河流水体非点源总磷污染来源研究进展

王玲玲 谢文理 章文斌

摘 要：近年来，随着技术的进步和重视程度的提高，河流水体总磷污染的情况已经得到有效的控制，但是河流水体非点源总磷污染已逐渐被公认为水环境治理中的重大难题，由此形成的河流水体富营养化造成了非常严重的生态环境问题。因此，开展河流水体非点源总磷污染来源的研究，对于河流水环境的综合治理和环境保护有着重要的理论价值和实践意义。该文主要阐述了对河流水体非点源总磷污染来源的研究进展，并在此基础上分析探讨控制措施，为相应的治理决策提供参考。

关键词：河流;总磷;非点源污染;研究进展

中图分类号 X524 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）09-0148-03

我国水环境污染整体形势严峻，其中，河流水体的富营养化问题尤为突出，给采水、蓄水、用水等带来多方面的严重隐患。磷元素是各种生物体生长发育必需的非金属矿物元素，是生物体最主要的营养盐之一。河流水体中总磷的代谢是一个动态平衡的过程，一旦平衡被打破，总磷含量过高会导致藻类及其他浮游生物的过度生长和繁殖，使水中溶解氧急剧下降，进而造成河流水体水质恶化黑臭，俗称水体富营养化，这是水环境治理中公认的一大难题[1]。水环境污染按照污染来源形式可分为2种，一种是有固定排放源的叫作点源污染，一种是没有固定排放源的叫作非点源污染。点源污染多为工业废水和城市生活污水从固定的排放口集中汇入水体。非点源污染是相对点源污染而言，指污染物来源非特定，在降水、降雪等的冲刷作用下，通过各种地表径流、地下水等过程而汇入受纳水体并引起水体的富营养化等其他形式的污染过程的概念。例如农业生产中施用的化肥和农药，经雨水冲刷流入水体而造成农业类的非点源污染;又如城市交通中，汽车轮胎磨损、尾气排放等产生的各类污染物，随降水等过程沉降后，伴随地面径流，汇入城市排水系统而进入水体造成污染。非点源污染由于其来源更为广泛和随机，因此又被称为面源污染。与点源污染相比，非点源污染来源分散、多样，污染边界和污染位置难以判断和识别，污染来源随机、原因复杂，潜伏期长，因而防治非常困难。自20世纪60年代以来，随着技术的进步和重视程度的加大，河流水体点源总磷污染情况已经得到有效控制。根据相关调查研究统计表明，随着现代工农业迅速发展，非点源总磷污染已经成为了河流水体环境污染的最主要原因之一，严重威胁到了河流水体的生态健康[2]。为此，笔者阐述了对河流水体非点源总磷污染来源分析的研究进展，并在此基础上分析探讨控制措施，以对相应的治理决策提供建议。

1 河流水体非点源总磷污染现状

总磷是水质富营养化的最重要污染指标之一，如果河流水体中总磷含量过高，会导致河流水体的富营养化等一系列严重的水环境问题。从我国近年来发布的地表水污染数据分析来看，我国普遍存在地表水总磷指标超标的问题。根据《2019年中国生态环境状况公报》显示，总磷已经成为主要地表水体三大重污染指标之一。大量施用的磷肥未经植物吸收而直接流失进入河流水体中，导致水生态系统生物多样性被破坏和水体严重富营养化等一系列水体生态环境污染问题的主要原因是农业生产中磷肥施用的管理方式粗放等，許多农村地区的磷肥利用效率普遍较低。河流非点源总磷污染区域分布广泛，最主要集中在水土流失较为严重的农业生产生活区。土壤遭受侵蚀后，化肥、农药等的大量投入和管理不善以及农村畜禽养殖排污使河流水体的非点源总磷污染问题日益严重，非点源污染已成为河流水质恶化的最主要原因之一。

河流水体总磷非点源污染按其来源的类型主要可以分为农业污染、工业污染与生活污染。农业污染主要是指农作物耕作时施用的化肥与农药等很大部分未经植物吸收而是随着降水等地表径流汇入河流或渗到地下水层，造成河流水体大面积总磷污染，所以农业污染所贡献的比例最大。工业污染主要与当地的工业发展水平和产业结构密切相关，在传统制造业发达的地区，未经合格处理的超标废水污水直接排入江河，使得大面积水域遭受污染。生活污染来源的表现形式则主要为人们的日常生产生活污水以及生活垃圾等，随着垃圾分类等措施的出台，生活污染贡献显著降低[3]。

2 河流水体非点源总磷污染来源研究进展

2.1 非点源总磷污染来源模型研究 河流水体非点源总磷污染模型分析是非点源污染来源分析研究的最重要方法之一。非点源总磷污染模型属于数学模型范畴，是一种确定性模型，基本流程是在建立的模型中输入已知的参数设定好运行条件可以得到模拟得出的确定输出结果。确定性模型按照运算原理又可以分为经验统计模型和机理运算模型2种类型，经验性统计模型是通过经验参数识别非点源污染区域水土的利用类型和总磷污染的总负荷，然后建立非点源总磷污染的总负荷与区域水土利用类型以及降水、降雪包括径流之间的关联。机理运算模型则充分考虑非点源总磷污染的物理化学变化过程和迁移转化的运行机制，模型运算机理更为复杂，可以用来计算长时间内连续的污染负荷时空演化情况[4]。

我国的河流水体非点源总磷污染来源分析模型研究起步于20世纪80年代，从对水体富营养化问题的调查分析开始，河流水体非点源总磷污染来源分析模型研究逐渐展开，根据研究区域实际情况引入适用的模型本地化并对其进行了大量计算优化。随着国外非点源总磷污染模型的迅速发展，我国也在自主构建基于河流水体非点源总磷污染物理化学变化过程的各种机理运算模型。在非点源污染模型与GPS、RS、GIS等技术结合后，河流水体非点源总磷污染负荷估算及其特征研究成为了未来新的发展方向。目前我国河流非点源总磷污染来源分析的研究模型还存在一些不足，由于非点源污染具有复杂性、随机性、不确定性等特点，学者们对总磷污染物的迁移转化机制和在水体总污染负荷中所占的比重等方面还需要进行进一步的研究完善[5]。

2.2 非点源总磷污染来源特征研究 对于河流非点源总磷污染特征研究来源分析主要着手点为非点源污染情况时空分布特征以及非点源污染的主要影响因素等方面，进而分析可能的来源。以常州市内河武进港非点源总磷污染特征研究和来源分析为例，武进港是太湖流域常州境内最重要的支流之一，地处常州市郊东南部，是汇入太湖北部竺山湾的最主要骨干河道之一，对竺山湾的水体产生重要影响。武进港上共设有洛阳桥、中天钢铁、戴溪桥、慈渎桥、姚巷桥和周桥等6个例行水质监测断面，采样频率为每月1次。采样、分析方法分别严格遵守《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T 91-2002）和《水和废水监测分析方法》（第四版）的要求。2013—2018年武进港水质总磷指标监测数据表明，武进港总磷浓度水平在空间上表现为从上游到下游沿程递减，在年度跨度上总体呈现递减趋势，年内分布则表现为每年丰水期明显低于平枯水期。分析表明，武进港上游区域工业发达，土地开发利用强度较大，水土流失严重，总磷污染负荷较高;中下游区域则以农业用地为主，水体自净能力相对较强，总磷浓度较低。根据污染指标监测数据和区域相关统计年鉴资料进行综合研究表明，武进港河流中总磷污染情况受流域内生产及生活污染的影响较为明显。工业和农业污染是流域内总磷污染的主要来源，一方面应通过积极的产业升级淘汰落后的生产工艺，寻找绿色高效低污染的工业替代品;另一方面则应该对企业污水处理设施加强监管，进一步加大违法偷排的处罚力度，可以有效减少企业超标排放[6]。

3 河流水体非点源总磷污染控制的对策建议

3.1 控制总磷输入 河流水体磷污染的总量控制应当建立在科学考虑各流域的的自然特征，弄清总磷在环境中的扩散、迁移、转移和自净规律的基础上，计算出环境容量，并综合分析该区域内的总磷污染源，通过建立一定的数学模型，计算出每个源的污染分担率和相应的总磷允许排放总量，求得最优方案。河流水体非点源总磷污染的主要来源分布是农业污染、工业污染与生活污染，要做到总量控制就必须重点关注。农业污染方面应当通过减少磷肥的施用量，寻找提高作物对土壤中磷的利用率的方法。工业污染方面主要是含磷废水必须进行处理达到合格标准之后才能进行排放。生活污染方面则应当尽量使用不含磷的洗涤剂，使用可循环回收的生活物品，推广垃圾分类，减少生活垃圾入河。针对流域总磷污染特征，实施多措并举，切实减少总磷入河输入量。重点强化磷矿采选管理，加强磷化工和磷石膏库为主的工业污染管控，提升城镇生活污水收集和除磷水平;加强畜禽养殖废物综合治理和农业面源污染的管控;完善总磷环境标准体系，从而提高磷污染总量控制的环境监管效率。

3.2 优化耕作方式 相关研究表明，当流域内水田面积占农用地总面积的比例超过50%时，磷元素的综合利用率能显著提升，能有效减少磷元素流失。因此，合理提高河流区域内水田面积的比例，有利于提高磷元素的综合利用效率，减少流域内污染负荷。同时，适时开展轮耕、休渔等耕作方式，让水土恢复自然的自净能力，可以有效減少区域内总磷负荷，提升水资源自净能力，降低水体富营养化的概率。

3.3 治理残留总磷 对于土壤中的遗留磷污染治理，可以采用生物治理的措施来提高生物利用度和综合利用遗留土壤磷库，进而削弱河流水体非点源总磷污染。由于河流区域的土壤、地表水尤其是地下水中日积月累留存了较多的磷污染，从而导致地下径流对于河流水体非点源总磷污染产生持续贡献，因此河流总磷污染的治理还应重点关注相关区域内土壤和地下水遗留磷元素的处理问题。

4 结语

综上所述，河流水体非点源总磷污染的治理与控制任重而道远，还需要不断研究探索与完善，对其治理必须结合多方力量，治理方案必须综合严格而科学，采取多种科学手段严防严控、有效治理，保护好来之不易的青山绿水。

参考文献

[1]李玉平.南漪湖水质总磷超标成因及达标治理建议[J].安徽农学通报，2020，26（04）：137-138.

[2]黄德锋，路建恒，李贺.基于SWMM的宿迁市非点源污染负荷模拟计算[J].安徽农学通报，2015，21（15）：100-104.

[3]刘鹏，杨昆，彭双云，等.基于SWAT的滇池流域农业非点源污染空间分布特征研究[J].安徽农学通报，2016，22（24）：81-82，135.

[4]王天培.国内外遥感技术在非点源污染模拟中的应用[J].安徽农业科学，2011，39（21）：12771-12773.

[5]涂俊，何国富，施闽涛.基于GIS对河流型水源保护区非点源污染的调查及对策研究[J].安徽农业科学，2014，42（4）：1156-1158.

[6]蒋少杰，张宇，施昕澜.武进港2013—2018年总磷污染时空特征研究[J].资源节约与环保，2019（8）：101-102.

（责编：徐世红）