濕地對水質(zhì)影響的初步研究—以西溪濕地為例

何曉麗，何 卿

（1.杭州市水文水資源監(jiān)測總站，浙江 杭州 310009；2.杭州市園林綠化工程股份有限公司，浙江 杭州 310006）

西溪濕地是在古河灘遺存的基礎上及1000多年來人類農(nóng)漁耕共同影響下形成的城市邊緣次生濕地，是杭州市寶貴的生態(tài)與文化資源，被譽為杭州的 “城市之腎”。西溪濕地位于杭州城區(qū)西緣，與西湖僅一山之隔，總面積16.15k m2，其核心區(qū)域面積11.15k m2，主要是由沼澤、湖漾和魚塘等組成，水域面積超過50%。濕地內(nèi)部河流交錯圍合匯聚，由浙江省的苕溪和錢塘江2大水系發(fā)育而成，隸屬于杭州市區(qū)運河水系的運西片，經(jīng)余杭塘河匯入京杭運河，通太湖水系，經(jīng)市政水利改造工程后與西湖、錢塘江貫通循環(huán)。區(qū)域內(nèi)行洪河道主要有南北向的五常港、蔣村港、紫金港，東西向的沿山河、嚴家港，最終匯入余杭塘河。

自20世紀50年代，有國外科學家發(fā)現(xiàn)濕地植物通過一系列生物、物理、化學過程能夠?qū)崿F(xiàn)污水的凈化，尤其對氮、磷有較高的去除效率［1-2］。除植物生長過程中吸收的營養(yǎng)物質(zhì)外，濕地植物也可在體內(nèi)大量吸收、富集某些金屬和重金屬［3］。濕地對水質(zhì)產(chǎn)生的影響及其規(guī)律是本文探討的重點，選取西溪濕地引水口、濕地內(nèi)部河道水、濕地出水口3個監(jiān)測站點2011—2014年水質(zhì)監(jiān)測資料，分析p H值、高錳酸鹽指數(shù)、總磷濃度、總氮濃度變化趨勢，初步探討西溪濕地各個季節(jié)對水質(zhì)作用的變化規(guī)律。

1 研究方法

1.1 采樣點布設與監(jiān)測周期

水樣布點和采集依據(jù)國家水利行業(yè)標準S L 187—96《水質(zhì)采樣技術規(guī)程》進行。為達到了解西溪濕地對水質(zhì)作用情況和比對的目的，本文以濕地引水點—濕地內(nèi)—濕地出水點為取樣點，根據(jù)西溪濕地河道走向，引配水情況，選取了外部匯水河道 （蔣村港）、西溪濕地內(nèi)部主要過水河道 （秋雪庵）、錢塘江引水處 （珊瑚沙），分別設置監(jiān)測斷面。每2個月進行取樣監(jiān)測。

圖1 監(jiān)測點位分布圖

1.2 監(jiān)測項目與監(jiān)測方法

本文結合河道污染特點，選擇p H值、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮等項目，作為水質(zhì)分析對象。其中p H值現(xiàn)場測定，高錳酸鹽指數(shù)用G B／T 11892—1989《酸性高錳酸鉀法》、總磷用G B／T 11893—1989《鉬酸銨分光光度法》、總氮用G B／T 11893—1989《堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》。采用2011—2014年各采樣點的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)作為西溪濕地水質(zhì)變化評價的資料。

2 結果與分析

2.1 p H值變化分析探討

p H值是表征水體酸堿度的指標。通過對2011—2014年2、4、6、8、10、12月份3個監(jiān)測點p H數(shù)值的整理，結果見圖2。

圖2 2011—2014年西溪濕地p H值變化趨勢圖

由圖2可以看出，3個測點中秋雪庵全年p H值變化最小，常年穩(wěn)定在7.23～7.66，常年平均值為7.44，夏季值略高于其他季節(jié)；蔣村港次之在7.27～7.76，常年平均值為7.45；珊瑚沙p H值變化幅度最大，在7.00～7.81，常年平均值為7.50。說明西溪濕地由于水體流動活躍和濕地植物根際微生物等作用，使水體p H值能夠穩(wěn)定在一定的數(shù)值［4］。同時p H值時間變化可以發(fā)現(xiàn)，一年中秋雪庵和蔣村港6月、8月的p H值在全年處于低位，全年的變化曲線呈現(xiàn)先高后低再高的變化規(guī)律，說明西溪濕地植物最繁盛的夏季對p H值的穩(wěn)定作用最強。同時從4a變化的數(shù)據(jù)來看，3個檢測點的p H值波動幅度都呈現(xiàn)擴大趨勢，尤其是錢塘江引水處 （珊瑚沙）近年來的p H值的波動幅度更加明顯，這一現(xiàn)象可能與監(jiān)測方式的改變有關。自2013年8月以來，采用便攜式儀器進行現(xiàn)場p H值監(jiān)測，避免了采樣及運輸過程中對水質(zhì)產(chǎn)生的影響，使其值更加真實可靠。

2.2 高錳酸鹽指數(shù)的變化規(guī)律

高錳酸鹽指數(shù)可在一定程度上說明水體受有機污染的情況。通過對2011—2014年3個監(jiān)測點高錳酸鹽指數(shù)數(shù)值的整理得到圖3。

圖3 2011—2014年西溪濕地高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢圖

由圖3可以發(fā)現(xiàn)，3個相關測點高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢大致相符，且指數(shù)呈現(xiàn)為引水口 （珊瑚沙）＜濕地內(nèi) （秋雪庵）＜出水口 （蔣村港）；值得注意的是6月、8月位于西溪濕地內(nèi)部的秋雪庵監(jiān)測點和位于西溪濕地出水口的蔣村港監(jiān)測點的高錳酸鹽指數(shù)明顯高于處于引水口的珊瑚沙監(jiān)測點的相關數(shù)值，尤其是出水口位置蔣村港高錳酸鹽指數(shù)偏高，在2012年8月出現(xiàn)了5.68m g／L的極值。說明西溪濕地對有機物的污染物的吸收效果并不明顯，在特定時間甚至會加重有機物的污染，比如夏秋季節(jié)高錳酸鹽指數(shù)值大于其他季節(jié)，究其原因是夏季氣溫上升，微生物分解有機物活躍，導致水體中還原性物質(zhì)含量下降，從而使水體C O D濃度升高。4a來，各測點高錳酸鹽指數(shù)變化幅度呈現(xiàn)縮小趨勢，逐漸穩(wěn)定在一定的波動范圍內(nèi) （1.7～4.5m g／L），3個相關測點的水質(zhì)數(shù)值也更為接近。

2.3 總磷濃度的變化規(guī)律

天然水體中的磷主要以磷酸鹽的形式存在。氮、磷是植物生長所必須的營養(yǎng)元素，通過植物吸收和同化作用，轉(zhuǎn)變?yōu)橹参矬w的組成物質(zhì)。濕地植物自身對磷有吸收作用，且該過程不可逆。2011—2014年西溪濕地總磷濃度變化趨勢見圖4。

圖4 2011—2014年西溪濕地總磷變化趨勢圖

經(jīng)過對比分析發(fā)現(xiàn)位于西溪濕地內(nèi)部的秋雪庵總磷值變化幅度小且值最低，全年總磷值在0.040～0.150m g／L，月均值0.084m g／L；其次為出水口處蔣村港全年總磷值變化幅度在0.053～0.142m g／L，月均值0.101m g／L；珊瑚沙總磷值和變化幅度最高，全年總磷值在0.070～0.213m g／L，月均值0.138m g／L。表明西溪濕地對磷類物質(zhì)具有很好的平衡作用，對磷類污染元素的吸收作用非常明顯。且從圖4磷值變化曲線可以發(fā)現(xiàn)6月、8月總磷值數(shù)據(jù)出現(xiàn)低值；冬季的10月、12月水體總磷濃度處于高值，說明濕地對該類元素的凈化主要依靠濕地中的各位水生植物起到凈化作用，且在植物繁盛的夏季對含磷元素凈化作用最為明顯。西溪濕地2個測點4a間總磷濃度變化較為平穩(wěn)，且呈逐年下降趨勢。珊瑚沙總磷值各月間依舊有較大波動，年均值下降幅度不明顯。

2.4 總氮濃度的變化規(guī)律

對3個采樣點氮濃度數(shù)值整理得到圖5。

圖5 2011—2014年西溪濕地總氮變化趨勢圖

可以發(fā)現(xiàn)3個水樣點總氮濃度變化一致，且濃度也相差不大，蔣村港的總氮濃度數(shù)值變化在1.450～5.230m g／L，月平均值3.370m g／L，秋雪庵總氮濃度數(shù)值0.880～4.580m g／L變化，月平均值3.150m g／L；珊瑚沙總氮濃度數(shù)值1.160～4.450m g／L變化，月平均值3.140m g／L。從變化幅度上可以發(fā)現(xiàn)位于出水點的蔣村港數(shù)值比其他點稍高，且每年冬季秋雪庵和蔣村港的總氮濃度比其他月份都要高，這可能與冬季植物枯萎，植物殘體分解增加水體氮素有關［5］。從4a整體趨勢看，總氮濃度呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢，4a中數(shù)值的最低點出現(xiàn)在2014年8月，3個監(jiān)測點的總氮濃度基本都在1.000m g／L，且有進一步下降的趨勢，說明歷年來進入水體的氮污染源正在逐步減少。

3 結論與建議

3.1 濕地對水質(zhì)的影響

在西溪濕地這個特定的環(huán)境中，濕地對水質(zhì)的影響方式、影響時間，本人通過對西溪濕地內(nèi)外的水質(zhì)p H值、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮數(shù)值的對比分析做一個初步的結論。

（1）濕地外部污染源逐年減少。4a來各項指標數(shù)值呈現(xiàn)緩慢遞減趨勢，數(shù)據(jù)年間變化穩(wěn)定在一定區(qū)間內(nèi)，且區(qū)間幅度逐年收縮。

（2）西溪濕地對水質(zhì)的確起到了凈化作用，但對水質(zhì)中各項污染物的作用卻各不相同。濕地對p H值的平衡和總磷的吸收具有非常明顯的作用，而對C O DMn和含氮物質(zhì)的凈化作用卻不明顯，在特定階段甚至會產(chǎn)生反作用，比如植物衰敗的冬季反而加重含氮物質(zhì)的污染。

（3）濕地在不同時間對水質(zhì)的作用也不盡相同。在植被茂盛的夏秋2季濕地對水質(zhì)p H值的平衡和含磷物質(zhì)的吸收最佳，表明植被、水、土壤這幾個支持整個西溪濕地系統(tǒng)維持運轉(zhuǎn)的最基本要素中，相對于比較穩(wěn)定的土壤，植物尤其是水生植物和水所相互作用的動態(tài)關系對西溪濕地整個生態(tài)系統(tǒng)的運行和穩(wěn)定起到至關重要的作用，隨著季節(jié)變化水生植物的興衰，濕地對水質(zhì)的凈化作用也呈現(xiàn)出強弱的變化。

3.2 改善濕地水質(zhì)的建議

針對改善濕地水質(zhì)，提出以下建議：

（1）控制污染來源。通過加大對濕地公園周邊廢水排放管理力度和合理控制園區(qū)內(nèi)部化肥施用量等措施，減少污染物入河，避免水體富營養(yǎng)化污染。

（2）及時處置植物殘體。秋冬季節(jié)腐敗的濕地植物若不及時處置，被植物吸收的污染物質(zhì)就會通過植物的腐爛重新回到水體，對水體造成二次污染。

（3）適度開放垂釣。為改善水質(zhì)，西溪濕地可以開放公共垂釣區(qū)。通過飼養(yǎng)花白鰱等濾食性魚類，螺絲、河蚌等貝類起到凈化水質(zhì)的作用。合理投放魚苗，適時適度開放公眾垂釣，能夠更好地促進濕地的生態(tài)和水循環(huán)。

［1］李志炎，唐宇力，楊在娟，等.人工濕地植物研究現(xiàn)狀 ［J］.浙江林業(yè)科技，2004，24（4）：56-59.

［2］安樹青.濕地生態(tài)工程—濕地資源保護與利用的優(yōu)化模式［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2003：329-330.

［3］Julie Cronk，M Siobhan Ｆennesssy.Wetand Plants Biology and Ecology ［M］.Boca Raton，ＦL：Lewis Publishers，2001： 339-340.

［4］成水平.人工濕地植物研究 ［J］.湖泊科學，2002，14（2）：179-184.

［5］廖凌娟，黃娜，吳鵬舉.濕地植物覆蓋度與水質(zhì)凈化關系的研究 ［J］.廣東林業(yè)科技，2014，30（3）：30-34.