1、摘要：氮、磷是辽宁省地表水主要污染物之一，2016 年以来，随着河流水质的明显改善，氮、磷污染问题越来越突出。利用20012020 年国控断面监测数据开展辽宁省主要河流总氮、总磷浓度时空变化及原因分析，并利用环境库兹涅茨曲线模型来描述经济增长与总磷浓度之间的关系，以期为辽河流域治理提供科学依据。结果表明：经过 20 年的治理，总氮污染问题仍十分严峻，总磷污染得到明显改善，截至 2020 年，总氮评价均为劣类水质，总磷已总体符合类水质标准；通过加大对环境的治理力度，总磷排放量随着人均 GDP 的增加而持续下降，呈现出显著负相关。关键词：河流；氮；磷；时空变化Abstract：Nitrogen a
2、nd phosphorus were the main pollutants in surface water of Liaoning Province.Since 2016，withthe obviously improvement of river water quality，the problem of N and P pollutions had become more and moreprominent.In this study，analysis of spatial-temporal variations and causes of total nitrogen（TN）and t
3、otal phosphorus（TP）concentrations in surface water of Liaoning Province from 2001 to 2020 were collected from national monitoringsites.The Environmental Kuznets curve（EKC）model was used to describe the relationship between economic growthand TP concentrations，scientific basis were provided for Liaoh
4、e River Basin governance.The results showed that:theTN pollution problem was still very serious through 20 years of treatment，but the TP pollution problem had beensignificantly improved.By 2020，the evaluation of TN was exceeded the class V standard，and the evaluation of TP wasgenerally met the class
5、 III standard；TP emissions continued to decline with the increase of per capita GDP bystrengthening environmental governance，showed a significant negative correlation.Key words：river；nitrogen；phosphorus；spatial-temporal variation中图分类号：X522文献标识码：A文章编号：16741021（2023）010077-041引言氮、磷是生产生活中必需的营养元素，随着经济的高
6、速发展，氮、磷的使用量越来越多，导致大量富含氮、磷的污水直排或间接进入地表水，造成水体污染，甚至富营养化1。多年来，氮、磷一直都是辽宁省地表水的首要污染物之一2，尤其是辽河流域内工业城市分布密集，河流流经城市后，接纳了大量工业废水和生活污水，造成城市段污染。河流水质直接影响人民群众的身体健康3-5，对社会、经济持续发展与生态平衡也具有非常重要的意义。近年来，辽宁省着力实施了重污染河流治理攻坚战，以工业污水、农业面源污染和居民生活污水治理为重点，推动重污染河流治理工作，提标改造的 56 座城镇污水处理厂实现稳定达标排放，累计完成 69 座污水处理厂污泥处置设施改造，基本完成 70 条城市建成区黑
7、臭水体整治任务，80 个省级以上工业聚集区全部建成污水处理设施并安装在线监控6。2016 年以来，辽宁省水质明显改善，但氮、磷污染问题越来越突出。尽管关于辽河流域氮、磷污染的研究较多7-9，但缺乏全流域时空尺度的整体评价，因此，本研究利用辽宁省收稿日期：2022-08-16；修订日期：2023-01-10。作者简介：武暕，女，1987 年生，高级工程师，硕士，主要研究方向为海域、入海河流水质监测。*通讯作者：陈杵序，女，1989 年生，工程师，主要研究方向为水源地、水库水质监测，E-mail：。近 20 年辽宁省地表水总氮和总磷浓度时空变化及原因分析武暕陈杵序王朝霞王仁日（辽宁省生态环境监测中
8、心，辽宁沈阳 110161）*77主要河流 20012020 年总氮、总磷监测数据，开展全流域尺度污染评价，以期为辽河流域治理提供科学依据。2材料与方法21研究区概况本研究区域为辽宁省主要河流，包括辽河流域、凌河流域及鸭绿江流域。辽河流域是全国七大流域之一，是国家重点治理的“三河三湖”之一。辽河流经辽宁省内经济较为发达的工业集聚区和都市密集区，该区域内形成了以石化、冶金、装备制造业为核心的产业集群。凌河流域是以大凌河和小凌河为主的渤海诸河水系。辽河流域人均水资源量不足全国的 33.3%，水资源开发利用率却高达 700以上，河道自然径流量少，支流季节性断流比较普遍，水环境承载力低。河水径流量受降
9、水影响，季节性变化较剧烈10。22数据来源本研究数据来源于辽宁省生态环境监测中心，采用 20012020 年 86 个地表水国控监测断面数据，监测频次为月测，评价标准执行 GB 38382002地表水环境质量标准。23数据分析数据经过筛查处理后，采用 Microsoft Office Excel2007，ArcGIS107 和 SPSS210 对数据进行统计处理和分析。利用环境库兹涅茨曲线（EnvironmentalKuznets Curve，EKC）模型来描述经济增长与环境污染水平之间的关系。3结果与讨论31氮、磷浓度的时间分布辽宁省主要河流总氮浓度年际变化趋势见图 1。图 12004 年、
10、20142020 年辽宁省主要河流总氮浓度年际变化趋势由图 1 可知，由于 地表水环境质量评价办法中总氮不参与河流水质评价，因此多年来总氮监测数据非常有限，总体数据的不连续性为辽宁省河流总氮浓度变化趋势分析造成了较大困难。2014 年以前，河流断面总氮数据仅 2004 年相对较全，因此以2004 年、20142020 年数据为基础进行分析得出，经过近 20 年流域治理，辽宁省主要河流干流总氮浓度年度均值虽整体呈下降趋势，但与总磷、氨氮等其他指标的明显改善相比，总氮污染改善效果十分有限，总氮污染防治形势依旧很严峻。2004 年，浑河总氮污染最重，全河段浓度高达109 mg/L，劣于类水质标准，辽
11、河、太子河、大辽河和大凌河、小凌河总氮浓度均劣于类标准，全省仅鸭绿江符合类标准。经过近 10 年的集中治理，2014 年辽河流域总氮污染明显减轻，辽河、浑河、太子河、大辽河总氮浓度有不同程度的下降，以浑河水质改善最为明显，总氮浓度下降至 42 mg/L，降幅为 615，但凌河流域和鸭绿江总氮污染未轻反重。“十三五”期间，辽河流域总氮污染有所反弹，以辽河表现最为明显，水质再次恶化为劣类，大凌河、鸭绿江总氮污染持续加重。截至 2020 年，辽宁省各主要河流干流水质全部为劣类。辽宁省主要河流总磷浓度年际变化趋势见图2。图 220012020 年辽宁省主要河流总磷浓度年际变化趋势由图 2 可知，经过
12、20 年的治理，辽宁省各主要河流干流总磷浓度年度均值总体呈下降趋势。可以看出，辽宁省辽河流域和凌河流域水体经历了严重恶化、持续逐渐好转、小幅反弹，再到稳定达标的过程。“十五”期间，全省河流总磷污染逐年加重，20040.90.80.70.60.50.40.30.20.10t/年份2001浓度/（mg L-1）辽河浑河太子河大辽河大凌河小凌河鸭绿江2002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020类标准类标准 78环境保护与循环经济16.014.012.010.08.06.04.02.00.0t/
13、年份20042014201520162017201820192020浓度/（mg L-1）辽河浑河太子河大辽河大凌河小凌河鸭绿江类标准年污染达历史最重，辽河、浑河和大凌河、小凌河均为劣类水质；“十一五”和“十二五”期间，辽河流域和凌河流域治理效果显著，总磷浓度均逐步下降，2013 年全省各主要河流总磷首次全部符合类水质标准；但受 2014 年和 2015 年严重旱情影响，2015年和 2016 年水质略有反弹，以浑河表现最为明显。“十三五”期间，辽宁省加大重污染河流治理工作，截至 2019 年，全省各主要河流水体全部符合类水质标准。32氮、磷浓度的空间分布辽宁省总氮污染形势比较严峻，2004
14、年，辽河流域全流域干流和多数支流、凌河流域下游河段均为劣类水质，辽宁省中部地区城市群范围内水体以劣类为主，仅鸭绿江水质较好，为类水质。经过近 10 年的流域治理，到 2014 年，总氮污染改善效果却十分有限，从污染空间分布上看变化不明显，仅辽河污染有所减轻，上游铁岭段和下游沈阳盘锦段水质由劣类改善至类，浑太流域和凌河流域下游依然以劣类水质为主。截至 2020 年，辽宁省主要河流总氮浓度年均值虽有所下降，但污染范围呈扩大趋势，全流域基本为劣类水质，总氮污染问题仍十分严重。辽宁省总磷污染主要集中分布在中部地区城市群，辽河流域全流域干、支流污染较严重，凌河流域下游地区污染较重，鸭绿江水质较好。经过近
15、 20 年的流域治理，辽宁省主要河流水质全面改善，辽河流域、凌河流域总磷污染均明显减轻，全流域总磷浓度已总体符合类水质标准，辽河流域仅通江口和亮子河入河口断面、太子河河洪桥断面及大凌河高台子断面总磷浓度为类水质标准。2005 年，由于辽宁省内特别是辽河流域内分布着极为稠密的城市群，并多以重化工业结构为主，全流域总磷污染十分严重，辽河流域流经的中部城市群（8 个城市）以及凌河流域流经的 3 个城市（朝阳、锦州、阜新）辖区内河流均不同程度存在总磷污染问题，仅东、西部上游源头区、太子河干流和鸭绿江水系水质较好。辽河上游和入海口、浑河中下游河段、小凌河入海口均为劣类水质，基本丧失使用功能。2010 年
16、，辽宁省总磷污染范围有所缩减，辽河铁岭段和盘锦段部分断面由劣类水质改善至类，大凌河锦州段由类水质改善至类。辽宁省总磷劣类水体主要分布在辽河上游河段、浑河中下游河段及部分支流和入海河流。2015 年，辽宁省总磷污染范围明显缩减，尽管 2014 年和 2015 年遭受了严重旱灾，全省 80%以上断面仍达到国家地表水类水质标准，辽河干流全程达到类水质标准，仅少数支流和浑河中游河段仍为劣类水质。总磷污染主要集中于浑太水系中下游，特别是浑河沈阳段支流白塔堡河、太子河鞍山段支流运粮河和五道河，总磷浓度仍高达 11，10，21 mg/L，分别超类水质标准 45，40，95 倍。截至 2020 年，辽宁省总磷污染全面改善，所有断面全部达到国家地表水类及优于类水质标准，辽河干流全程达到类水质标准。与 2010 年相比，辽河、浑河、太子河、大辽河、大凌河、小凌河总磷浓度分别下降 520，634，542，290，778和 784。值得关注的是，鸭绿江总磷浓度虽然符合类水质标准，但近年来浓度有所上升。33经济发展与总磷浓度的关联分析由于总氮数据过少，不能与经济发展指标形成较好的拟合，故只选取总磷数据进行相关分