期尽量降低水库运行水位排沙，汛后泥沙含量减少后开始蓄水。随着上游金沙江等梯级水库陆续建成，若要求水库群在整个汛期维持低水位，等到汛后再集中开始抬升水位蓄水，这种调度运行方式不利于水资源的合理利用与高效利用[53]。为此，在新的水沙条件和上游水库群联合调度下，建议将汛期划分为更小的时间单元，通过及时、准确的水文泥沙监测与预报，根据各时间单元内水库来水量的大小及水流含沙量的大小，实现精细化的“蓄清排浑”。所谓精细化的“蓄清排浑”，就是在“蓄清排浑”的基本原则下，充分利用长江上游洪峰与沙峰在传播过程中不同步的现象，通过建立较为完善的水情与泥沙实时监测及预报体系，掌握实时入库泥沙情况和沙峰在库区的输移情况;通过水库的实时联合调度，使沙峰排出库外，实现长江上游水库群联合运用下的沙峰排沙调度[54]。

（2） 库尾减淤。在水库群联合调度运用下，当需要开展三峡水库消落期冲沙减淤调度而寸滩来水又不理想时，可利用消落期上游水库集中加大下泄水量，以满足三峡水库消落期冲沙减淤调度所需的寸滩流量条件，提高变动回水区消落期的走沙能力。同时，合理安排各水库的蓄水时机，科学调配泥沙，避免水库库尾可能出现的累积性淤积对防洪、航运等造成影响[54]。

3.4 修订完善总磷监测的标准方法，强化全沙总磷的监测，浓度和通量并重

现行的总磷监测标准方法要求水样澄清30 min后再分析“澄清样”中的总磷。由于颗粒磷大量被排除，使相当部分的磷被漏测，颗粒态磷被严重低估。有研究同时分析了三峡水库蓄水前后库区多个断面的全沙浑样总磷、沉淀30 min后的澄清样总磷和0.45 μm滤膜过滤后的溶解性磷。结果显示：澄清样总磷明显小于全沙总磷，泥沙浓度越大，澄清样总磷和溶解性磷的比例越小[55]。自然条件下，长江上游平均泥沙浓度大于1.00 kg/m3，环境监测的澄清样总磷只有全沙总磷的50%左右，溶解磷比例在10%以下。水库拦沙，特别是非洪水期间泥沙浓度减少到0.33～0.06 kg/m3，上述比例分别上升到80%和45%以上[29]。可见，泥沙是决定河流磷的关键变量。

由于顆粒磷大量漏测，水库拦磷程度和作用被严重低估。如三峡水库蓄水前后长江宜昌站全沙总磷平均浓度在汛期（6～9月）和非汛期（10～5月）都大量减少，但澄清样总磷减少程度并不十分显著，而且在真正的枯水期（12月至次年3月）澄清样总磷还有增加的趋势。另一方面，监测方法的系统误差和过去对水库泥沙的磷作用机理认识不完善，也导致泥沙对磷的影响机理和实质不能全面反映出来，河流上下游、丰枯季节和地区之间的污染与通量难以比较，对跨区域通量难以准确考核。

因此，建议修改完善总磷监测的标准方法，强化对全沙总磷的监测。在浓度监测的基础上，开展重要控制断面的通量监测，实施相邻2个控制断面的污染负荷区间测算，确定本河段或区域的污染输出通量限值;实施跨界断面浓度与输出通量双重控制，科学制定总磷负荷削减目标[56]。随着长江大保护工作的深入推进和水沙条件的演变，全面认识长江总磷的变化特征十分关键。完善总磷监测方法，重新建立总磷的分析和评估体系，应成为今后长江流域水环境管理的重要工作。

4 结 论

“十三五”以来，长江流域水体中总磷问题日益突出，长江干流总磷达标，但其支流总磷超标明显，超标断面主要分布在长江干流的中上游区域。湖泊总磷污染不容乐观，特别是中下游浅水湖泊总磷超标现象普遍。梯级水库的修建改变了水沙条件，颗粒态磷大幅减少，但溶解态磷有所增加。长江干流总磷超标产生了一系列的生态环境效应：

（1） 长江支流磷的输入加速了上游水库磷的累积，水质污染风险增加;

（2） 浅水湖泊磷超标驱动了内源循环机制，加速了湖泊富营养化过程;

（3） 颗粒磷的减少改变了磷形态的分布，增加了环境的脆弱性;

（4） 水库拦截减少了入海磷通量，改变了近岸水域生态环境。

为了防控长江流域总磷污染，建议从以下几个方面制定长江流域总磷问题的防控对策。

（1） 要加强“三磷”问题治理，遏制长江中上游重点支流的磷超标趋势;

（2） 要加快城镇污水处理基础设施建设，完善农业面源管控和湖泊生态修复体系，控制长江中下游磷排放源;

（3） 建议实施上游梯级水库群泥沙联合调度，减少库内淤积，增加输沙能力;

（4） 建议修订完善总磷监测的标准方法，强化全沙总磷的监测，浓度和通量并重。

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（编辑：赵秋云）

Consideration on total phosphorus problem in Yangtze River Basin

YIN Wei1，2，WANG Chao1，2，ZHANG Hong3，4

（1.Yangtze River Water Resources Protection Institute，Wuhan 430051，China; 2.Key Laboratory of Ecological Regulation of Non-point Source Pollution in Lake and Reservoir Water Sources，Chagnjiang River Water Resource Commission of the Ministry of Water Resources，Wuhan 430051，China; 3.State Key Laboratory of Environmental Aquatic Chemistry，Research Center for Eco-Environmental Sciences，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085，China; 4.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）

Abstract：

During the 13th Five-Year Plan period，the total phosphorus concentration in the main stream of the Yangtze River met the water quality standard，but the total phosphorus in the middle and upper reaches of tributaries and lakes in the middle and lower reaches of the Yangtze River has exceeded the standard obviously.The establishment and operation of the cascade reservoirs in the upper reaches of the Yangtze River changed the water and sediment conditions，resulting in a significant reduction of particulate phosphorus but an increase of dissolved phosphorus.The change of phosphorus transport patterns aggravated the total phosphorus problem in the middle and lower reaches，and produced a series of ecological and environmental effects.The input of phosphorus from upstream tributaries accelerated the accumulation of phosphorus in cascade reservoirs and increased the potential risk of water pollution and eutrophication.The reduction of particulate phosphorus in the middle and downstream changed the distribution of phosphorus form and increased environmental vulnerability.The excessive phosphorus levels in shallow lakes drove the internal circulation mechanism and accelerated the eutrophication process.The steep decrease of phosphorus flux from the Yangtze River to the sea would have a profound impact on the ecological environment of the coastal waters.In view of the total phosphorus problem in the Yangtze River，it is suggested that the input source control should be carried out first，such as strengthening the control of the "three phosphorus" problem，curbing the trend of exceeding the standard of phosphorus in key tributaries in the middle and upper reaches of the Yangtze River.Meanwhile，the construction of urban sewage collection and treatment infrastructure should be accelerated，agricultural non-point source control and lake ecological restoration system should be improved，and phosphorus emission sources in the middle and lower reaches should be controlled.Secondly，it is suggested to implement joint sediment regulation of upstream cascade reservoirs to reduce siltation in the reservoir，increase sediment transport capacity，and increase particulate phosphorus level and phosphorus flux in the middle and lower reaches of the reservoir.Finally，it is suggested to improve the standard method of total phosphorus monitoring，strengthen the monitoring of total phosphorus in the whole sediment，and pay equal attention to the monitoring of phosphorus concentration and flux，so as to provide scientific and systematic data support for the control of total phosphorus in the Yangtze River.

Key words：

total phosphorus;water and sediment changes;eutrophication;flux to the sea;monitoring method;countermeasures and suggestions;Yangtze River Basin