沱江上游（德陽段）磷污染特征及影響因素分析

秦延文，馬迎群

（中國環(huán)境科學(xué)研究院 水環(huán)境管理研究室，北京 100012）

2016 年以來總磷成為長江流域主要超標(biāo)因子，其中長江上游流域岷江、沱江等一級支流磷污染最為突出［1］，2016年沱江總磷平均質(zhì)量濃度為0.274 mg/L，在長江一級支流中最高，磷污染十分突出［2］。

沱江流域發(fā)源于川西北九頂山南麓，流經(jīng)四川省德陽市、成都市、資陽市、內(nèi)江市、自貢市，至瀘州市匯入長江，共有大小支流60 余條，其中沱江上游支流有綿遠(yuǎn)河、石亭江、鴨子河（湔江）、青白江、毗河等［3］。沱江流域上游是四川省重要的重工業(yè)區(qū)和礦產(chǎn)區(qū)，為全國重要的磷化工基地，清平-金河一帶磷礦資源十分豐富，以綿遠(yuǎn)河和石亭江上游分布最為廣泛，受此影響，沱江上游水體磷污染較為突出［4］。

已有研究針對沱江流域磷污染特征、污染負(fù)荷、污染成因及控制對策等進(jìn)行了報道，但大部分多關(guān)注于全沱江流域，而對于沱江流域磷污染最為突出的上游流域報道不多。本研究針對沱江上游流域受磷礦、磷化工影響最為嚴(yán)重的德陽地區(qū)，以沱江上游重點支流綿遠(yuǎn)河、石亭江、鴨子河為研究區(qū)域，通過現(xiàn)場調(diào)研，分析沱江上游水體磷污染特征，并對磷污染成因進(jìn)行初步分析，為沱江流域磷精細(xì)化治污提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與分析

1.1.1 樣品采集

現(xiàn)場采樣時，利用采水器采集表層水樣，取50 mL 經(jīng)0.45 μm 濾膜過濾后加入氯仿1 ～2 滴，于50 mL干凈的塑料瓶中冷藏保存，用于測定水體中的PO43--P（活性磷酸鹽）、TDP（溶解性總磷）含量，其余水樣則儲存于500 mL 塑料瓶中冷藏保存，用于測定其中的TP（總磷）含量。

1.1.2 分析測試方法

水體中PO43--P、TDP、TP均根據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）》中有關(guān)要求，采用鉬銻抗比色法進(jìn)行測定。溶解性總有機磷（DOP）含量由溶解性總磷（TDP）含量減去水體磷酸鹽（PO43--P）含量算得；顆粒態(tài)總磷（TPP）含量由總磷（TP）含量減去溶解態(tài)總磷（TDP）含量算得。實驗中測得的所有數(shù)據(jù)均是以P計。

1.2 采樣點分布

綜合考慮背景斷面、主要污染源（磷礦開采企業(yè)、化工企業(yè)等）附近斷面、下游入沱江斷面等因素，于2019 年11 月針對沱江上游德陽市境內(nèi)重點支流（綿遠(yuǎn)河、石亭江和鴨子河）進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查和取樣工作，共計設(shè)置15 個監(jiān)測斷面，其中綿遠(yuǎn)河6 個、石亭江5 個、鴨子河4 個，梓桐村斷面位于北河（綿遠(yuǎn)河），為三江匯流后斷面。各點位具體信息見表1，具體點位分布見圖1。

表1 沱江上游（德陽段）主要支流野外調(diào)研點位信息

圖1 沱江上游（德陽段）主要支流野外調(diào)研點位分布

2 結(jié)果與分析

2.1 各形態(tài)磷含量與空間分布特征

3條河流各形態(tài)磷含量及空間分布如圖2、圖3所示?？梢钥闯?，3條河流各形態(tài)磷表現(xiàn)為不同的空間變化趨勢。

綿遠(yuǎn)河各形態(tài)磷含量總體表現(xiàn)為自上游背景斷面向下游逐漸增加的趨勢。其中PO43--P 含量在兩河口電站斷面至綿遠(yuǎn)河大橋斷面河段處于較低水平，至黃許鎮(zhèn)斷面顯著增加，到八角下斷面增至最高值；TPP含量表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢，其中兩河口電站斷面ρ（TPP）為0.030 mg/L，至黃許鎮(zhèn)斷面時增至最大值0.141 mg/L，到下游八角下斷面時ρ（TPP）下降至0.072 mg/L；DOP含量沿程變化趨勢不明顯。

石亭江各形態(tài)磷含量沿程變化趨勢不明顯。PO43--P含量以石亭江背景斷面最低，最高值出現(xiàn)在穿心店斷面，其次為雙江橋斷面和石亭江1號橋下斷面；DOP含量最高值出現(xiàn)在石亭江1號橋下斷面，雙江橋斷面DOP含量最低；TPP含量以雙江橋斷面最高，其次為背景斷面，中間河段較低。

鴨子河各形態(tài)磷含量表現(xiàn)為自上游向下游逐漸增加的趨勢，其中PO43--P含量和TPP含量在和興大橋斷面達(dá)到最高值，DOP含量在航天大橋斷面達(dá)到最高值。

圖2 沱江上游（德陽段）主要支流PO43--P、DOP、TPP含量空間分布特征

圖3 沱江上游（德陽段）主要支流TDP、TP含量空間分布特征

各河流斷面TDP 和TP 含量空間表現(xiàn)相似?？傮w來看，3條河流背景斷面TDP和TP含量最低，說明3條河流背景斷面受人類活動影響程度較低，其他斷面受人類活動影響，TDP和TPP含量有不同程度的增加。從平均含量來看，綿遠(yuǎn)河、石亭江和鴨子河ρ（TP）平均分別為0.176 mg/L、0.243 mg/L 和0.112 mg/L，石亭江水體總磷含量最高。與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002 相比，3 條河流中，綿遠(yuǎn)河黃許鎮(zhèn)和八角下斷面，石亭江穿心店斷面、石亭江1號橋下斷面和雙江橋斷面水體總磷含量超過III類標(biāo)準(zhǔn)限值（0.2 mg/L），其中石亭江1號橋下斷面和雙江橋斷面水體總磷超過IV 類標(biāo)準(zhǔn)限值，呈現(xiàn)V類水質(zhì)。

2.2 各形態(tài)磷占比特征

圖4 沱江上游（德陽段）主要支流各形態(tài)磷占比特征

沱江上游（德陽段）3 條支流各形態(tài)磷含量占比如圖4 所示?？傮w來看，綿遠(yuǎn)河水體總磷以TPP占比最高，平均占比達(dá)46.73%，其次為PO43--P，占比達(dá)到29.27%，DOP 占比最低，為23.95%；石亭江水體總磷以PO43--P 占比最大，為43.36%，其次為TPP，占比為33.75%，DOP 占比最低，為22.89%；鴨子河水體總磷同樣以PO43--P 占比最高，達(dá)到46.69%，其次為DOP，占比為32.55%，TPP占比最低，僅為20.76%。

3 討論

沱江流域作為我國重要的磷礦產(chǎn)地，磷礦開采企業(yè)多分布于沱江上游綿遠(yuǎn)河和石亭江流域，如綿遠(yuǎn)河上游的清平磷礦、天池磷礦以及石亭江上游的金河磷礦等，其磷礦產(chǎn)量占四川省產(chǎn)量的95%以上［5］，幾十年的開采利用導(dǎo)致該地區(qū)環(huán)境問題日益嚴(yán)重［6］。同時，綿遠(yuǎn)河、石亭江中游沿岸聚集著大量磷化工企業(yè)，磷石膏多沿河堆積，由于很多老的磷石膏堆場未采取防滲、滲濾液收集等措施，在降雨影響下污染物易隨降雨匯入沱江，造成沱江流域磷污染［7］。近年來，四川省針對沱江總磷超標(biāo)問題，組織實施了沱江流域磷污染排放攻堅，督促德陽市關(guān)閉九頂山43 個探采礦權(quán)，完成243 口礦井井硐封閉工作，開展磷石膏堆場規(guī)范化整治和綜合利用［8］。一系列措施的實施使近年來沱江水質(zhì)呈向好趨勢發(fā)展［3，9］。本研究中，綿遠(yuǎn)河兩河口電站斷面位于清平磷礦下游，水體總磷含量較低，ρ（TP）為0.101 mg/L，呈現(xiàn)III類水質(zhì)，說明隨著德陽市磷礦整治的不斷深入，現(xiàn)有磷礦開采對綿遠(yuǎn)河上游河流水體磷污染的影響較小。石亭江背景斷面水體ρ（TP）為0.151 mg/L，高于綿遠(yuǎn)河上游，可能受歷史磷礦開采活動的影響。

然而，需要注意的是，較之背景斷面，綿遠(yuǎn)河和石亭江中游水體總磷均呈顯著增加趨勢，尤以石亭江穿心店和石亭江1號橋下兩個斷面總磷含量最高。由于綿遠(yuǎn)河和石亭江中游均分布有多個磷石膏堆場及磷化工企業(yè)，因此綿遠(yuǎn)河和石亭江中游磷化工行業(yè)對沱江水體磷污染的影響仍應(yīng)引起足夠重視。

另一方面，德陽市作為成都平原城市群第二大工業(yè)城市，成德同城化推動德陽市城鎮(zhèn)化快速發(fā)展［10］，由此造成水環(huán)境壓力不斷增加。綿遠(yuǎn)河、石亭江和鴨子河下游流經(jīng)德陽市旌陽區(qū)、什邡市、廣漢市等人口密集地區(qū)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)河流水質(zhì)不斷惡化。

4 結(jié)論

（1）綿遠(yuǎn)河、石亭江、鴨子河背景斷面總磷含量較低，受人類活動影響較小；受磷礦開采、磷化工生產(chǎn)及城鎮(zhèn)居民生活等因素影響，3 條河流中、下游總磷含量較高。

（2）3 條河流磷形態(tài)組成不同，綿遠(yuǎn)河以顆粒態(tài)總磷占比較大，石亭江和鴨子河以活性磷酸鹽含量占比較高。

（3）從來源分析來看，綿遠(yuǎn)河和石亭江上、中游主要受磷礦開采、磷化工生產(chǎn)影響，下游受德陽市城鎮(zhèn)生活影響較大，而鴨子河流域磷礦開采企業(yè)、磷化工企業(yè)較少，主要受流域內(nèi)居民生活和農(nóng)業(yè)源污染影響。