南盤江（云南段）總磷、氨氮變化趨勢分析

林益超，崔祥芬，朱 彬，顏溪鳴，司美艷，黃建洪，楊春艷，鄧曉慶

（1.昆明理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650031；2. 云南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，云南 昆明 650034）

0 引言

適量的氮磷不僅能夠促進(jìn)水體中植物和微生物的生長，而且對于保持水環(huán)境平衡有著重要的意義[1]。但氮磷過量會(huì)造成水體富營養(yǎng)化、水中溶解氧含量降低以及引起“水華”現(xiàn)象等[2]，導(dǎo)致部分藻類暴發(fā)性繁殖，水體發(fā)黑發(fā)臭，使得水生態(tài)系統(tǒng)受到破壞，生物多樣性減少[3,4]。

南盤江發(fā)源于云南省曲靖市沾益縣馬雄山南麓，其上游為珠江主源[5]，在云南境內(nèi)全長677 km，流域面積65900 km2，是云南省六大水系之一[6]。流向?yàn)橛杀毕蛭髂显俎D(zhuǎn)向東北，流經(jīng)曲靖市、玉溪市、昆明市、紅河州、文山州五個(gè)州市，最后在曲靖市羅平縣三江口處流入廣西和貴州境內(nèi)[7]。流域內(nèi)有省級重點(diǎn)工業(yè)園區(qū)包括曲靖煤化工工業(yè)園區(qū)、宜良工業(yè)園區(qū)、紅塔工業(yè)園區(qū)、彌勒工業(yè)園區(qū)等[8]。

根據(jù)云南省地表水國控、省控?cái)嗝娉Ｒ?guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)，總磷、氨氮是南盤江的突出性污染物。目前，有多名學(xué)者對南盤江流域的水質(zhì)變化趨勢進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，如張宏[9]分析2006—2017年南盤江上游水質(zhì)變化趨勢，闡明了南盤江污染特征和主要污染物的時(shí)空變化；王勇[10]等人對2005—2014年南盤江上段水環(huán)境質(zhì)量及水質(zhì)變化趨勢進(jìn)行了評價(jià)和分析，剖析了造成水體污染的原因并提出相應(yīng)的治理措施；夏寧寧[11]對南盤江云南省出境斷面23年的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了評價(jià)，總結(jié)了南盤江水質(zhì)歷年的變化情況。以上研究均是對早年間南盤江水質(zhì)狀況進(jìn)行分析評價(jià)，但是對于南盤江源頭至出云南省境的水質(zhì)變化情況鮮有研究，特別是缺乏近來年南盤江云南段的水質(zhì)時(shí)空分布及變化情況的深入分析研究。

本文依據(jù)2014—2021年云南境內(nèi)南盤江國控省控?cái)嗝娴谋O(jiān)測數(shù)據(jù)，分析評價(jià)該流域水質(zhì)時(shí)空變化情況和水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，總結(jié)了部分?jǐn)嗝嫖廴緡?yán)重的原因，為未來水質(zhì)預(yù)測以及有關(guān)部門治理、規(guī)劃該流域提供參考。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測概況

研究區(qū)域?yàn)槟媳P江源頭至出云南省境。研究監(jiān)測點(diǎn)位為南盤江13個(gè)地表水國控、省控監(jiān)測斷面。斷面分布圖如圖1所示。自南盤江源頭至出云南省境，由上游至下游依次為：花山水庫入口、花山水庫出口、天生壩、龔家壩、天生橋、柴石灘、狗街、祿豐村、盤溪大橋、小龍?zhí)端恼?、長虹橋、江邊橋、設(shè)里橋。

圖1 南盤江監(jiān)測點(diǎn)位圖

根據(jù)云南省地表水水環(huán)境功能區(qū)劃結(jié)果，花山水庫入口斷面2014—2020年目標(biāo)水質(zhì)為Ⅰ類、2021年為Ⅱ類，花山水庫出口斷面2014—2020年目標(biāo)水質(zhì)為水質(zhì)Ⅳ類，2021年為Ⅱ類，天生壩、天生狗街、祿豐村、盤溪大橋、小龍?zhí)端恼?、長虹橋6個(gè)斷面2014—2020年目標(biāo)水質(zhì)為水質(zhì)Ⅳ類，2021年為Ⅲ類，柴石灘、設(shè)里橋兩個(gè)斷面目標(biāo)水質(zhì)為Ⅲ類，江邊橋斷面目標(biāo)水質(zhì)為Ⅳ類。

1.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)與來源

數(shù)據(jù)來源于云南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心數(shù)據(jù)庫中2014年1月—2021年12月每月1次的常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測指標(biāo)為《GB 3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》表1的24項(xiàng)指標(biāo)，監(jiān)測單位為云南省生態(tài)環(huán)境廳駐昆明市、曲靖市、玉溪市、紅河州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站。樣品采集、保存、運(yùn)輸、質(zhì)量保證和控制按照HJ 493-2009水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定、HJ/T 91-2002地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范、GB 3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。采集后的水樣按照規(guī)范保存、運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測定。根據(jù)南盤江的主要污染物，選取總磷、氨氮兩個(gè)指標(biāo)作為主要分析研究對象，總磷測定采用GB 11893-89鉬酸銨分光光度法、氨氮測定采用HJ 535-2009納氏試劑分光光度法。

表1 水質(zhì)評價(jià)體系

1.3 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)方法

評價(jià)方法采用單因子水質(zhì)對比評價(jià)法和河流斷面水質(zhì)評價(jià)法[7-9]，應(yīng)用Excel對數(shù)據(jù)預(yù)處理后用Origin2020、ArcGIS10.6進(jìn)行做圖分析，以年平均值為代表評價(jià)流域總體污染狀況。水質(zhì)狀況分級見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 南盤江（云南段）水環(huán)境現(xiàn)狀分析

如圖2所示，2021年狗街監(jiān)測斷面總磷濃度變化較大，2月份達(dá)到了0.58 mg/L，隨后逐漸下降，降低后的濃度仍保持在高于0.2 mg/L的水平?；ㄉ剿畮烊肟凇⒒ㄉ剿畮斐隹?、設(shè)里橋3個(gè)監(jiān)測斷面總磷含量穩(wěn)定且均低于0.07 mg/L，其余監(jiān)測斷面含量在0.1~0.4 mg/L波動(dòng)。狗街?jǐn)嗝婧吞焐鷺驍嗝娴陌钡獫舛茸兓容^大，其中狗街?jǐn)嗝嬖?月份濃度最高（0.56 mg/L），天生橋斷面在6月份濃度達(dá)到最高（0.57 mg/L），兩斷面的最低濃度均低于0.05 mg/L?；ㄉ剿畮斐隹凇⒃O(shè)里橋、盤溪大橋、江邊橋、祿豐村5個(gè)斷面氨氮濃度低于1 mg/L，其余各斷面在0.02~0.35 mg/L波動(dòng)。可能是由于初期雨水的原因，絕大多數(shù)斷面在4—6月時(shí)總磷、氨氮濃度均呈現(xiàn)上升的趨勢。通過比較各斷面總磷和氨氮的濃度變化情況，可以得出狗街?jǐn)嗝嬖?021年中污染較突出。對比地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可知，2021年各斷面主要污染項(xiàng)目為總磷。

圖2 2021年1—12月總磷、氨氮濃度變化情況

2.2 南盤江（云南段）水質(zhì)趨勢分析

由表2可知，云南境內(nèi)南盤江流域2014—2021年監(jiān)測斷面水體類別以Ⅰ~Ⅲ類水質(zhì)為主，占統(tǒng)計(jì)斷面數(shù)的53.8%~61.5%；其次是Ⅳ類水質(zhì)，占統(tǒng)計(jì)斷面的23.1%~38.5%。龔家壩斷面污染嚴(yán)重，2014—2020年斷面水質(zhì)類別均為劣Ⅴ類。狗街?jǐn)嗝嬖?020—2021年污染較嚴(yán)重，水質(zhì)類別均為劣Ⅴ類。2019年盤溪大橋斷面受到一定的污染，水質(zhì)類別Ⅴ類。

表2 2014—2021云南境內(nèi)南盤江流域水質(zhì)狀況 （%）

2.3 南盤江（云南段）總磷、氨氮濃度空間分布特征

由圖3可知，南盤江（云南段）花山水庫入口至天生壩斷面總磷濃度低，龔家壩斷面、狗街?jǐn)嗝?、盤溪大橋斷面、小龍?zhí)端恼緮嗝妗㈤L虹橋斷面、江邊橋斷面濃度高。龔家壩斷面氨氮濃度最高、狗街?jǐn)嗝娲沃?。總磷、氨氮在設(shè)里橋出境斷面濃度低。

圖3 總磷、氨氮濃度空間分布

2.4 南盤江（云南段）總磷、氨氮濃度時(shí)間分布特征

2.4.1 總磷濃度時(shí)間分布

根據(jù)南盤江總磷的空間分布特點(diǎn)，選取分析龔家壩、狗街、盤溪大橋、小龍?zhí)端恼?、長虹橋、江邊橋6個(gè)斷面總磷的時(shí)間分布變化情況，結(jié)果如圖4所示。龔家壩斷面總磷平均濃度為所有斷面中最高，達(dá)到了0.56 mg/L，濃度變化呈現(xiàn)高低交替的規(guī)律，濃度峰值出現(xiàn)在枯水期和平水期，在2014年5月出現(xiàn)極大值2.01 mg/L，之后年份濃度穩(wěn)定在0.5 mg/L。這是由于龔家壩斷面為曲靖主城區(qū)下游，緊鄰曲靖市南片區(qū)污水處理廠總排口，水質(zhì)受到污水處理廠影響較大，豐水期由于上游來水較大，水質(zhì)改善明顯。狗街?jǐn)嗝婵偭诐舛?014—2019年穩(wěn)定在0.2 mg/L，2020年1月和2021年1月出現(xiàn)兩次濃度峰值，均為平水期，之后逐漸下降到穩(wěn)定狀態(tài)。盤溪大橋斷面總磷濃度2018年5月和2019年1月出現(xiàn)兩次濃度峰值，其余月份濃度穩(wěn)定在0.15 mg/L。小龍?zhí)端恼?、長虹橋斷面總磷濃度波動(dòng)較大，2016年后濃度出現(xiàn)緩慢上升的趨勢。江邊橋斷面總磷濃度呈現(xiàn)高低交替的明顯趨勢，濃度峰值出現(xiàn)在枯水期和豐水期。整體上，所有斷面總磷濃度年際變化呈穩(wěn)定狀態(tài)，濃度峰值均與水期相關(guān)。

2.4.2 氨氮濃度時(shí)間分布

根據(jù)南盤江氨氮的空間分布特點(diǎn)，選取分析龔家壩斷面氨氮的實(shí)際變化情況。如圖5所示，龔家壩斷面氨氮濃度穩(wěn)定在2.00 mg/L左右，2018年時(shí)出現(xiàn)兩次濃度峰值，分別是在平水期和枯水期。整體上看該斷面氨氮濃度年際變化呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，峰值均與水期相關(guān)。

圖5 氨氮濃度時(shí)間分布

3 討論

在所有斷面中，花山水庫入口和花山水庫出口斷面屬源頭水保護(hù)區(qū)，保護(hù)力度較大，沿途植被覆蓋率高，水質(zhì)污染較小[12]。但上游兩岸農(nóng)業(yè)人口增加，生活污水、農(nóng)業(yè)面源污染導(dǎo)致水庫氨氮含量呈逐漸上升的趨勢，也是2015—2017年花山水庫入口斷面水質(zhì)類別未達(dá)標(biāo)的主要原因。

天生壩、天生橋斷面雖然水質(zhì)類別達(dá)到目標(biāo)水質(zhì)要求，但流域中總磷、氨氮、BOD5較其他污染物含量突出[10]，主要原因是早年間受所在地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活污水以及工業(yè)園區(qū)的影響[9]，特別是化工、焦化廠等。不過由于近年來曲靖市城市污水處理能力的提高以及相關(guān)企業(yè)的關(guān)停，天生壩、天生橋斷面的水質(zhì)均達(dá)到目標(biāo)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

龔家壩斷面縱貫曲靖市麒麟?yún)^(qū)南北，流域內(nèi)居住人口較多，生活污水以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水導(dǎo)致該斷面污染嚴(yán)重，總磷、氨氮含量突出。狗街?jǐn)嗝媪饔騼?nèi)污水收集系統(tǒng)建設(shè)整體滯后，宜良縣第二污水處理廠服務(wù)范圍內(nèi)僅部分新建小區(qū)有管網(wǎng)覆蓋，大部分區(qū)域仍然為管網(wǎng)空白區(qū)，城區(qū)的主要支流西河僅部分河段建設(shè)有截污管網(wǎng)，污水直排現(xiàn)象突出。沿河鄉(xiāng)村基本無管網(wǎng)收集生活污水，主要依托溝渠等進(jìn)行收集和排放，農(nóng)村生活污水大多是直排進(jìn)入溝渠隨徑流入河。流域內(nèi)部分區(qū)域存在無序養(yǎng)殖，散養(yǎng)畜禽糞便資源化利用普遍偏低，部分畜禽糞便隨雨水沖刷和徑流攜帶進(jìn)入河流，農(nóng)業(yè)化肥的流失，還有涉磷企業(yè)的渣場等雨水沖刷，對水體產(chǎn)生污染，也是該斷面2020—2021年水質(zhì)類別不達(dá)標(biāo)的主要原因。

綜上分析，在所選擇的13個(gè)斷面中，花山水庫出口斷面水質(zhì)最好，花山水庫入口斷面自2017年后均達(dá)到目標(biāo)水質(zhì)Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)。天生壩、天生橋、柴石灘、祿豐村、盤溪大橋、小龍?zhí)端恼尽㈤L虹橋、江邊橋、設(shè)里橋9個(gè)斷面各年間均達(dá)到目標(biāo)水質(zhì)類別。龔家壩斷面水質(zhì)最差，狗街?jǐn)嗝娴乃|(zhì)次之且近年來污染呈現(xiàn)逐漸加重的趨勢?？偭?、氨氮是造成該流域污染的主要因素。

針對南盤江（云南段）中段總磷超標(biāo)的問題，建議分段排查原因，有針對性地制定治理措施。建議：①開展南盤江干流河道綜合整治工作，提升河道防洪能力，改善河道生態(tài)景觀，清理河道垃圾和水葫蘆，同步實(shí)施干流河道截污及其他相關(guān)配套項(xiàng)目，收集污水就近進(jìn)入污水處理廠，緩解南盤江水污染狀況，有效改善南盤江水體和當(dāng)?shù)厝司迎h(huán)境。②全面推進(jìn)城鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)建設(shè)，污水處理廠提標(biāo)改造；新建、擴(kuò)建工業(yè)園區(qū)污水處理廠，并配套建設(shè)污水收集管網(wǎng)。③妥善處理好污染治理與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)民增收的關(guān)系，堅(jiān)持資源節(jié)約、清潔生產(chǎn)的原則，重點(diǎn)在南盤江干流河道周邊實(shí)施農(nóng)村生物質(zhì)能源與農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化利用項(xiàng)目，實(shí)施秸稈還田、秸稈飼料化利用。推廣測土配方施肥、水肥一體化、農(nóng)作物病蟲害綠色防控技術(shù)，繼續(xù)推進(jìn)農(nóng)膜殘留監(jiān)測和農(nóng)膜回收工作，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面源污染負(fù)荷入河量。加強(qiáng)流域禁養(yǎng)區(qū)養(yǎng)殖情況的監(jiān)管。④制定上游水庫、水電站下泄生態(tài)流量方案保障河道生態(tài)流量。⑤持續(xù)加強(qiáng)對已有尾礦庫的監(jiān)督管理和磷石膏綜合利用工作[13]。

4 結(jié)論

（1）南盤江（云南段）花山水庫入口至天生壩斷面總磷濃度低，龔家壩、狗街、盤溪大橋、小龍?zhí)端恼?、長虹橋、設(shè)里橋斷面總磷濃度高，在設(shè)里橋出境斷面低的空間分布呈現(xiàn)前后段低、中間高，特別是龔家壩、狗街高的特點(diǎn)；氨氮僅龔家壩斷面濃度高，其他斷面均能達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

（2）2014年1—12月龔家壩總磷呈現(xiàn)穩(wěn)中略有下降的趨勢，豐水期濃度顯著低于枯水期、平水期，狗街?jǐn)嗝婵偭壮尸F(xiàn)上升趨勢，水期顯著影響濃度峰值。

（3）龔家壩斷面位于曲靖市城區(qū)下游，流域內(nèi)居住人口較多，生活污水以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水導(dǎo)致該斷面污染嚴(yán)重，總磷、氨氮含量突出。狗街?jǐn)嗝娉瑯?biāo)主要原因?yàn)檗r(nóng)村生活污水收集率低，直排河道；農(nóng)業(yè)化肥、畜禽糞便隨雨水沖刷進(jìn)入河道導(dǎo)致總磷超標(biāo)。