曾世玉，于新花，李思齊，陳恩民

(寧夏大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

1 引言

城市濕地作為生態(tài)系統(tǒng)的寶貴資源，具有水質(zhì)凈化、氣候調(diào)節(jié)、美化城市環(huán)境等功能[1]，同時(shí)城市濕地對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的建設(shè)也起著非常重要的作用。但隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的不斷發(fā)展，人類經(jīng)濟(jì)及社會(huì)活動(dòng)也越來(lái)越頻繁，久而久之對(duì)城市濕地的水環(huán)境及當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)構(gòu)成一定的威脅。

本文以寧夏閱海湖為研究對(duì)象，選取10個(gè)具有代表性的采樣點(diǎn)，并確定水環(huán)境的監(jiān)測(cè)指標(biāo)：總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、溶解性固體總值(TDS)、溶解氧(DO)、電導(dǎo)率(EC)、透明度(SD)、pH值，根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)及相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)水體進(jìn)行采樣及檢測(cè)。對(duì)閱海湖的主要環(huán)境污染因子總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)及氨氮進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集與分析，運(yùn)用單因子評(píng)價(jià)法和綜合污染指數(shù)法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，最后為其水體治理提出有關(guān)建議[2]。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

閱海湖位于寧夏回族自治區(qū)銀川市金鳳區(qū)偏北部，是銀川市面積最大的一塊生態(tài)濕地，具有獨(dú)特的濕地旅游資源[3]，享有“銀川之腎”“城市綠肺”之美譽(yù)?？偯娣e約1600 hm2，水域面積達(dá)到12 km2，平均水深約1.8 m，具有生態(tài)改善、濕地保護(hù)、美化環(huán)境等功能。閱海湖沿岸農(nóng)業(yè)灌溉退水、閱海歡樂(lè)島游船運(yùn)營(yíng)以及少量生活污水均排入該湖[4]，使原有的水體環(huán)境受到影響。

2.2 水樣采集及水樣處理方法

2.2.1 水樣采集

結(jié)合遙感影像、谷歌地圖、GPS定位技術(shù)以及實(shí)地考察等手段[5]，在綜合考慮周邊水文環(huán)境、湖泊空間距離以及蘆葦植被分布等情況的基礎(chǔ)上，根據(jù)水深、蘆葦分布、進(jìn)水口及排水口空間分布狀況等[6]，2021年4、7、10、12月份在閱海湖分5個(gè)區(qū)域布設(shè)采樣點(diǎn)10個(gè)進(jìn)行水樣監(jiān)測(cè)。其中水深超過(guò)1.2 m的深水區(qū)域布設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，入水口布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，水深小于1 m的淺水區(qū)域布設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，出水口布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，蘆葦區(qū)域布設(shè)2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，詳見(jiàn)圖1。

圖1 閱海湖采樣點(diǎn)分布

2.2.2 水樣指標(biāo)測(cè)定方法及標(biāo)準(zhǔn)

水樣指標(biāo)測(cè)定分為野外測(cè)定及室內(nèi)分析測(cè)定兩個(gè)部分，其中水深、水體溫度、pH值、TDS、EC以及透明度指標(biāo)在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，氨氮、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、總氮、總磷指標(biāo)在室內(nèi)檢測(cè)，水樣監(jiān)測(cè)指標(biāo)及處理方法見(jiàn)表1。

表1 水樣處理方法

2.3 評(píng)價(jià)與分析研究方法

目前，對(duì)水體環(huán)境質(zhì)量的分析評(píng)價(jià)方法通常有兩種。一是定量評(píng)價(jià)，將特定水域的各污染指標(biāo)的實(shí)測(cè)值無(wú)量化，進(jìn)行不同時(shí)間和空間的水質(zhì)比較，體現(xiàn)差異性[7]；二是定性評(píng)價(jià)，把檢測(cè)的水體實(shí)測(cè)值與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)的各類別水質(zhì)限值進(jìn)行比較，得出水質(zhì)的所屬類別[8]。

2.3.1 單因子評(píng)價(jià)法

單因子評(píng)價(jià)法也稱作單因子指數(shù)法，即取某一個(gè)評(píng)價(jià)因子實(shí)測(cè)值除以該因子的水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，從而判斷水質(zhì)的級(jí)別[9]。該方法較為簡(jiǎn)單，根據(jù)比值與1的大小來(lái)判定水質(zhì)是否達(dá)到評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，最后選擇水質(zhì)最差指標(biāo)的所屬類別作為水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)果[10]。計(jì)算公式如下：

(1)

式(1)中：Pi為各污染物單項(xiàng)污染指數(shù)，Ci為各污染指標(biāo)實(shí)測(cè)濃度，Si為污染物i的Ⅲ類水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2 綜合污染指數(shù)法

綜合污染指數(shù)是在單因子評(píng)價(jià)法的基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)得到的，它能夠定性反映湖泊水體的綜合污染程度[11]并依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)劃分等級(jí)，是一種重要的水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。計(jì)算公式如下：

(2)

式(2)中，P為水體的綜合污染指數(shù)；n為參加評(píng)價(jià)的污染物指標(biāo)數(shù)目；Pi同上。

水污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)選用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值。根據(jù)選取的污染物指標(biāo)特點(diǎn)，綜合污染指數(shù)與水質(zhì)狀況分級(jí)關(guān)系[12]如表2。

表2 綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3 評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

3.1 污染物單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)

2021年4月份(春季)、7月份(夏季)、10月份(秋季)、12月份(冬季)分別對(duì)閱海湖10個(gè)采樣點(diǎn)的水樣進(jìn)行水質(zhì)指標(biāo)處理和分析，運(yùn)用單因子評(píng)價(jià)法對(duì)各季度各點(diǎn)位單項(xiàng)污染指數(shù)變化進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，再運(yùn)用綜合污染指數(shù)法對(duì)各季度各點(diǎn)位的整體水質(zhì)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。經(jīng)計(jì)算，4個(gè)不同季節(jié)各點(diǎn)位每類污染物的單項(xiàng)污染指數(shù)存在一定的差別。

由圖2可知：春季高錳酸鹽指數(shù)污染程度相對(duì)較高，在深水區(qū)S2、S3點(diǎn)位，蘆葦區(qū)及淺水區(qū)Q1、Q2點(diǎn)位均高于其他3項(xiàng)污染物指數(shù)，淺水區(qū)Q3點(diǎn)位的總磷污染指數(shù)高于其他3項(xiàng)污染物的污染指數(shù)，氨氮污染指數(shù)在所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位均低于其他3類污染物的污染指數(shù)，同時(shí)各點(diǎn)位的單項(xiàng)污染指數(shù)均未超過(guò)1.0，表明4月份整體水質(zhì)狀況達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。夏季總氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷污染程度差異不大，但相比于4月份污染指數(shù)來(lái)看，均有較大幅度上升，除氨氮污染指數(shù)外，大部分點(diǎn)位污染指數(shù)超過(guò)1.0，表明整體水質(zhì)較差，受到污染，水體水質(zhì)未達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)?？赡苁窍募舅w溫度較高適合浮游植物及水生植物生長(zhǎng)，植物生物量升高，導(dǎo)致水質(zhì)較差，4月份浮游植物生物量下降[13]，水質(zhì)相對(duì)較好。秋季高錳酸鹽指數(shù)污染程度相對(duì)較高，除淺水區(qū)Q3點(diǎn)位及排水口外，其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)位均高于其他3項(xiàng)污染物指數(shù)，和春季水質(zhì)一樣，各點(diǎn)位單項(xiàng)污染指數(shù)均未超過(guò)1.0，說(shuō)明整體水質(zhì)狀況“良好”，達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。冬季各點(diǎn)位單項(xiàng)污染指數(shù)除入水口、排水口及深水區(qū)S1點(diǎn)位外，單項(xiàng)污染指數(shù)從大到小依次是高錳酸鹽指數(shù)、總氮、總磷、氨氮，幾乎所有點(diǎn)位污染指數(shù)均小于春季、夏季和秋季污染物單項(xiàng)污染指數(shù)，各點(diǎn)位單項(xiàng)污染指數(shù)均未超過(guò)1.0，說(shuō)明整體水質(zhì)狀況較好，達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 閱海湖4個(gè)不同時(shí)期各點(diǎn)位單項(xiàng)污染指數(shù)

3.2 各點(diǎn)位的綜合污染指數(shù)分析

2021年春季、夏季、秋季、冬季4個(gè)時(shí)期對(duì)布設(shè)的10個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行綜合污染指數(shù)分析，詳見(jiàn)圖3。閱海湖4個(gè)不同采樣時(shí)期，各點(diǎn)位的綜合污染指數(shù)具有一定的差別：從季節(jié)角度來(lái)看，7月份即夏季各點(diǎn)位綜合污染指數(shù)值相對(duì)偏高[14]，大多數(shù)點(diǎn)位綜合污染指數(shù)超過(guò)1.0，表明閱海湖水質(zhì)受到輕度污染，水質(zhì)未達(dá)到III類標(biāo)準(zhǔn)，但各點(diǎn)位的綜合污染指數(shù)變化不明顯，綜合污染指數(shù)在0.865～1.135范圍之間。春季和秋季各點(diǎn)位綜合污染指數(shù)均未超過(guò)1.0，表明各點(diǎn)位水質(zhì)較好，達(dá)到“良好”級(jí)別，水質(zhì)差異變化很小。冬季各點(diǎn)位綜合污染指數(shù)也均未超過(guò)1.0，并低于春季和秋季的綜合污染指數(shù)，表明水體水質(zhì)好，優(yōu)于其他3個(gè)季節(jié)水質(zhì)。綜合可以得出，2021年閱海濕地水體在4個(gè)不同時(shí)期的水體質(zhì)量存在一定變化，其中夏季水質(zhì)較差，受到輕度污染，冬季水質(zhì)相對(duì)最好，春季和秋季水質(zhì)次之。

圖3 閱海湖各點(diǎn)位4個(gè)采樣時(shí)期的綜合污染指數(shù)

3.3 綜合污染指數(shù)分析

根據(jù)綜合污染指數(shù)法對(duì)寧夏閱海湖水體各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表3所示，閱海湖7月份整體水質(zhì)屬于“輕污染”級(jí)別，4月份和10月份水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的“良好”級(jí)別，12月水質(zhì)達(dá)到“優(yōu)”級(jí)別。其中7月份水質(zhì)綜合污染指數(shù)為1.03，4月份和10月份綜合污染指數(shù)均為0.69，12月水質(zhì)綜合污染指數(shù)為0.56。

表3 綜合污染指數(shù)法計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)論

綜合污染指數(shù)法得出的結(jié)論較為合理，與實(shí)際污染狀況較為吻合[15]。通過(guò)對(duì)各點(diǎn)位污染物的單項(xiàng)污染指數(shù)、各點(diǎn)位的綜合污染指數(shù)及季度綜合污染指數(shù)的計(jì)算和分析可知，從時(shí)間分布上看，閱海湖春季、秋季和冬季的整體水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，夏季整體水質(zhì)較差未達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，為“輕污染”級(jí)別。其中閱海湖水體在春季、秋季和冬季高錳酸鹽污染指數(shù)最高，夏季總氮污染指數(shù)與高錳酸鹽污染指數(shù)基本持平，其次總氮污染指數(shù)最高，總磷污染指數(shù)夏季最高，冬季最低，氨氮污染指數(shù)一直處于相對(duì)較低水平，這與閱海湖浮游植物及水生植物的生物量變化相一致。從空間分布上看：蘆葦區(qū)、淺水區(qū)及排水口的水質(zhì)要略差于入水口和深水區(qū)水質(zhì)。

5 建議

內(nèi)陸型湖泊水體污染具有延緩性、難逆性和長(zhǎng)期性等特點(diǎn)，一旦遭受污染物污染將很難恢復(fù)水體原樣。因此，社會(huì)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，也應(yīng)注重對(duì)城市濕地的水體環(huán)境質(zhì)量加以防治和保護(hù)，建議如下：

(1)加大對(duì)閱海湖生態(tài)補(bǔ)水的次數(shù)及水量，以達(dá)到改善閱海湖水質(zhì)的目的。

(2)水環(huán)境污染治理問(wèn)題要遵循預(yù)防為主原則，積極引導(dǎo)周邊農(nóng)民合理使用氮、磷化肥。

(3)要針對(duì)性地對(duì)閱海湖內(nèi)源性污染加以治理，謹(jǐn)防突發(fā)重大內(nèi)源性污染。

(4)提高水體環(huán)境監(jiān)測(cè)的頻率次數(shù)，并建立水環(huán)境污染預(yù)警機(jī)制，一旦發(fā)現(xiàn)水體遭受污染，就需要及時(shí)采取有效應(yīng)對(duì)措施，防止污染物對(duì)湖泊水體質(zhì)量造成不可估量的破壞。