三山港常州段氨氮總磷污染調(diào)查

謝文理，張棟，張宇，李金，薛銀剛*

(1. 常州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 常州 213000； 2. 北京市南水北調(diào)東干渠管理處，北京 100000； 3. 常州市人居環(huán)境檢測(cè)防治中心，江蘇 常州 213000)

三山港常州段氨氮總磷污染調(diào)查

謝文理1，張棟2，張宇3，李金1，薛銀剛1*

(1. 常州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 常州 213000； 2. 北京市南水北調(diào)東干渠管理處，北京 100000； 3. 常州市人居環(huán)境檢測(cè)防治中心，江蘇 常州 213000)

對(duì)2010—2014年三山港常州段NH3-N、TP污染現(xiàn)狀及來(lái)源進(jìn)行調(diào)查。結(jié)果表明，三山港常州段NH3-N、TP污染在時(shí)間上表現(xiàn)為逐年加重，在空間上表現(xiàn)為沿程遞增；其中下游嚴(yán)莊橋斷面附近污染最為嚴(yán)重，多種污染物在此處達(dá)到峰值。NH3-N、TP與特征污染物的相關(guān)性分析顯示，三山港常州段NH3-N污染存在多種來(lái)源，而TP污染則與金屬表面處理行業(yè)的磷化工藝有關(guān)，相關(guān)性>0.8。提出，NH3-N污染削減首先需要提高流域內(nèi)污水接管率，從源頭上減少污染物排放，同時(shí)減少化肥使用，降低農(nóng)業(yè)污染貢獻(xiàn)；工業(yè)污染是TP污染的主要來(lái)源，整治措施可一方面通過(guò)產(chǎn)業(yè)升級(jí)淘汰落后的高污染表面處理工藝，另一方面則通過(guò)加強(qiáng)監(jiān)管，對(duì)企業(yè)污水處理設(shè)施“少開、不開”的行為加大處罰力度，有效減少企業(yè)的超標(biāo)排放。關(guān)鍵詞：三山港；氨氮；總磷；磷化工藝； 相關(guān)性

氮磷污染是我國(guó)水環(huán)境質(zhì)量惡化的主要誘因[1-2]。伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展及城市化進(jìn)程，大量的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽未經(jīng)處理進(jìn)入水體，造成水體中藻類過(guò)量繁殖，繼而出現(xiàn)發(fā)黑發(fā)臭、生態(tài)系統(tǒng)衰退等一系列環(huán)境問(wèn)題[3-5]。困擾我國(guó)多年的“三河三湖”污染，其防治工作的重要環(huán)節(jié)就是氮磷控制[6-9]。

三山港全長(zhǎng)26 km，又名新溝河、舜河，是常州東部地區(qū)重要的引排通道。北端連通長(zhǎng)江，位于江陰市境內(nèi)，南端流經(jīng)常州后匯入京杭運(yùn)河。作為 “引江濟(jì)太”工程重要的清水通道之一，三山港水質(zhì)好壞直接關(guān)系到工程的成敗。目前，三山港水質(zhì)狀況不容樂(lè)觀，雖經(jīng)多次大力整治，但NH3-N、TP污染仍很嚴(yán)重，對(duì)未來(lái)“引江濟(jì)太”清水通道工程實(shí)施造成不利影響，加強(qiáng)三山港的污染管理顯得尤為重要?，F(xiàn)對(duì)三山港2010—2014年期間NH3-N、TP污染現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，通過(guò)加密監(jiān)測(cè)、特征污染因子篩查，確定三山港NH3-N、TP污染重點(diǎn)河段和主要來(lái)源，為下一步的環(huán)境監(jiān)管工作指引方向。

1 監(jiān)測(cè)概況

三山港常州段全長(zhǎng)22 km，流經(jīng)焦溪、新安、芙蓉、橫山橋等多個(gè)集鎮(zhèn)，沿岸生活有二十余萬(wàn)人口，分布企業(yè)數(shù)百家。三山港常州段設(shè)有例行監(jiān)測(cè)斷面6個(gè)，加密監(jiān)測(cè)斷面21個(gè)，見(jiàn)圖1。例行監(jiān)測(cè)斷面分別為糧莊橋、石埝橋、張?zhí)稑?、橫山大橋、嚴(yán)莊橋、九號(hào)橋。糧莊橋?yàn)槿刖硵嗝?，用于監(jiān)控江陰入境水質(zhì)狀況；石埝橋、張?zhí)稑?、橫山大橋斷面位于三山港中游，主要監(jiān)控?cái)嗝嫔嫌渭?zhèn)和沿岸污染；嚴(yán)莊橋斷面位于三山港下游，主要監(jiān)控下游沿岸工業(yè)污染；九號(hào)橋斷面位于三山港入京杭運(yùn)河口，用于監(jiān)控三山港對(duì)京杭運(yùn)河的水質(zhì)影響。

圖1 三山港常州段水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面分布

例行監(jiān)測(cè)斷面采樣頻率為1次/月，月初采樣分析；加密監(jiān)測(cè)采樣頻率為1次/a，年內(nèi)隨機(jī)進(jìn)行采樣分析，常規(guī)監(jiān)測(cè)因子為NH3-N、TP。另根據(jù)流域內(nèi)工業(yè)特點(diǎn)，選取Fe、Zn、Mn為特征水質(zhì)監(jiān)測(cè)因子。

采樣、分析方法分別按《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)要求。

2 結(jié)果與論討

2.1 例行監(jiān)測(cè)NH3-N、TP污染年均值變化

三山港常州段水質(zhì)NH3-N、TP年均值變化見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，NH3-N、TP污染嚴(yán)重，整體表現(xiàn)為Ⅴ類或劣Ⅴ類。NH3-N年均值為1.96～2.14 mg/L，2012年最高，表現(xiàn)為波動(dòng)變化趨勢(shì)，但變化幅度不大；TP年均值為0.346～0.486 mg/L，2014年最高，整體表現(xiàn)為逐年遞增趨勢(shì)。

圖2 三山港常州段NH3-N、TP年均值變化

2.2 例行監(jiān)測(cè)NH3-N、TP月均值變化

三山港為典型通江感潮河流，受長(zhǎng)江潮汐影響，一日內(nèi)流向會(huì)發(fā)生數(shù)次改變，水體整體表現(xiàn)為來(lái)回振蕩、緩慢向南流動(dòng)的趨勢(shì)，其水力停留時(shí)間較長(zhǎng)，污染物易積聚，自凈效率較低。多年觀測(cè)結(jié)果顯示，三山港豐水期流量為10～15 m3/s，平、枯水期流量<3 m3/s。

根據(jù)2010—2014年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)月均值結(jié)果(圖3)，三山港常州段NH3-N、TP最低值出現(xiàn)時(shí)間分別為6月和2月，其值分別為1.34 和0.251 mg/L。豐水期的數(shù)據(jù)普遍好于平、枯水期，但TP最低值出現(xiàn)在2月份，明顯有悖于常理。經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象恰恰反映出TP與工業(yè)污染的密切聯(lián)系。由于2月份通常位于我國(guó)農(nóng)歷新年前后，多數(shù)企業(yè)在此期間放假停產(chǎn)，對(duì)三山港的TP排放會(huì)大幅減少；2月份的NH3-N變化則不明顯，說(shuō)明三山港NH3-N污染另有來(lái)源。

圖3 三山港常州段NH3-N、TP月均值變化

2.3 例行監(jiān)測(cè)NH3-N、TP污染沿程變化趨勢(shì)

三山港常州段NH3-N、TP 年均值沿程變化趨勢(shì)見(jiàn)圖4。

圖4 三山港常州段NH3-N、TP年均值 沿程變化趨勢(shì)

由圖4可見(jiàn)，三山港常州段NH3-N污染表現(xiàn)為上游變化平穩(wěn)，波動(dòng)幅度較小，下游出現(xiàn)沿程遞增趨勢(shì)。張?zhí)稑驍嗝鍺H3-N值最低為1.72 mg/L，張?zhí)稑驍嗝婧螅琋H3-N值開始升高，至嚴(yán)莊橋斷面達(dá)最大值為2.62 mg/L，超過(guò)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.31倍，隨后略有下降。

TP污染沿程遞增趨勢(shì)明顯，糧莊橋斷面TP值最低為0.223 mg/L，至嚴(yán)莊橋斷面TP值高達(dá)0.811 mg/L，超過(guò)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1.03倍；九號(hào)橋斷面TP值雖有下降，但其值仍高達(dá)0.502 mg/L，超過(guò)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.26倍。

2.4 加密監(jiān)測(cè)氨氮總磷污染沿程變化趨勢(shì)

在例行監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合三山港常州段污染特點(diǎn)，對(duì)三山港常州段NH3-N、TP重污染河段進(jìn)行4次加密監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)均值見(jiàn)圖5。三山港流進(jìn)焦溪集鎮(zhèn)(東莊橋斷面)后，NH3-N值即有升高趨勢(shì)，雖受北塘河等支流匯入影響，部分河段NH3-N值出現(xiàn)下降，但整體仍表現(xiàn)為其值居高不下，并在張?zhí)稑驍嗝孢_(dá)到峰值為3.51 mg/L，超過(guò)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.76倍。

圖5 加密監(jiān)測(cè)NH3-N、TP均值沿程變化趨勢(shì)

TP的突變段較為固定，加密監(jiān)測(cè)均值顯示，進(jìn)入新安集鎮(zhèn)(采菱橋斷面)后，水體中的TP值開始持續(xù)升高，并呈現(xiàn)沿程穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)。說(shuō)明自新安集鎮(zhèn)后，三山港沿程均有較為強(qiáng)勁的磷污染物匯入，嚴(yán)莊橋斷面附近TP值急劇上升，達(dá)到3.01 mg/L，超過(guò)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)6.53倍，水體中TP值甚至高過(guò)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)表4中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值要求(1.0 mg/L)，說(shuō)明在此存在嚴(yán)重的TP超標(biāo)排放。

2.5 加密監(jiān)測(cè)特征污染因子沿程變化趨勢(shì)

加密監(jiān)測(cè)污染物均值沿程變化趨勢(shì)見(jiàn)圖6。

三山港常州段沿岸集中了大量金屬表面處理企業(yè)。由于金屬表面處理多用到磷化工藝，而市場(chǎng)上常用的磷化劑主要有鐵磷化劑、錳磷化劑和鋅磷化劑[10]，因此加密監(jiān)測(cè)選擇Fe、Mn、Zn作為金屬表面處理企業(yè)的特征污染物。4次加密監(jiān)測(cè)均值顯示，三山港水體中Fe、Mn含量較高，沿呈程遞增趨勢(shì)；Zn值低于檢出限(<0.02 mg/L)。金屬污染物監(jiān)測(cè)結(jié)果說(shuō)明，涉Fe、Mn系磷化劑企業(yè)存在超標(biāo)排放嫌疑。

圖6 加密監(jiān)測(cè)污染物均值沿程變化趨勢(shì)

2.6 NH3-N、TP污染來(lái)源分析

利用correl函數(shù)對(duì)特征污染物與NH3-N、TP污染物進(jìn)行沿程變化相關(guān)性分析，結(jié)果表明，NH3-N—TP相關(guān)系數(shù)為0.38，NH3-N—Fe相關(guān)系數(shù)為0.20，N—Mn相關(guān)系數(shù)為0.46，TP—Fe相關(guān)系數(shù)為0.88，TP—Mn相關(guān)系數(shù)為0.87，F(xiàn)e—Mn相關(guān)系數(shù)為0.83。TP、Fe、Mn三者之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性，而NH3-N與其他污染物的相關(guān)性較弱。

結(jié)合前述水期分析結(jié)果及常州市污染源普查數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)可看出，三山港常州段NH3-N污染來(lái)源較為多樣，工、農(nóng)、生活源對(duì)其均有不同程度影響，但生活源影響較大，從規(guī)劃部門了解到，三山港沿岸的生活污水接管率低于10%，大量污水直接入河，是三山港常州段NH3-N污染的主要來(lái)源。

三山港常州段TP污染則與工業(yè)源有著較強(qiáng)的相關(guān)性，尤其是金屬表面處理行業(yè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)調(diào)查結(jié)果，環(huán)保監(jiān)察部門對(duì)三山港沿岸的金屬表面處理行業(yè)進(jìn)行全面摸查，發(fā)現(xiàn)該行業(yè)普遍存在處理設(shè)施停用、跑冒滴漏嚴(yán)重及超標(biāo)排放的情況。其中某精密制管公司雨水排放口排放污水中TP和金屬污染物的濃度存在較重的超標(biāo)排放，據(jù)此，環(huán)保監(jiān)察部門依法對(duì)該企業(yè)進(jìn)行了行政處罰。

3 結(jié)論

(1) 三山港常州段NH3-N、TP污染十分嚴(yán)重，水質(zhì)整體表現(xiàn)為Ⅴ類或劣Ⅴ類，已不能滿足水環(huán)境質(zhì)量要求；

(2) NH3-N、TP污染在時(shí)間上表現(xiàn)為逐年加重，2014年污染狀態(tài)重于往年；在空間上表現(xiàn)為沿程遞增，下游斷面的污染程度明顯高于上游；

(3) 下游嚴(yán)莊橋斷面附近污染形勢(shì)嚴(yán)峻，NH3-N、TP、Fe、Mn等多種污染物在此附近達(dá)到峰值；

(4) NH3-N污染來(lái)源較為多樣，生活源對(duì)三山港的NH3-N值有較大影響；而TP污染則與工業(yè)污染，尤其與金屬表面處理行業(yè)有較大關(guān)系。相關(guān)性分析顯示，TP污染與金屬表面處理行業(yè)磷化工藝的相關(guān)性>0.8。

4 建議

三山港常州段NH3-N、TP污染來(lái)源不同，整治方案必須有的放失，不能顧此失彼。NH3-N污染削減首先需要提高流域內(nèi)污水接管率，從源頭上減少污染物排放，同時(shí)減少化肥使用，降低農(nóng)業(yè)污染貢獻(xiàn)；工業(yè)污染是TP污染的主要來(lái)源，落后、高污染的表面處理工藝和環(huán)保責(zé)任心缺乏是TP超標(biāo)排放的主要原因。其整治措施可一方面通過(guò)產(chǎn)業(yè)升級(jí)淘汰落后的高污染表面處理工藝，尋找綠色低污染的磷化劑替代品，從而減少磷污染物排放；另一方面則通過(guò)加強(qiáng)監(jiān)管，對(duì)企業(yè)污水處理設(shè)施“少開、不開”的行為加大處罰力度，有效減少企業(yè)的超標(biāo)排放。

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欄目編輯 李文峻

Status and Source Analysis of Nitrogen and Phosphorus Pollution in the Changzhou Section of the Sanshangang River

XIE Wen-li1，ZHANG Dong2，ZHANG Yu3，LI Jin1，XUE Yin-gang1

(1.ChangzhouEnvironmentalMonitoringCenter，Changzhou，Jiangsu213000，China； 2.BeijingCityEastMainCanalofSouthtoNorthWaterDiversionProjectManagementOffice，Beijing100000，China；3.ChangzhouHumanSettlementTestandControlCenter，Changzhou，Jiangsu213000，China)

Sanshangang River is located in the east part of Changzhou City， it is an important diversion and drainage channel in the region， which plays a role of water channel for drawing water from Yangtze River to Taihu Lake in near future. Nitrogen and phosphorus pollution in Sanshangang River is very serious currently， temporal and spatial variation analysis of Sanshangang River from 2010—2014 in Changzhou section shows that nitrogen and phosphorus pollution increase in time scale of the yearly， while increment in the space along the river， and the section of Yanzhuang bridge is facing serious pollution， the concentration of various pollutants were in peak regularly. There are many sources of nitrogen pollution of Sanshangang River in Changzhou section and phosphorus pollution is related with phosphating processing of metal surface processing industry through correlation analysis of nitrogen and phosphorus pollutants with characteristic pollutant， which has a correlation coefficient of 0.8 or above.

Sanshangang River； NH3-N； TP； Phosphating process； Correlation

10.3969/j.issn.1674-6732.2017.02.013

2016-05-19；

2016-12-02

江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)科研基金資助項(xiàng)目(1404)

謝文理(1982—)，男，工程師，碩士，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)及保護(hù)工作。

*通訊作者：薛銀剛 E-mail：yzxyg@126.com

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B

1674-6732(2017)02-0050-04