陳亞平，岳艾儒，韋婭儷，楊長軍

(四川省環(huán)境保護科學研究院，成都 610041)

隨著人口的急劇增長和工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，我國河流水質惡化情況日益嚴重，尤以點源和非點源超負荷排放而引起的氮、磷元素超標最為突出[1～5]。2015年4月國務院印發(fā)《水污染防治行動計劃》，要求切實加大水污染防治力度，針對水質未達標的地區(qū)應制定達標方案，將治污任務逐一落實到匯水范圍以內的排污單位，并明確了防治措施及達標時限。

四川省是“千河之省”，流域面積100 km2以上的河流有1 049條，屬長江流域的國土面積占96.7%，三峽庫區(qū)80%的水量來源于四川境內?？梢?，四川省流域污染防治工作對三峽庫區(qū)水質安全乃至全國的生態(tài)屏障的保護有著至關重要的作用。其中，岷江是長江上游的重要支流，流域范圍包括8個市(州)的36個縣(區(qū)、市)，但岷江流域中游村鎮(zhèn)眾多，以畜禽養(yǎng)殖業(yè)為主，所產(chǎn)生的氮磷污染嚴重，同時接納了上游成都市的排污，入境斷面氨氮和總磷指標常年處在V類或劣V類水質狀態(tài)[6]。2016年7月28日四川省委《關于推進綠色發(fā)展建設美麗四川的決定》中明確提出，省內將以強力控制和削減總磷、氨氮、COD等污染物為主攻方向，岷江流域是重點整治區(qū)域之一。2015年12月2日四川省人民政府發(fā)布的《<水污染防治行動計劃>四川省工作方案》(以下簡稱《四川省水十條》)，指出2014年，四川省86個國控斷面中，有29個斷面超標，以總磷超標居多，為此提出到2020年，岷江流域水環(huán)境質量需得到階段性改善，即達到2016年7月《四川省市(州)水污染防治目標責任書》的階段性目標；到2030年，岷江流域水環(huán)境質量得到總體改善，即達到水體功能區(qū)類別要求的目標。《四川省水十條》還提出了針對岷江流域水污染控制的總體要求，一方面，以控制和削減總磷污染物為首要目標的基礎上，兼顧氨氮、COD等其他特征的污染因子；另一方面，四川省市(州)在簽訂水污染防治目標責任書的基礎上，對于超標的斷面，均需制定相應的水體達標方案。

鑒于此，本文結合上游岷江(外江)南河董壩子斷面和府河黃龍溪斷面的水質污染情況對岷江大橋斷面污染物進行分析，在確定岷江大橋斷面水質超標的主要因子的基礎上，對岷江流域岷江大橋控制單元氨氮和總磷污染源解析，并構建了相應的達標策略。

1 研究區(qū)域概況

岷江大橋控制單元地處四川省眉山市彭山區(qū)，作為岷江流域的國控斷面之一，位于岷江中游，即為岷江(外江)南河納入府河后第一個考核斷面，又為岷江流經(jīng)眉山市最上游的考核斷面。在收集控制單元上游府河黃龍溪斷面(國控斷面)、岷江(外江)南河董壩子斷面和岷江大橋斷面2011年1月～2015年12月的常規(guī)水質監(jiān)測資料的基礎上，對岷江大橋控制單元內水體環(huán)境質量狀況進行研究。岷江大橋控制單元水環(huán)境研究范圍，見圖1。

圖1 岷江大橋控制單元水環(huán)境研究范圍Fig.1 Study area of water environment of Minjiang bridge control unit

2 研究區(qū)域水環(huán)境現(xiàn)狀分析

根據(jù)2011年1月～2015年12月的水質監(jiān)測資料，結合《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)的要求，按照單因素評價方法，分析研究區(qū)域的超標因子和超標倍數(shù)。上游府河黃龍溪斷面位于成都市雙流區(qū)黃龍溪鎮(zhèn)與眉山市彭山區(qū)牧馬鎮(zhèn)交界處，為岷江支流府河成都市出境斷面；上游岷江(外江)南河董壩子斷面位于成都市新津縣鄧雙鎮(zhèn)與眉山市彭山區(qū)青龍鎮(zhèn)交界處，為岷江(外江)南河成都市出境斷面。上游的黃龍溪斷面和董壩子斷面COD、氨氮、總磷變化趨勢見圖2。岷江大橋斷面COD、氨氮、總磷變化趨勢見圖3。

圖2 黃龍溪與董壩子斷面污染物變化趨勢Fig.2 Variation tendency of pollution indexes of Huanglongxi section and Dongbazi section

通過圖2可知，首先從COD污染物來看，黃龍溪斷面和董壩子斷面2011～2015年基本可達GB3838-2002的Ⅳ類水體，其中黃龍溪斷面2011年6月、董壩子斷面2011年1月和2013年6月的除外，雖上游斷面的COD濃度總體上不能滿足水體功能區(qū)的Ⅲ類要求，但是2014～2015年均可滿足《四川省市(州)水污染防治目標責任書》的2020年階段性目標Ⅳ類要求；第二，從氨氮污染物來看，黃龍溪斷面氨氮濃度2011～2014年超標嚴重，氨氮濃度在2013年4月出現(xiàn)峰值，超標倍數(shù)高達8.6倍；董壩子斷面氨氮濃度呈現(xiàn)波動，歷年超標集中在1～5月，氨氮濃度在2013年4月出現(xiàn)峰值，超標倍數(shù)為4.76倍；2個上游斷面2015年氨氮濃度明顯有所降低；第三，從總磷污染物來看，黃龍溪斷面和董壩子斷面總磷濃度2011～2015年全面超標，尤以2011～2014年超標嚴重，黃龍溪斷面總磷濃度在2011年3月出現(xiàn)峰值，超標倍數(shù)達9.9倍，董壩子斷面總磷濃度在2013年4月出現(xiàn)峰值，超標倍數(shù)高達13.5倍，2個上游斷面2015年總磷濃度總體上有所降低。對比各類污染物2011～2015年逐月變化情況，各類污染物濃度最大超標濃度均集中在每年1～5月，其污染因子月達標率COD>氨氮>總磷。

圖3 岷江大橋斷面污染物變化趨勢Fig.3 Variation tendency of pollution indexes of Minjiang bridge section

從圖3可知，岷江大橋控制單元COD在2011～2015年普遍達標(僅2013年4月COD為20.8mg/L，除外)；2011～2015年，氨氮濃度集中在每年的1～5月份超標嚴重，且在2013年4月份出現(xiàn)峰值，超標倍數(shù)達4.98倍，2015年氨氮濃度總體上有所降低；由于治污力度的加大和營養(yǎng)類物質降解的滯后效應，總磷濃度近年呈現(xiàn)波動，以2011～2014年超標最為嚴重，總磷濃度在2014年5月出現(xiàn)峰值，超標倍數(shù)為4.13倍，2015年總磷濃度明顯有所降低；污染因子月達標率為COD>氨氮>總磷?？梢?，氨氮和總磷是導致岷江大橋斷面水質超標的主要因子。對比岷江上游的黃龍溪斷面、董壩子斷面與岷江中游的岷江大橋斷面可知，總體上岷江上游的污染現(xiàn)狀較中游的污染情況嚴重，可見上游來水的影響應是岷江大橋斷面污染物超標的主要因素之一。

3 研究區(qū)域氨氮和總磷源解析

3.1 污染源分擔率分析

根據(jù)2003年9月《全國水環(huán)境容量核定技術指南》中的規(guī)定，結合流域情況選取各類污染源的入河系數(shù)，分析水陸響應單元的污染物的陸上排放量所對應的入河量。岷江大橋控制單元內工業(yè)污染源排污口設在河岸，污水直排入河，入河系數(shù)取1.0；由于研究范圍尚無正常投運的城鎮(zhèn)污水處理廠，參考相似工程案例，城鎮(zhèn)生活污水污染源和規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染源的入河系數(shù)取0.8；畜禽散養(yǎng)污水、農(nóng)村生活污水、水產(chǎn)養(yǎng)殖污水、農(nóng)田面源和生活垃圾等污染源視實際情況分別取0.2、0.2、0.1、0.08和0.05。經(jīng)計算，2015年岷江大橋控制單元氨氮入河量共計195.88t/a，總磷入河量共計31.77t/a，各個污染源氨氮和總磷的分擔率見圖4。

圖4 控制單元內各個污染源分擔率Fig.4 Contribution of pollution sources in the unit

按照污染源類型統(tǒng)計污染負荷，各污染源對控制單元內氨氮、總磷污染負荷貢獻最大的污染源分別為城鎮(zhèn)生活污水污染源、規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染源，污染分擔率分別為42.54%、35.31%，各污染源對控制單元內污染負荷貢獻的排序為城鎮(zhèn)生活污水污染源>規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染源>農(nóng)村生活污水污染源>農(nóng)田徑流污染源>畜禽散養(yǎng)污染源。因此，導致岷江大橋控制單元常年氨氮和總磷超標的原因是城鎮(zhèn)生活污染源和規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染源的直接排放。

3.2 污染物時空變化分析

3.2.1 氮磷污染并重，受上游來水的影響

岷江大橋控制單元3個污染因子月達標率的次序與上游2個匯入斷面的一致，且氨氮與總磷變化趨勢基本同步。上游黃龍溪斷面地水質常年為劣V類，主要源自成都中心城區(qū)來水的影響，雖然中心城區(qū)生活污水集中處理率已超過80%，但是由于流域產(chǎn)物總量大及周邊區(qū)(市)縣污水收集處理率不高，加之斷面位于旅游景區(qū)，導致城鎮(zhèn)生活直排污水成為氨氮和總磷的主要來源。上游南河董壩子斷面匯入?yún)^(qū)域以耕地林地為主，雖城鎮(zhèn)化率不高，但該區(qū)域畜禽養(yǎng)殖活動強度較大，肉雞、肉兔、生豬等主要養(yǎng)殖是造成水體氮磷污染的主要原因?？紤]到岷江大橋控制單元的水質受上游成都市來水的影響，計算范圍較廣，采用MIKE 21二維水動力水質模型，以總磷為計算因子，對控制單元內不同情景下(情景一：上游來水達標；情景二：上游來水維持現(xiàn)狀，不達標)，污染物的影響范圍進行模擬分析，詳見圖5。此處所說的達標是指達到《四川省水十條》2020年的階段性目標，按照《四川省市(州)水污染防治目標責任書》，即上游黃龍溪斷面達到V類水體的要求，上游南河董壩子斷面達到“總磷≤0.22mg/L，其他指標為Ⅲ類”的要求，研究的岷江大橋控制單元達到“總磷≤0.33mg/L，其他指標為Ⅳ類”的要求。

圖5 支流匯入口下游500m總磷模擬分析Fig.5 Simulation analysis of total phosphorus at downstream 500m of the branches inlet

從圖5可知，在匯入支流上游的黃龍溪渡口斷面、董壩子斷面均不達標，且在污染物濃度維持現(xiàn)狀的情境下，岷江大橋總磷濃度為0.39～0.48mg/L；在匯入支流的黃龍溪渡口斷面、董壩子斷面均達到規(guī)定的污染物濃度限值的情境下，岷江大橋總磷濃度為0.303～0.320mg/L，才能滿足低于0.33mg/L的考核要求?？梢?，岷江大橋控制單元受到成都市上游來水水質影響較大，在支流上游斷面黃龍溪渡口、支流斷面董壩子斷面均達標，且在岷江彭山段污染負荷得到有效控制的共同協(xié)作下，才能確保岷江大橋控制單元的總磷濃度達標。

3.2.2 季節(jié)性變化明顯，受水源補給的影響

河流的流量主導著河流水質，此類水源補給類型為常規(guī)水源補給，而非常規(guī)水源區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的常規(guī)的水資源，主要為其再生水或未經(jīng)處理的廢水[7]。非常規(guī)水源補給屬性的河流水體污染嚴重，水質波動大。從岷江常年流量來看，一般枯水期是11月～第二年3月，平水期一般是4月、5月和10月，豐水期一般是6～9月。受流量和非常規(guī)水源補給的影響，岷江大橋控制單元水質狀況的季節(jié)性變化特征為枯水期、平水期水體污染物濃度高于豐水期。對于超標倍數(shù)較高的氨氮，由于污染物經(jīng)歷了枯水期和平水期，在豐水期剛來臨之際的1～5月份凸顯。

對于河流流量變化等不可控因素，積極從源頭上減排，淘汰落后產(chǎn)能，構建新型產(chǎn)業(yè)體系，進而控制非常規(guī)水源補給的水量和水質。如大力推進造紙、紡織印染、制革、電鍍、化工等重污染行業(yè)以及高水耗、高污染、低產(chǎn)出等落后產(chǎn)能的淘汰，鼓勵結合自身實際，提高淘汰標準、擴大淘汰產(chǎn)品和工藝范圍，綜合運用差別價格、環(huán)保、土地、市場準入制度、安全生產(chǎn)等多種手段加快推進落后產(chǎn)能淘汰。對于眉山市，著力推進耕地保護、農(nóng)業(yè)“四化”建設、城鄉(xiāng)公共服務均等化、新型農(nóng)村社區(qū)建設，以都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)為主導，推進現(xiàn)代服務業(yè)與先進制造業(yè)協(xié)調發(fā)展，同時嚴格限制畜禽養(yǎng)殖，劃定禁養(yǎng)區(qū)、限制養(yǎng)殖區(qū)，嚴格控制養(yǎng)殖數(shù)量，實現(xiàn)糞污零排放。

3.2.3 污染態(tài)勢有所減緩，受治污力度的影響

“十二五”期間，研究區(qū)域排污控制力度大大加強，岷江大橋控制單元累計完成3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)23個村莊環(huán)境綜合整治，4萬余戶農(nóng)戶開展了“兩池六改一集中”建設，15%的重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)修建了集中式污水處理設施。區(qū)域內逐步開展禁養(yǎng)區(qū)限養(yǎng)區(qū)劃定工作，積極推行清潔生產(chǎn)和生態(tài)養(yǎng)殖，先后對90多家規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖企業(yè)開展省、市、縣三級掛牌限期治理?！笆濉逼陂g實施的綜合治理項目，見下表。雖氨氮在2013年4月份出現(xiàn)峰值，總磷濃度在2014年5月出現(xiàn)峰值，但通過2012～2014年實施的8個綜合治理項目，2015年總磷濃度明顯有所降低，氨氮超標現(xiàn)象也得到有效控制。

表 “十二五”期間實施的綜合治理項目Tab. The projects implemented during the Twelfth Five-year

4 控制單元水體達標策略分析

4.1 控制單元水體達標策略的構建

岷江大橋控制單元地處中游，在接納上游成都市排污的同時，還擔負著為長江下游供水的功能。通過前文的討論，該地區(qū)的水質受上游來水水質影響很大。本著“一河一策”的原則，要使控制單元內水質達標，從控源(源頭減排)、增容(區(qū)域綜合整治)、統(tǒng)籌(全程監(jiān)管)3個方面入手，做到嚴格環(huán)境準入、全面開展區(qū)域治理、完善流域協(xié)作機制[8～10]，岷江大橋控制單元水體達標策略框圖，見圖6。

圖6 岷江大橋控制單元水體達標策略Fig.6 Strategy for water body reaching the standard of Minjiang bridge unit

4.2 可達性分析

水質目標的可達性分析包括不可控型風險分析和可控型風險分析兩部分，不可控型風險主要包括流域水量變化和上游來水影響兩部分，可控型風險主要是指實施污染控制工程后的風險。水量長時間處于枯水期，或新建大型水利工程，造成水體流場變化導致的水體自凈能力下降的情況，都將加重下游岷江大橋水質超標的風險。在支流匯入斷面均達標，且在研究段污染負荷得到有效控制的共同協(xié)作下，能確保控制單元水體達標。

根據(jù)2017年3月編制的《岷江彭山岷江大橋控制單元水體達標方案》，2016～2020年將斥資逾10億元，實施工業(yè)污染防治項目、城鎮(zhèn)污水處理及管網(wǎng)建設、城鎮(zhèn)生活垃圾收運及處置、農(nóng)業(yè)農(nóng)村環(huán)境綜合整治、水環(huán)境綜合整治與生態(tài)修復、飲用水源地保護區(qū)規(guī)范化建設六類重點工程，工程實施后，控制單元內COD、氨氮和總磷的入河量分別削減1 712.05t、110.98t和21.94t，與2015年相比污染物入河量削減比例分別達75.38%、56.65%和69.06%，能確保控制單元水體的氨氮和總磷濃度達標。

5 結 語

5.1 岷江控制單元水環(huán)境現(xiàn)狀分析表明，與上游的黃龍溪斷面、董壩子斷面的污染特征相似，氨氮和總磷是岷江中游的岷江大橋斷面水質超標的主要因子，其中氨氮濃度集中在1～5月超標嚴重，在2013年4月份出現(xiàn)峰值，總磷在2011～2014年普遍超標嚴重，在2014年5月出現(xiàn)峰值。

5.2 通過污染源分擔率分析可知，研究區(qū)域內城鎮(zhèn)生活污染源和規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染源的直接排放是導致岷江大橋控制單元常年氨氮和總磷超標的主要原因，由于氮磷污染受上游來水、其他補給水源的影響，呈季節(jié)性變化，近年污染態(tài)勢有所減緩。

5.3 鑒于“十二五”期間治污初見成效，本著“一河一策”的原則，從控源(源頭減排)、增容(區(qū)域綜合整治)、統(tǒng)籌(全程監(jiān)管)3方面構建了岷江大橋控制單元水體達標策略，為岷江流域水體達標措施的實施及其他流域水體達標方案的制定提供參考。

[1] 席北斗,虞敏達,李定龍,等.非常規(guī)水源補給對受納河流水體有機質的影響[J].常州大學學報(自然科學版),2017,29(3):34-42.

[2] 付意成,魏傳江,儲立民,等.渾太河流域水質達標控制方法研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2012,28(2):70-76.

[3] 付廣義,俞 盈,葉恒朋,等.廣州城市河涌氮、磷污染研究[J].水資源保護,2010,26(1):24-28.

[4] 金樹權,朱曉麗,周金波,等.寧波農(nóng)村地區(qū)典型河流氮磷污染特征分析[J].水土保持學報,2010,24(1):105-108.

[5] 趙光影,劉景雙,王 洋,等.三江平原主要河流氮、磷營養(yǎng)元素時空變化規(guī)律研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2009,23(2):146-151.

[6] 馬亞麗,敖天其.農(nóng)村生活污染現(xiàn)狀與防治措施——以瀘縣(瀨溪河流域內)為例[J].中國農(nóng)村水利水電,2012,(11):27-30.

[7] 李 廷，畢見霖，王立碩，等．暴雨徑流對非常常規(guī)水源補給河流水質沖擊研究[J]．環(huán)境科學學報,2015,35(2):443-448.

[8] 余麗燕,楊 浩,黃昌春,等.夏季滇池和入滇河流氮、磷污染特征[J].湖泊科學,2016,28(5):961-971.

[9] Salomon M,Schmid E,Volkens A,et al.Towards an integrated nitrogen strategy for Germany[J].Environmental Science & Policy,2015,55:158-166.

[10] Deng Y,Brombal D,Farah P D,et al.China's Water Environmental Management Towards Institutional Integration.A Review of Current Progress and Constraints vis-a-vis the European Experience[J].Journal of Cleaner Production,2016,113:285-298.