长江流域总磷污染:分布特征·来源解析·控制对策

针对长江流域总磷污染,开展总磷污染时空特征分析,选择长江流域总磷污染最严重的上游地区岷江和沱江为典型区,分析总磷来源,提出总磷污染控制对策.研究表明:2016年开始总磷成为长江流域主要污染因子,其中上游污染最重,中游污染最轻,总体呈降低趋势;长江流域枯/平水期总磷污染较重,丰水期污染较轻,说明流域主要污染负荷来自点源.总体来说,造成长江流域总磷较高的原因有:磷矿开采和磷化工的污染源高负荷排放,造成部分河段水质严重超标;基础设施建设滞后,城镇生活污染源排放影响河流水质;畜禽养殖废物资源化利用不足;生态流量不足,加剧水污染问题;水污染治理导向不全面和污染源监管措施不系统,影响总磷水质同步改善.针对长江流域总磷污染特征,按照"分区控制、分类治理""突出重点、精准施策"原则,提出长江流域总磷污染控制建议:①抓住长江流域上游重点片区,开展流域总磷污染整治. ②抓住磷化工、城镇生活和畜禽养殖等三类涉磷重点污染源的治理,控制磷污染负荷排放. ③抓住环境监管有效手段,进一步完善水环境标准和监管体系.      

近40年来长江干流水质变化研究

为掌握长江水质状况及其变化趋势,开展1981—2019年长江干流水质变化特征研究.系统总结了39年间长江干流地表水环境监测情况,以COD_Mn、NH₃-N和TP为研究因子,探讨了长江干流水环境质量变化规律;同时,选取有连续监测结果的断面,分析了长江上游、中游和下游不同断面近40年来的水质变化特征.结果表明:①1981—2019年,我国水环境监测迅速发展,长江干流水环境质量监测在监测点位、监测频次、监测项目和水环境质量等方面都发生了较大变化.②长江干流地表水水质总体相对较好,上游水质好于中下游,上游水体中ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均低于中下游.③1981—2005年各江段ρ(COD_Mn)和ρ(NH₃-N)年均值变化特征不同,在2006年之后大体呈逐渐降低的变化趋势.④2006年以来,长江干流水质呈好转态势,水体中ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均呈逐年下降趋势.⑤近年来,长江干流断面中TP的污染程度高于COD_Mn和NH₃-N,应引起重视.研究显示,政府的相关管理措施对长江干流水质改善具有正面推动作用,极大改善了长江流域总体水质,也促进了长江干流水质的进一步好转.      

创新机制多措并举重庆市全面深化三峡库区水污染防治

重庆地处三峡库区腹心地带,是长江流域重要生态屏障和全国水资源战略储备库,三峡库区重庆段占库区整个库容80％以上.重庆市委、市政府始终把保障三峡库区水环境安全作为重大政治任务和民生工程,不断强化水污染防治措施.2015年,长江干流重庆段水质为优,长江支流总体水质良好,重庆市集中式饮用水水源地水质安全,三峡库区未发生重特大水污染事件.     

长江中下游湖泊水体氮磷比时空变化特征及其影响因素

为弄清长江中下游浅水湖泊水体氮磷比(TN/TP)对湖泊富营养化状况及水系连通性的指示意义,对该区域26个湖泊开展了春、夏两季的水质调查,比较了不同水文、水质状况湖泊之间TN/TP差异,探讨了影响湖泊TN/TP的主要因素.结果发现,长江中下游湖泊TN/TP存在较大的时空差异性,春季TN/TP平均值为21.52±14.28,过水性湖泊、深水湖泊以及富营养化湖泊3种类型水体中,富营养化湖泊的TN/TP较低,为14.38±7.40,深水湖泊的TN/TP最高,为40.97±33.37;夏季调查湖库的TN/TP平均值为21.73±23.78,其中深水湖泊的TN/TP仍为最高,达96.38±45.91,富营养化湖泊的TN/TP仍为最低,达10.91±4.44.春、夏相比,过水性湖泊和深水湖泊夏季的TN/TP显著上升,而富营养化湖泊却明显下降,且降幅随富营养化程度升高而加大.相关性分析发现,无论是春季还是夏季,湖泊TN/TP都与水体深度显著正相关.此外,湖泊富营养化程度越高,TN/TP与浮游植物生物量的关系就越弱,富营养化程度越低,TN/TP越高,磷对浮游植物生长的限制越明显.研究表明,长江中下游湖泊富营养化治理营养盐策略上,多数湖泊控磷更为重要,在一些富营养化较为严重的湖泊,局部疏浚、合理挖深、外源控制和调整渔业生产方式等是值得探索的修复途径.     

江苏省西部湖泊水环境演变过程与成因分析

根据江苏西部主要湖泊水环境质量实测数据,采用综合营养状态指数〔TLI(Σ)〕法对其富营养化程度进行综合评价,结果表明,目前江苏西部大部分湖泊处于富营养化状态.其中,白马湖富营养程度最低〔TLI(Σ)为45.16〕,处于中营养;玄武湖营养程度最高(61.93),属于中度富营养.洪泽湖和邵伯湖的水质为劣Ⅴ类,其他湖泊除白马湖外水质均处于Ⅳ～Ⅴ类之间.从近年江苏西部湖泊的水质变化看,只有骆马湖和玄武湖水质呈现转好的趋势,ρ(TN)和ρ(TP)有所下降.大部分西部湖泊水质呈恶化趋势,洪泽湖、高邮湖和固城湖ρ(TN)不断上升,邵伯湖和石臼湖ρ(TP)也不断上升.不同湖泊水环境变化的成因有所不同,洪泽湖水质受上游河流污染以及农业面源污染影响较大.由于江苏西部湖泊的地理、水文和环境条件的差异,不同湖泊存在不同的营养盐基准.相对于非过水性湖泊,洪泽湖等过水性湖泊的氮磷营养物基准相对较高.      

清水江流域水体中氮磷分布及富营养化程度评价

于2013年8月和2014年1月先后2次在清水江流域进行水质监测,阐述了清水江流域氮、磷的时空分布特征,并对其富营养化状态进行评价。结果表明:清水江流域氮、磷污染严重,ρ(TN)的平均值为2.08 mg/L,ρ(TP)为0.80 mg/L((PO_4~(3-)-P)占77%)。流域氮、磷时空分布特征明显,下游氮元素的浓度明显比上游和中游低,磷元素则表现为在中游最高。富营养化评价综合指数表明清水江流域总体呈富营养化状态,清水江流域N/P比例关系显示干流上旁海(4号)到南加(9号)之间的河段以及支流重安江和卡龙河表现为氮限制,干流上的其他河段和支流表现为磷限制。     

伊逊河流域总磷污染来源解析

2017—2018年TP成为滦河一级支流伊逊河流域的主要污染因子,部分国控断面水质主要以GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类、Ⅴ类为主.为开展伊逊河TP污染定量识别研究,在2017年和2018年伊逊河流域水体TP污染时空特征分析的基础上,从流域磷铁矿工业污染、城镇生活污水、雨水径流、河道内源释放以及农业非点源等方面开展TP污染研究.结果表明:①伊逊河流域上游至下游TP污染程度呈加剧恶化趋势,上游唐三营控制单元污染较轻,下游李台控制单元TP污染最重;丰水期TP污染较重,枯/平水期污染较轻;从年度看,2017年TP污染严重,2018年年均ρ（TP）下降了50.00%.②2017年、2018年伊逊河流域TP污染来源差异显著,2017年磷输入主要来自于磷铁矿工业污染,占比为33.46%;选矿企业整改后,2018年磷输入主要来源变为畜禽养殖和城镇生活污染,二者占比合计为59.91%.针对伊逊河流域TP污染特征,提出伊逊河流域TP污染控制建议:加强选矿企业环境监管,进一步完善监管体系;加强流域水土流失治理,实施矿山披绿;大力实施绿色农业工程,加强畜禽养殖布局优化.      

三峡库区及其上游流域水污染防治规划

着眼于以往规划对流域内部生态环境特征和环境问题类型差异考虑不足等问题,开展了三峡库区及其上游流域水污染防治规划研究. 构建了基于控制单元的分区、分类水污染防治技术框架,提出在划分控制区和控制单元的基础上,识别控制单元问题并进行类型划分,进而以此为导向规划治理措施. 从分区角度将三峡库区及其上游流域划分为3个控制区(库区、影响区和上游区)和49个控制单元(库区5个、影响区15个、上游区29个). 从分类角度将流域所有控制单元归类为14个预防型单元、24个改善型单元和11个治理型单元. 对赤水河遵义市控制单元(影响区预防型单元)、龙川江楚雄州昆明市控制单元(上游区改善型单元)、长江嘉陵江重庆市辖区控制单元(库区治理型单元)3个典型控制单元提出了各自污染防治方案,方案实施后,3类单元COD_Cr负荷分别削减0.78×104、1.47×104和2.78×104 t/a,氨氮负荷分别削减1 110.7、2 364.9和8 936.2 t/a,满足削减需求,各控制单元水质目标可达标.      

长江中下游与云南高原湖泊沉积物磷形态及内源磷负荷

为揭示长江中下游与云南高原湖泊沉积物磷形态及沉积物-水界面磷负荷特征,探讨其区域差异性及主要影响因素,分析了区域内9个湖泊100个沉积物样品总磷(TP)及不同形态磷含量,比较了不同湖泊沉积物-水界面磷负荷.结果表明,云南高原湖泊沉积物ω(TP)为(1256±621)mg/kg,高于长江中下游湖泊[(601±76)mg/kg];前者沉积物磷形态以钙结合态磷(HCl-P)为主,主要受水土流失等影响,湖泊较高的矿化度易于磷埋藏,且沉积物有机质含量较高,减缓了磷的移动能力,其沉积物-水界面磷负荷为0.17~1.07mg/(m2·d),对湖泊富营养的贡献较小;而长江中下游湖区湖泊沉积物磷形态以可还原态磷(BD-P)等形态为主,主要由面源及浮游植物生长调控,其中可移动磷(Mobile-P,除残渣态磷(Res-P)和HCl-P以外的所有形态磷之和)相对含量占ω(TP)的60.60%,约为云南高原湖泊的2倍,其沉积物-水界面磷负荷为0.002~1.32mg/(m2·d),对湖泊富营养化贡献较大.由此可见,长江中下游湖区湖泊应该加强流域面源污染等外源治理,修复退化水生植被,而在云南高原湖泊则应重点加强流域水土流失治理,施行农田最佳施肥等措施.     

浑河主要污染指标特征性分析

利用1995年至2010年浑河干流7个常规监测断面的历年监测数据,通过统计分析确定浑河水质的主要污染指标为氨氮、总磷（TP）、化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）。并指出1995～2000年间,浑河有机污染突出,2000年以后,浑河水质氮、磷污染更为突出,有机污染有所改善。并详细分析了这四项主要污染指标的时间及水期间分布规律,为浑河流域水污染治理及编制流域规划提供技术支撑。     

长江流域上游地区“三磷”污染现状及对策研究

长江流域上游地区是我国“三磷”(磷矿、磷化工企业和磷石膏库)最为集中的区域,总磷污染尤为严重.为保障长江流域水环境安全,支撑长江经济带可持续发展,从分析长江上游“三磷”污染状况出发,剖析总磷污染成因,提出“三磷”污染控制对策建议.结果表明,长江流域上游地区总磷污染成因主要包括:磷矿资源丰富,长期开采对上游水环境产生显著影响;围绕磷矿开采的磷化工产业发展迅速,但管理薄弱导致总磷超标排放;存量磷石膏临河不当处置与堆存,环境污染与安全隐患大.针对总磷污染成因,按照“重点突出,精准施策”原则,以长江流域上游地区“三磷”集中片区为重点开展综合整治,提出几点对策建议:①重点加强沱江上游德阳段绵远河、石亭江,乌江上游贵州段瓮安河、洋水河和清水江,湖北省宜昌-兴山-神农架一线和钟祥-南漳一线三个片区的磷矿治理;②推动绵远河、石亭江、乌江、香溪河流域等涉磷工业园区/工业集中区的技术改造升级,促进磷化工产业绿色发展;③加强四川省(沱江)、贵州省(乌江)、湖北省(香溪河)等磷石膏堆场密集分布区域的规范化综合管理;④以法规和标准为准绳,加快完善涉磷污染源监管系统.      

长江中上游表层沉积物重金属形态分布特征及风险评价

大坝蓄水显著改变了河流的水文情势,进而影响着河流沉积物的颗粒组成和重金属形态.2019年6～7月,从长江上游金沙江攀枝花市至长江中游湖口县,沿长江干流调查了26个断面,采用欧共体BCR 3步提取法分析了沉积物中8种重金属(As、 Cd、 Co、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn)的含量及其赋存形态,并用重金属地累积指数法、沉积物质量基准法和风险评价编码法(RAC)对沉积物重金属污染程度和生物有效性进行风险评价.结果表明,长江上游库区段(金沙江梯级水库段和三峡库区段)从上游至下游沉积物的粒径均值呈减小趋势,沉积物As和Zn全量呈增加趋势,中游段变化规律不明显.沉积物黏粒含量与弱酸提取态Cd和Ni含量呈显著正相关.Cd以残渣态(59.26%)和弱酸提取态(24.67%)为主,Cr(92.41%)和Ni(83.41%)以残渣态为主,As、 Co、 Cu、 Pb和Zn以残渣态和可还原态为主.As、 Cd、 Co、 Cr、 Ni和Zn污染程度大小为：金沙江段>长江中游段>三峡库区段.Cd、 Co、 Cr、 Cu、 Ni和Zn的生物有效性(RAC均值)大小：上游三峡段>中游段&...     

三峡蓄水对小江CODCr、NH3-N及TP纳污能力的影响

三峡蓄水后的高水位条件下,长江支流小江回水区水域水文情势发生变化,流速减小,水域污染物浓度本底值发生变化,水环境参数与天然河道相比改变很大,纳污能力受到很大的影响.根据小江水功能区划及水功能区水质目标,分析计算蓄水前后CODCr、NH3-N及TP纳污能力总量的逐月值和年总量.结果表明:每月的CODCr、NH3-N、TP的纳污能力受流量、流速、水位和水质控制目标的影响,蓄水后每年CODCr纳污能力总量减少约20.59%,NH3-N的纳污能力总量减少约22.22%,TP的纳污能力总量减少约23.08%.小江回水区水域纳污能力减小是蓄水后富营养化现象增多的重要因素之一.     

2017~2020年长江流域水体污染物通量时空变化特征分析

基于2017~2020年长江流域重要水系节点各污染物监测数据,在时空尺度下开展对长江流域干、支流水系通量变化规律的研究,从断面水量和水质及通量等方面分析其空间变化响应、年际变化趋势和通量相关性关系分析,揭示长江流域上游、中游和下游污染物通量时空贡献特征.结果表明,4年来长江流域主要污染物浓度整体呈下降趋势,总磷(TN)和氨氮(NH⁺₄-N)浓度下降较为明显,干流总氮(TN)和总磷(TP)浓度均在空间分布上呈现自西向东逐渐增高趋势,上中下游高锰酸盐指数在2017~2020年分别下降18.5%、16.0%和14.0%,以上游下降幅度最高.径流量空间分布年均值从466亿m³显著增大到9923亿m³,支流河湖水系中两湖流域水量贡献最大,主要污染物中高锰酸盐指数、总磷(TP)和总氮(TN)通量年均呈现先增后减的趋势,岷沱江、嘉陵江和中游两湖地区污染物通量对入江贡献较大,不同区域水环境下通量存在差异性.相关性和层次聚类分析结果表明,高锰酸盐指数和总磷(TP)通量与水量呈极显著性相关,通量关系间生化需氧量(BOD₅)与总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)有显著相关性,主要污染物在汛期和非汛期差异性较强,在7~9月汛期反应强烈.研究结果可为长江流域水环境统筹管理与精准化防治等方面提供科学依据与理论支持.     

三峡库区水资源污染问题及对策研究

三峡工程是举世闻名、倍受世人关注的跨世纪工程。2008年三峡大坝蓄水,江水流速将大大减缓,长江的自净能力下降,污染物的环境容量急剧下降,库区水资源的污染程度将不断增加。三峡工程的生命力不仅仅决定于三峡工程本身的工程质量,最终决定于三峡库区的生态环境质量。库区的环境质量越高,三峡工程的使用寿命就越长,库区的环境质量越差,三峡工程的使用寿命就越短。三峡库区水资源污染问题是三峡工程寿命周期的致命因素。应高度重视三峡库区水资源污染问题,尽快制定三峡库区水资源保护制度,加大库区水资源保护资金的投入,完善库区水污染治理机制。     

人工智能技术对长江流域水污染治理的思考

随着经济的快速发展和城市化进程的不断加速,促使水污染严重的长江流域需从污染物去除过程的建模与优化、污水处理过程的优化控制、水污染监测系统的构建开展水污染治理研究.传统的水污染处理技术存在污染物去除效率预测精度较低、污水优化控制成本较高、水污染监测滞后效应严重的问题.人工智能技术能够有效克服上述问题,因此通过梳理国内外学者利用人工智能技术在污水污染物去除过程的建模与优化、污水处理过程的优化控制及水污染监测系统的构建等方面的研究成果,为全面加强长江流域水污染治理能力提供科学可靠的技术指导.结果表明:①利用人工神经网络技术（径向基神经网络、多层前馈网络-人工神经网络、多层感知器神经网络）对污水污染物去除过程进行建模与优化,为精确预测长江流域重金属（Cr、Cu）、营养盐（TN、TP）、持久性有机污染物〔PBDEs（多溴二苯醚）、HCH（六氯环己烷）〕的去除率提供重要参考价值.②采用污水处理的自动控制技术与人工智能技术（递归神经网络、支持向量机、模糊神经网络等）构建污水智能控制系统,为长江流域实现高效节能的污水优化控制提供重要的技术指导.③利用在线监测仪器和人工智能技术（小波神经网络、多元线性回归-人工神经网络、叠层去噪自动编码器等）建立水污染智能监测系统,为解决长江流域水污染监测响应滞后问题提供有力的技术支持.因此,人工智能技术对长江流域提高污水污染物去除率,降低污水优化控制成本,提升水污染监测时效性具有重要的推广价值.      

洱海北部入湖河流水质特征及其对北部湖区的影响

基于2016—2018年罗时江、弥苴河、永安江及洱海北部湖区监测数据分析,探讨洱海北部入湖河流污染变化特征及对北部湖区的影响。结果表明:1）"北三江"监测断面总磷、COD、氨氮浓度整体稳定在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ—Ⅲ类标准限值内,年内污染物浓度变化表现出典型的农业面源污染特征,且受流域内产业模式等的综合影响;2）研究期间,河流首要污染物为TN,旱季次要污染物为COD,雨季为TP。雨季入湖负荷高于旱季,弥苴河污染负荷大于罗时江、永安江。"北三江"入湖TN和TP污染负荷分别占洱海允许负荷的50.1%和59.7%;3）入湖河流的磷元素输入是洱海北部湖区磷污染的重要来源。北部湖区污染物浓度对氮、磷入湖污染负荷相关性次月强于当月,响应存在延迟。筛选环境友好型种植模式,控制"北三江"氮磷入湖负荷,有利于保护洱海水环境。