城市湖泊水質(zhì)污染狀況研究——以南昌市西湖水質(zhì)為例

熊麗黎，裴智超，溫祖標(biāo)，張利超

（1.江西省水文局，南昌 330002；2.江西師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，南昌 330022；3.江西省水利水電開發(fā)總公司，南昌 330019；4.江西省水土保持科學(xué)研究所，南昌 330029）

城市湖泊是指位于大中城市城區(qū)或近郊的中小型湖泊［1］，是重要的水資源和旅游資源，也常為當(dāng)?shù)厥忻裥蓍e游玩的首選地，在降低城市熱島效應(yīng)和防洪排澇、為動植物提供棲息地并維持物種多樣性等方面起著重要作用［2］.但是，近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人為活動的日趨頻繁，我國很多城市湖泊，如北京昆明湖、武漢東湖等面臨著日益嚴(yán)重的水質(zhì)污染問題，這勢必對湖泊的水體功能和城市景觀造成嚴(yán)重影響［3］.因此，城市湖泊水質(zhì)污染分析研究成為城市水環(huán)境保護(hù)研究領(lǐng)域的一個熱點(diǎn).

南昌市西湖作為城市湖泊，地處市繁華城區(qū)，位于市西湖區(qū)孺子路、淵明南路、西湖路和羊子街之間的孺子亭公園內(nèi)，是該公園景觀的重要組成部分，對該區(qū)域防洪排澇、城市美化、休閑娛樂等方面起到重要作用［4］.西湖作為城市湖泊，其水質(zhì)污染及富營養(yǎng)化狀況與眾多城市湖泊相比具有相似之處，西湖水質(zhì)的調(diào)查研究可為城市湖泊水環(huán)境保護(hù)提供重要依據(jù).

本文根據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）》規(guī)定的方法和原理，對南昌西湖水質(zhì)進(jìn)行了長期調(diào)查監(jiān)測，研究了其水質(zhì)污染狀況及其變化趨勢，并提出了相應(yīng)的治理對策，以期在西湖水環(huán)境治理方面取得較好成果，同時將治理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步推廣，從而為城市湖泊水環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù).

1 西湖環(huán)境概況與研究內(nèi)容及方法

1.1 西湖環(huán)境概況

西湖為南昌市政城市雨水徑流排入口.區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、交通便利、土地利用率高、人口密度大，居民以商住為主.西湖岸線總長900m，東西長280m，寬50～70m，平均水深約2.5m，湖床為淤泥，岸坡紅石砌筑，周邊主要有居民樓、公園綠地圍繞［4］.湖區(qū)周邊無工、農(nóng)業(yè)污染源，湖內(nèi)無養(yǎng)殖項(xiàng)目、娛樂設(shè)施，水源主要依靠降雨及城市積水管道排放，換水主要依靠其毗鄰的游泳館供水，然后經(jīng)市政排水管道入青山湖，后入贛江.湖泊水面長期靜止，換水周期長.

1.2 研究內(nèi)容及方法

根據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）》中的規(guī)定的方法和原理，在2009年1月至2011年10月期間，逐月對西湖水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測.除現(xiàn)場測定了水色、嗅和味、氣溫、水溫等項(xiàng)目外，還現(xiàn)場采集了水樣，在實(shí)驗(yàn)室測定了其pH值、溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、揮發(fā)性酚、氰化物、六價鉻、銅、鉛、鋅、鎘、錳、砷、汞、總磷等項(xiàng)目.用單因子法和綜合污染指數(shù)法研究其水質(zhì)狀況，用湖泊（水庫）營養(yǎng)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)及分級方法對其富營養(yǎng)化程度進(jìn)行了評價，并用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行了檢驗(yàn)分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)污染狀況

表1列出了西湖水質(zhì)污染項(xiàng)目測試參數(shù)與評價結(jié)果.從西湖水質(zhì)污染項(xiàng)目指標(biāo)測定結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，西湖水質(zhì)長期受到不同程度的污染，主要超標(biāo)項(xiàng)目有氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、總磷、總氮.就西湖水質(zhì)污染項(xiàng)目指標(biāo)測定結(jié)果對其水質(zhì)和富營養(yǎng)化狀況進(jìn)行了評價，其結(jié)果如表1所示.由表1可知，監(jiān)測期間，西湖水質(zhì)多為劣Ⅴ類，綜合污染指數(shù)均已明顯超過1.0的標(biāo)準(zhǔn)限值，有的大于2，甚至數(shù)倍，富營養(yǎng)化評分值大于64，有的甚至高達(dá)85，水質(zhì)處于中度～重度營養(yǎng)化水平.這說明西湖水質(zhì)長期處于不同程度的污染狀態(tài)，其水體功能受到明顯制約.

表1 西湖水質(zhì)測試參數(shù)與評價結(jié)果Tab.1 The water test parameters and the water quality evaluation

2.2 水質(zhì)變化趨勢

2.2.1 綜合污染指數(shù)變化趨勢分析

綜合污染指數(shù)變化趨勢如圖1所示.將監(jiān)測數(shù)據(jù)按年度及季度劃分，進(jìn)行綜合指數(shù)變化趨勢分析發(fā)現(xiàn)：（1）2009～2011年監(jiān)測期間水質(zhì)綜合污染指數(shù)為2010年＞2011年＞2009年；（2）按季節(jié)劃分，水質(zhì)綜合污染指數(shù)春夏季節(jié)大于秋冬季節(jié).

2.2.2 Spearman秩相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)分析

選取監(jiān)測期間氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、總磷、總氮5個項(xiàng)目及綜合污染指數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，將秩相關(guān)系數(shù)RS的絕對值與Spearman秩相關(guān)數(shù)統(tǒng)計(jì)［5］的臨界值進(jìn)行比較，結(jié)果見表2.由表2可知，2009～2011年，西湖主要污染物氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總氮略有下降，但趨勢較為平穩(wěn)，生化需氧量處于平穩(wěn)狀態(tài)，總磷則呈上升趨勢.

圖1 綜合污染指數(shù)變化趨勢圖Fig.1 The change trend of comprehensive pollution index

表2 西湖主要污染物變化趨勢檢驗(yàn)Tab.2 The change trend test of main pollutants

圖2是5種污染物濃度隨時間變化情況.從圖2可以看出，污染物濃度整體呈上升趨勢，水質(zhì)整體呈下降趨勢.其中總磷濃度上升趨勢較為明顯，氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總氮濃度略有下降，但趨勢不明顯，隨著季節(jié)變化，生化需氧量呈波動趨勢，但趨勢較為平穩(wěn).圖2中顯示的變化趨勢與Spearman秩相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)所指出的趨勢一致.

圖2 水污染物濃度變化Fig.2 The change trend of water pollutant concentration

2.3 水質(zhì)富營養(yǎng)化評價

監(jiān)測結(jié)果顯示，該湖泊pH值偏高，湖體呈弱堿性，溶解氧含量相對偏低，用評分法對湖泊富營養(yǎng)化程度進(jìn)行評價發(fā)現(xiàn)該水體處于中度～重度富營養(yǎng)化水平［6］（見表1）.同時在2010年7月、8月期間對該湖泊調(diào)查取樣發(fā)現(xiàn)，水體顏色偏綠、水中懸浮大量綠色藻類聚集物.用Spearman秩相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)秩相關(guān)系數(shù)RS＝－0.6161，富營養(yǎng)化程度呈降低趨勢.

2.4 水質(zhì)污染源分析

2.4.1 污染物的來源分析

南昌市西湖所處的區(qū)域商業(yè)發(fā)展程度高、人口密度大、車輛流通頻率高，西湖水質(zhì)受周邊環(huán)境及城鎮(zhèn)居民生活方式影響較大，其主要污染來自于西湖周邊區(qū)域降雨與區(qū)域內(nèi)生活污水，并未經(jīng)處理而排入城市雨水管道，后徑直進(jìn)入湖泊.在人類生產(chǎn)活動過程中，產(chǎn)生大量固、液、氣三態(tài)污染物，行人拋棄的廢物、從庭院和其他開闊地上沖刷到街道上的碎屑和污染物、建筑和拆除房屋的廢土、垃圾或隨風(fēng)拋撒的碎屑、汽車漏油、輪胎磨損和排出的廢氣等對城市降雨徑流污染貢獻(xiàn)較大，下水道系統(tǒng)沉積池中沉積物和排水系統(tǒng)漫溢出的污水經(jīng)降水徑流首次沖洗下水道是面源污染物的1個重要來源.區(qū)域內(nèi)居民生活污水未經(jīng)處理直接排入城市雨水管道，而后直接進(jìn)入湖泊也是造成湖泊污染的重要原因.

根據(jù)對水質(zhì)的調(diào)查分析，筆者認(rèn)為西湖周邊區(qū)域降雨徑流及居民生活污水排放對西湖水質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在富營養(yǎng)化物質(zhì)濃度偏高.

2.4.2 污染物濃度變化分析

水文行業(yè)對南昌市的水資源現(xiàn)狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)南昌市多年平均年降水量1589.0mm，降水主要集中在3～6月，約占全年降水量的55%.南昌市降雨集中在春夏季節(jié)，大量污染物通過降雨及沖刷進(jìn)入西湖，是導(dǎo)致春夏季節(jié)西湖水質(zhì)差于秋冬季節(jié)的主要原因.

2.5 水質(zhì)保護(hù)與對策

2.5.1 截污工程

可在湖泊周邊地區(qū)綠地、道路、岸坡等不同降雨徑流源頭種植下凹式綠地，進(jìn)行透水鋪裝、建設(shè)緩沖帶、生態(tài)護(hù)岸以對降雨徑流進(jìn)行攔截、消納、滲透，減輕后續(xù)處理系統(tǒng)的污染處理負(fù)荷和負(fù)荷波動，對入湖的面源污染負(fù)荷起到一定的削減作用.將生活污水與降雨積水分開處理也是非常重要的環(huán)節(jié).

對積聚在不透水地表上的污染物，在雨水沖刷前就從地表上清除，包括街道垃圾清運(yùn)和樹葉清掃等.對已被徑流沖走的污染物，可在下水道中用沉積法清除，也可以在不透水區(qū)中布設(shè)一些透水帶，減少地表中有效的不透水面積，以增加集水區(qū)的透水性，增加下滲，阻滯和吸附不透水地表所產(chǎn)生的污染物.

降雨徑流通過排水管道進(jìn)入湖泊之前進(jìn)行集中處理.廢水的處理有3種類型：物理、化學(xué)和生物處理.目前生物方法利用較為廣泛，常采用貯水池蓄水和人工培養(yǎng)菌種的方法［7］.

2.5.2 生態(tài)修護(hù)

種植挺水植物：種植適當(dāng)面積得挺水植物，長得過快可適當(dāng)收割，沉水、浮水植物有大量腐爛應(yīng)撈取.投放魚類：嚴(yán)禁人工投餌，采用水層食物鏈的控制法，增加以藻類為食的魚類投放，減少以吃浮游動物為主和吃水生植物的魚類投放.通過這些途徑逐步改善西湖的生態(tài)結(jié)構(gòu)，達(dá)到防治富營養(yǎng)化的目的［8，9］.

2.5.3 引水沖湖

定期引水沖湖，加速湖水交換.由于水力沖刷系數(shù)提高，引水水源污染物濃度較低，可大大提高湖泊的水質(zhì)，降低湖泊的富營養(yǎng)化程度.

2.5.4 加強(qiáng)管理

確定湖水的環(huán)境目標(biāo)；嚴(yán)格遵守湖泊環(huán)境保護(hù)相關(guān)條例；加強(qiáng)對群眾的宣傳教育；建立湖區(qū)管理機(jī)制，切實(shí)保證預(yù)防措施的實(shí)施.

隨著中國城市人口的急劇增長和經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，城市湖泊水體污染日益嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為：（1）水質(zhì)污染嚴(yán)重；（2）水質(zhì)整體呈下降趨勢；（3）富營養(yǎng)化程度嚴(yán)重.因此，必須對城市湖泊水體污染進(jìn)行有效的控制.針對不同的城市湖泊污染特征，選擇適用的防治方法，并形成技術(shù)體系，改進(jìn)原有措施，提高處理效率，以及各項(xiàng)污染控制技術(shù)的實(shí)用性和可靠性，在城市湖泊污染防治、管理方面積累經(jīng)驗(yàn)，逐步恢復(fù)城市湖泊的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能，達(dá)到人與自然和諧和可持續(xù)發(fā)展.

［1］彭晶倩，李 琳，曹 雯，等.城市湖泊水環(huán)境安全評價研究［J］.環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2010，5（36）：62－64.

［2］孫寧濤，李俊濤.城市湖泊的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其保護(hù)［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（22）：6885－6886.

［3］荊紅衛(wèi)，華 蕾，孫成華，等.北京城市湖泊富營養(yǎng)化評價與分析［J］.湖泊科學(xué)，2008，20（3）：357－363.

［4］江西省水利廳.江西省河湖大典［M］.武漢：長江出版社.2009：227.

［5］萬 黎，毛炳啟.Spearman秩相關(guān)系數(shù)的批量計(jì)算［J］.環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2008，10（34）：53－55，72.

［6］金相燦，劉鴻亮.中國湖泊富營養(yǎng)化［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1992.

［7］謝衛(wèi)民，張 芳，張敬東，等.城市雨水徑流污染物變化規(guī)律及處理方法研究［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2005，28（6）：30－31，49.

［8］種云霄.利用沉水植物治理水體富營養(yǎng)化［J］.廣州環(huán)境科學(xué)，2005（9）：41－43.

［9］劉建康.高級水生生物學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，1999：229－230.