北京市綠地中不同水體水質(zhì)狀況的監(jiān)測與比較

陳思佳，蘇德榮

（北京林業(yè)大學(xué) 森林培育教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

北京市綠地中不同水體水質(zhì)狀況的監(jiān)測與比較

陳思佳，蘇德榮

（北京林業(yè)大學(xué) 森林培育教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

水域景觀是城市綠地，尤其是公園綠地中最為重要的組成部分，其水體水質(zhì)狀況的優(yōu)劣經(jīng)常成為社會、媒體關(guān)注城市生態(tài)環(huán)境的一個焦點(diǎn)。本文使用YSI 6600EDS多參數(shù)水質(zhì)檢測儀，選擇了北京城市綠地中水源不同、可能污染源不同的4個典型水體（公園湖泊、河道水域、再生水人工湖以及高爾夫球場水體）進(jìn)行為期3個月的水質(zhì)監(jiān)測，分析比較了不同水體水質(zhì)變化的原因。結(jié)果表明，以再生水為水源的水體電導(dǎo)率及鹽度均高于其它水體，而高爾夫球場水體的溶解性總固體及藍(lán)藻密度均高于其它水體，說明城市綠地中水體的水質(zhì)不僅與供水水源有關(guān)，也與水體周邊的綠地面源污染有關(guān)。

城市綠地；水域；水質(zhì)監(jiān)測；北京

水域景觀是城市綠地，特別是公園綠地、高爾夫球場的重要組成部分之一，城市綠地中的水體對于綠地的景觀構(gòu)成、綠地灌溉供水、蓄水防洪、生物多樣性保護(hù)等具有重要作用和功能[1-2]。城市綠地中的水體也是與公眾最為貼近的水體，其水環(huán)境質(zhì)量的變化，往往引發(fā)較多的社會關(guān)注。如果城市綠地中水體受到污染，水環(huán)境狀況惡化，不僅對城市綠地景觀造成影響，也對一個城市的聲譽(yù)以及城市管理產(chǎn)生不良影響[3-4]。為此，對城市綠地中的水體水環(huán)境狀況進(jìn)行經(jīng)常性的監(jiān)測是十分必要的，通過監(jiān)測可以及時發(fā)現(xiàn)水體質(zhì)量狀況，以便分析原因找出治理對策。

城市綠地中水體水質(zhì)狀況變化的原因很多，目前的研究大多是從水源追溯水質(zhì)變化的原因。比如，以再生水為城市綠地水域的補(bǔ)給水源造成水質(zhì)變化方面，孟慶義（2011）等人研究了北京潮白河再生水補(bǔ)給后景觀水體的水質(zhì)變化情況，研究表明：再生水進(jìn)入河道后有機(jī)污染和葉綠素濃度上升，藻類大量繁殖，河道水體表現(xiàn)出富營養(yǎng)化趨勢[5]。衛(wèi)新鋒（2009）等人對北京市5個景觀湖泊浮游藻類狀況的分析表明，以再生水和自然水為來源的水體，其浮游藻類種屬結(jié)構(gòu)變化明顯，5個景觀湖中，朝陽公園、玉淵潭、昆明湖與什剎海均處于富營養(yǎng)化狀態(tài)[6]。有降雨徑流補(bǔ)給的城市綠地水體，侯立柱（2006）等人分析了北京城區(qū)不同下墊面雨水徑流水質(zhì)情況，結(jié)果表明：與過去比較，現(xiàn)狀雨水徑流污染較20世紀(jì)90年代嚴(yán)重，其主要污染物為有機(jī)物、營養(yǎng)物及懸浮固體，徑流污染主要來源于下墊面的污染物積累[7]。侯培強(qiáng)（2012）等人對北京市城市道路降雨徑流水質(zhì)進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示環(huán)路干道徑流綜合水質(zhì)最差，超出國家地表水V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)路干道徑流水質(zhì)污染物主要來源于機(jī)動車輛輪胎和路面材質(zhì)污染源以及與溶解態(tài)重金屬污染有關(guān)的大氣干濕沉降和機(jī)動車尾氣污染源[8]。祝遵凌（2010）等人對淮鹽高速公路沿線濕地水環(huán)境進(jìn)行調(diào)查和檢測，結(jié)果表明沿線濕地水環(huán)境中的水溫、水深、SS等指標(biāo)變化具有明顯的季節(jié)性；總氮含量在通車前后存在顯著差異；總磷含量空間變化上與其他樣點(diǎn)存在極顯著差異[9]。趙興媛（2012）等人對北京玉淵潭水化學(xué)特征進(jìn)行了分析，結(jié)果表明玉淵潭水體污染主要來源于上游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)化肥的施用、工業(yè)生產(chǎn)及人類活動排放引起的污染[10]。

上述這些研究著重從水的來源中分析水質(zhì)變化的原因，較少看到不同城市綠地類型中的水體水質(zhì)狀況與綠地類型的關(guān)系，特別是近年來一些城郊型的大型城市綠地，比如高爾夫球場，其水體的水源或許與一般城市綠地中水體的水源相同，但水體水質(zhì)狀況有很大的不同。高爾夫球場就其功能和草坪灌溉的需要都要建造面積較大的水域[11]。為了保持高爾夫球場草坪的運(yùn)動使用質(zhì)量，在草坪養(yǎng)護(hù)過程中不可避免地要施用化肥包括有機(jī)肥、殺菌劑、殺蟲劑以及除草劑等農(nóng)藥，這對于高爾夫球場及其周邊水體造成了潛在的水環(huán)境風(fēng)險。Kohler（2004）和 King（2007）等人的研究表明，草坪施用的氮、磷肥在降雨、灌溉后會造成部分流失，并隨地表徑流進(jìn)入球場水體，引起藻類繁殖，導(dǎo)致水質(zhì)變差，并逐漸呈現(xiàn)富營養(yǎng)狀態(tài)[12-13]。金克林（2009）等人在模擬條件下測試了高爾夫球場土壤氮、磷淋溶規(guī)律及其對水質(zhì)的影響，結(jié)果表明：速效磷浸出較快并溶入水體，水體中總氮和硝酸鹽氮含量隨時間呈上升趨勢，二者含量高時可達(dá)原入庫水含量的3倍[14]。因此，本文選擇北京市4種不同的城市綠地類型及其水體進(jìn)行了為期3個月的定點(diǎn)監(jiān)測，以比較不同綠地類型中水體水質(zhì)變化的差別，為制定差異化的城市綠地水體水質(zhì)管理方案提供依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域

為了比較北京不同城市綠地類型的水體水質(zhì)狀況，分別選取了玉淵潭公園人工湖、昆玉河、奧運(yùn)公園水體、高爾夫球場水體作為研究區(qū)域。所選擇的四個研究區(qū)域都屬于北京市城市綠地，但綠地類型及特點(diǎn)差別較大，見表1。其中，玉淵潭公園為北京市十一大公園之一，公園歷史悠久，占地面積137 hm2，其中一半為水面，綠化覆蓋率達(dá)到95%以上，人工湖水源來自京密及永定引水渠，可能污染主要來源于上游農(nóng)業(yè)面源污染及生活污水。昆玉河是京密引水渠下游自頤和園到玉淵潭的引水渠，全長約10 km，水源與玉淵潭同來自密云水庫，但環(huán)河岸帶城市道路上的汽車尾氣排放及降雨徑流帶來一定的污染。奧林匹克森林公園（奧運(yùn)公園）是2003年開始建設(shè)的現(xiàn)代城市綠地，它占地面積680 hm2，其中水面122 hm2。奧運(yùn)公園人工湖水源為再生水。選擇的高爾夫球場位于北京市朝陽區(qū)，占地面積155 hm2，其中水面面積12 hm2，球場人工湖作為草坪灌溉的水源，用地下水補(bǔ)給。可能的污染源來自施用化肥、農(nóng)藥及灌溉、降雨形成的徑流。

表1 監(jiān)測的4種城市綠地中水體來源及可能污染源Table 1 Water sources and potential contaminant of four different urban green spaces water under survey

1.2 監(jiān)測方法

采用YSI 6600EDS型多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀（美國多普勒公司產(chǎn)）監(jiān)測溶解氧、電導(dǎo)率、鹽度、總?cè)芙夤腆w量、溫度、pH、深度、濁度、葉綠素濃度（Chl）、藍(lán)藻密度（CBD）等指標(biāo)，監(jiān)測數(shù)據(jù)直接連接計(jì)算機(jī)進(jìn)行采集。為了監(jiān)測4個研究區(qū)水體的各項(xiàng)指標(biāo)，在每個研究區(qū)的人工湖上選擇有橋的位置作為監(jiān)測點(diǎn)，參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》在橋上設(shè)置了3個采樣點(diǎn)，每個采樣點(diǎn)的取樣水深均為0.5 m，監(jiān)測時每個測點(diǎn)取樣3個，監(jiān)測指標(biāo)數(shù)據(jù)取平均值。采樣時間為分別為2011年9、10、11月，在4天之內(nèi)取完4個研究水體的水樣并現(xiàn)場采集監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水溫

由于水溫與所測當(dāng)天氣溫密切相關(guān)，雖然所觀測水體區(qū)域不同、水源不同，但同月內(nèi)數(shù)值較為接近，水溫變化趨勢都是從9月到11月逐漸下降，見圖1。

圖1 北京不同綠地水體水溫的比較Fig.1 Comparison of temperature in different urban green space waters in Beijing

2.2 溶解氧（DO）

水中的DO主要受水溫、光照強(qiáng)度、深度、水體內(nèi)藻類數(shù)量等指標(biāo)影響。水溫直接影響氧氣在水中的溶解率；光照強(qiáng)度主要影響水體內(nèi)藻類的光合作用強(qiáng)度，從而影響其釋放出的氧氣數(shù)量；葉綠素濃度反映出水體內(nèi)含藻類的數(shù)量，從而影響水中的溶解氧的多少。由于所測地點(diǎn)水溫相似，且都是表層水，表層與大氣交流頻繁，因此，其數(shù)值變化不大，在1～14 mg/L之間，但玉淵潭、昆玉河、奧運(yùn)公園湖內(nèi)的DO略高于高爾夫球場人工湖中的DO，見圖2。

圖2 北京不同綠地水體溶解氧的比較Fig.2 Comparison of dissolved oxygen for different urban green space waters in Beijing

2.3 電導(dǎo)率和含鹽量

電導(dǎo)率是表示物質(zhì)導(dǎo)電性能的物理指標(biāo)。電導(dǎo)率越大則物質(zhì)導(dǎo)電性能越強(qiáng)，電阻就越小，反之導(dǎo)電性能越差，電阻越大。溶液的電導(dǎo)率等于溶液中各種離子電導(dǎo)率之和[15]。由圖3可以看出，奧運(yùn)公園人工湖內(nèi)電導(dǎo)率在0.8 uS/cm左右，明顯高于其它3個監(jiān)測點(diǎn)，甚至其11月份所測電導(dǎo)率是玉淵潭人工湖水11月份所測電導(dǎo)率的近4倍；而高爾夫球場的人工湖的電導(dǎo)率在0.6 uS/cm左右，也要比昆玉河和玉淵潭公園人工湖內(nèi)電導(dǎo)率略高。而所測的含鹽量與電導(dǎo)率基本一致（圖4）。含鹽量最高的是奧運(yùn)公園，在0.42 ppt左右，其次是球場人工湖在0.29 ppt附近，玉淵潭公園和昆玉河則相差不大，在0.2 ppt左右變化。在產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是：玉淵潭公園人工湖及昆玉河均來源于天然水體，含有少量的電解質(zhì)，所以具有一定的導(dǎo)電能力。而奧運(yùn)公園人工湖內(nèi)水主要來源于再生水的補(bǔ)充，再生水內(nèi)所含電解質(zhì)高，而用再生水作為補(bǔ)充水的景觀用水，再生水回用量大的水體其稀釋能力差，長期使用會引起營養(yǎng)鹽的積累[16]。而高爾夫球場人工湖內(nèi)水雖然主要來源于地下水，但是為了保持良好的草坪質(zhì)量，在球場草坪管理養(yǎng)護(hù)過程中需要施用適量的化肥、農(nóng)藥，所施用的營養(yǎng)物質(zhì)會隨降雨、灌溉以地表徑流進(jìn)入球場人工湖，導(dǎo)致水體中營養(yǎng)鹽等物質(zhì)超標(biāo)，電導(dǎo)率上升。

圖3 北京不同綠地水體電導(dǎo)率的比較Fig.3 Comparison of conductivity of different urban green space waters in Beijing

2.4 溶解性總固體（TDS）

圖4 北京不同綠地水體鹽度的比較Fig.4 Comparison of salinity of different urban green space waters in Beijing

圖5 北京不同綠地水體溶解性總固體的比較Fig.5 Comparison of total dissolved solid of different urban green space waters in Beijing

由圖5可以看出，所測得各個水體中總?cè)芙庑怨腆w含量中，高爾夫球場人工湖內(nèi)TDS要明顯大于奧運(yùn)公園人工湖大于昆玉河和玉淵潭人工湖水域所測值，數(shù)值在2 g/L左右，其次是奧運(yùn)公園，數(shù)值在0.54 g/L，而昆玉河和玉淵潭公園所測的TDS含量相差不大，均在0.25 g/L左右。球場人工湖所測TDS是玉淵潭公園人工湖和昆玉河的近8倍。雖然球場人工湖水源主要來源于地下水，但是由于高爾夫球場湖兩岸按照自然駁岸設(shè)計(jì)，不像其它3個地區(qū)屬于硬化水泥湖岸，同時球場岸邊主要以沙坑、草坪為主，打球活動、草坪的管理養(yǎng)護(hù)活動如打孔、覆沙及降雨、灌溉等使各種物質(zhì)進(jìn)入水體的機(jī)會大大增加，對水體環(huán)境的擾動作用相比其它種植低矮灌木的湖岸更為明顯。而奧運(yùn)公園內(nèi)TDS比玉淵潭公園和昆玉河稍高的主要原因可能是由于其水源為再生水，所含的營養(yǎng)鹽及其他成分含量較高，同時再生水的稀釋能力沒有天然水庫中的水能力強(qiáng)所導(dǎo)致的。

2.5 葉綠素濃度與藍(lán)藻密度

葉綠素以多種形式存在于藻類中,通常不同的藻類,其所含葉綠素的類型各不相同。用YSI 6025葉綠素傳感器所測定的是水體中全部藻類的葉綠素（葉綠素a、b、c）[17]。由圖6可以看出，玉淵潭人工湖和昆玉河中葉綠素濃度要高于奧運(yùn)公園和高爾夫球場人工湖。其中，玉淵潭湖水中的葉綠素濃度變化較平穩(wěn)，在40 mg/m3左右，而昆玉河河水中葉綠素濃度變化幅度稍大，在9月測得葉綠素濃度為25 mg/m3，而在11月份測得濃度為48.5 mg/m3；而奧運(yùn)公園與高爾夫球場人工湖內(nèi)所測葉綠素濃度相差不大，均在20 mg/m3左右，低于玉淵潭人工湖和昆玉河中所測值。球場和奧運(yùn)公園受人為因素影響較大，球場內(nèi)人工湖水還要作為灌溉用水，又以地下水進(jìn)行補(bǔ)充，導(dǎo)致球場內(nèi)水循環(huán)較為頻繁，藻類生長繁殖速度相對緩慢。而奧運(yùn)公園由再生水補(bǔ)充，某種程度上應(yīng)更易于藻類繁殖，但監(jiān)測結(jié)果顯示，其葉綠素濃度和藍(lán)藻密度均低于其它水體?？赡茉蚴牵駵Y潭公園人工湖湖水更新慢，流動緩慢，受人為擾動較小，使其環(huán)境適宜藻類生長繁殖，導(dǎo)致其葉綠素濃度較高。同樣受人為影響較小的昆玉河，因?yàn)楹铀鲃酉鄬^快，致使其葉綠素濃度變化沒有玉淵潭公園人工湖穩(wěn)定。

圖6 北京不同綠地水體葉綠素濃度的比較Fig.6 Comparison of chlorophyll concentration of different urban green space waters in Beijing

YSI6131藍(lán)藻傳感器根據(jù)藍(lán)藻體內(nèi)特有的藻藍(lán)蛋白進(jìn)行定量,測量值僅代表水體中藍(lán)藻門的藻類密度[17]。藍(lán)藻的大量出現(xiàn)是富營養(yǎng)化的征兆，隨著富營養(yǎng)化程度的逐漸加重，最后變成以藍(lán)藻為主[18]。由圖7可以看出，藍(lán)藻密度隨時間變化幅度較大，溫度較高的9月份相對更適宜藻類的生長繁殖，而隨著溫度的下降，藻類活動逐漸變的不頻繁；同時，相比其它所測地點(diǎn)，球場人工湖藻類變化幅度較小，原因是球場施用的化肥等經(jīng)地表徑流進(jìn)入水環(huán)境，為藍(lán)藻提供了生長繁殖所必要的N、P元素等營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致其比其它水體中的藍(lán)藻生長繁殖稍快，下降的速率較小；玉淵潭公園人工湖內(nèi)藍(lán)藻數(shù)量要高于昆玉河及奧運(yùn)公園人工湖內(nèi)所測藍(lán)藻密度，原因可能由于上游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)化肥的施用、工業(yè)生產(chǎn)及人類活動排放的廢物引起上游屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地施用化肥部分進(jìn)入公園人工湖，使其湖內(nèi)各種含氮營養(yǎng)元素較高，為藍(lán)藻生長提供了營養(yǎng)物質(zhì)[10]，同時，玉淵潭人工湖水流動性較其他水體差，也是利于藻類繁殖的因素之一。

圖7 北京不同綠地水體藍(lán)藻密度的比較Fig.7 Comparison of algae density of different urban green space waters in Beijing

2.6 pH

由圖8可以看出，所監(jiān)測的4個地區(qū)水域的pH值相差不大，都屬于偏堿性水質(zhì)；同時玉淵潭人工湖水pH高稍要于其它3個所監(jiān)測地區(qū)，在8.4附近；其次是高爾夫球場人工湖，在8.3左右；pH最低的是昆玉河，數(shù)值在7.93左右。當(dāng)pH＞8時適宜藍(lán)藻的生長繁殖，在一定溫度條件下，更容易造成藻類水華現(xiàn)象的發(fā)生。水華大多暴發(fā)在pH為弱堿性或堿性的水體中。在富營養(yǎng)化水體中，隨著富營養(yǎng)化的發(fā)展，水的pH呈現(xiàn)隨藻類生長而顯著增高的趨勢。這是由于藻類光合作用消耗水中的二氧化碳，致使水中氫離子減少，pH升高[18]。這可能與上文中提到的玉淵潭及高爾夫球場人工湖藍(lán)藻數(shù)量較高的原因相同。

3 結(jié) 論

針對北京市4種不同類型城市綠地中的水體所監(jiān)測的水質(zhì)指標(biāo)比較可以看出：

圖8 北京市不同綠地水體pH的比較Fig.8 Comparison of pH of different urban green space waters in Beijing

4類綠地中的水體其水溫、DO、pH相差不大，而葉綠素濃度、藍(lán)藻密度、TDS、電導(dǎo)率、含鹽量相差較大。這與4類水體的水源來源有關(guān)，也與可能的污染源緊密相關(guān)。以再生水為水源的奧運(yùn)公園其含鹽量、電導(dǎo)率要明顯高于其它水體；而高爾夫球場人工湖水質(zhì)受人為因素（球場綠地養(yǎng)護(hù)管理）影響較大，其次是施用化肥、農(nóng)藥等通過地表徑流進(jìn)入水體的可能性及數(shù)量較大，導(dǎo)致藍(lán)藻含量高，易造成水體富營養(yǎng)化。玉淵潭公園水體葉綠素濃度較高，在某種程度上也受上游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)化肥施用的影響。

從不同類型綠地中水體的水質(zhì)比較中可以看出，以再生水為水源的水體電導(dǎo)率及鹽度均高于其它水體，而高爾夫球場水體的溶解性總固體及藍(lán)藻密度均高于其它水體，說明城市綠地中水體的水質(zhì)管理不僅要從水源源頭上進(jìn)行監(jiān)控，而且也要對水體周邊綠地的養(yǎng)護(hù)管理進(jìn)行監(jiān)控，針對城市綠地的類型制定具有針對性的水體環(huán)境質(zhì)量保障措施更為必要。

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Comparison and monitoring of water quality in different water area of urban green space in Beijing

CHEN Si-jia, SU De-rong
(Key Lab. for Silviculture and Conservation Attached to China Ministry of Education, Beijing Forestry University,Beijing 100083, China)

Water landscape is a kind urban green space, especially is one of most important part of urban park green space, the advantages and disadvantages of water quality conditions became a focus of social and media attentions in urban ecological environment. By choosing the four typical water areas (park lakes, river water, artificial lakes and golf course water) with different water sources, different possible pollution sources as the observation objects, the water quality monitoring to the four typical water areas were conducted for a period of 3 months by using YSI 6600EDS multi-parameter water quality detection instrument, and the causes of the water quality changes in different water areas were analyzed. The findings show that the conductivity and salinity of the water which took the recycled water as water source were higher than that in other water. This proved that the water quality in urban green space not only associated with water sources but also and did with the green ground source pollution around the water.

urban green space; water area; water quality monitoring; Beijing

S731.2

A

1673-923X(2013)06-0122-05

2012-12-11

不同生態(tài)區(qū)域優(yōu)良牧草品種優(yōu)化配置及豐產(chǎn)栽培技術(shù)研究（2011BAD17B01-05）

陳思佳（1987-），女，碩士研究生，研究方向：城市綠地生態(tài)用水管理

蘇德榮，男，教授，博導(dǎo)，研究方向：城市綠地生態(tài)用水管理研究；E-mail：suderong@163.com

[本文編校：吳 彬]