南京濱江公園水質季節(jié)變化規(guī)律及現(xiàn)狀評價

劉堰珺,李彬彬,張文豹,李 丹,劉長林,周忠勝*

(1.南京濱江公園管理有限公司，江蘇 南京 210017; 2.南京河西新城區(qū)開發(fā)建設管理委員會，江蘇 南京 210019)

南京濱江公園(河西濱江風光帶)位于南京市建鄴區(qū)河西新城，毗鄰長江夾江，占地面積近200 hm2，由萬景園段、南京中國綠化博覽園(簡稱綠博園)段、國際青年文化公園段、魚嘴魚背濕地公園段等4個區(qū)域組成[1]。其中，綠博園是2005年首屆中國綠化博覽會的舉辦地，也是國內最大的綠化主題公園[2]，目前已建設成為集娛樂、生態(tài)、科普、健身為一體的新型城市公園。濱江公園內水體均為小微水體，受各種自然和人為因素的影響，表現(xiàn)為不同特征。根據(jù)水體位置和養(yǎng)護水平的差異，將其分為市政河道水體、園區(qū)一般水體、園區(qū)景觀水體、濕地水體和生態(tài)修復水體5種類型。通過對這5種類型水體(共10個監(jiān)測點)每月1次的水質監(jiān)測，對其溫度、pH、溶解氧、電導率、色度、濁度以及氨氮指標進行分析，闡明其季節(jié)變化規(guī)律，并對各水體水質進行對比分析和現(xiàn)狀評價，以期為南京濱江公園水體管理提供相關理論依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 監(jiān)測布點

在對南京濱江公園進行詳細實地調研的基礎上，選取園區(qū)內5種不同類型水體的10個監(jiān)測點(詳見表1，圖1)，進行每月1次的水質監(jiān)測，并進行比較分析。

表1 南京濱江公園不同水體類型分布及特征

圖1 南京濱江公園及水質監(jiān)測點

1.2 水樣采集與測量

2018年10月至2019年9月，每月25日對不同水體的進水區(qū)、深水區(qū)、出水區(qū)的水樣進行采集及水質監(jiān)測。監(jiān)測的水質指標包括現(xiàn)場測定的水溫、pH、溶解氧以及實驗室處理測定的電導率、色度、濁度及氨氮含量，每次測量進行3次生物學重復，取其算術平均值作為指標值。利用Bante900P 便攜式多參數(shù)水質分析儀(上海般特儀器有限公司)對水溫、pH、溶解氧及電導率指標進行測定，利用XZ-0101S型濁度色度2用儀(上海海恒機電儀表有限公司)對色度和濁度指標進行測定，利用AD-2AZ氨氮測試儀(上海海恒機電儀表有限公司)對氨氮指標進行測定。測定原理詳見《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第4版)[3]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本試驗共采集水樣360個，利用SPSS 21.0統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)處理，并用Origin軟件進行繪圖。其中，相關性分析采用Pearson檢驗法，數(shù)據(jù)差異顯著性統(tǒng)計分析檢驗顯著性水平為0.05，置信度為95%。

2 結果與分析

2.1 南京濱江公園水系的季節(jié)性變化分析

2.1.1 水溫的季節(jié)性變化 水溫的變化主要是由季節(jié)性的太陽輻射變化引起的。通過對南京濱江公園不同水體進行監(jiān)測比較，發(fā)現(xiàn)不同類型水體的水溫在同一時間基本一致，且變化趨勢保持同步。水溫季節(jié)性差異較大，與南京地區(qū)氣溫變化有著明顯的一致性。水溫最低月份為12月和1月，在7 ℃左右，最高月份為7月和8月，水溫在31 ℃左右。差異性分析表明，除10，1，2，4月各類型水體溫度指標差異不顯著外，其余月份溫度指標均有顯著性差異(見表2)。

2.1.2 pH的季節(jié)變化 pH能夠從整體上反映水體水質化學特征，是評價水質的重要指標之一[4]。研究表明，pH值與水體中藻類的生長關系密切，一方面藻類光合作用影響CO2緩沖體系，從而影響水體pH值的高低；另一方面，pH值影響著藻類的生長狀況，當水體pH為8.5左右時，藻類生長狀況最好，pH高于9.5時生長最差[5]。監(jiān)測結果表明，市政河道水體、園區(qū)一般水體、園區(qū)景觀水體以及濕地水體各月pH變化幅度較小，在7和8之間，均呈現(xiàn)弱堿性，符合《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)對一般景觀水pH的要求。不過，生態(tài)修復水體的pH變化范圍較大，在7.94和9.59之間，各月pH均顯著高于其他4種類型水體的pH(見表3)。

推測生態(tài)修復水系pH值較高有以下2點原因：(1)在生態(tài)修復過程中，生態(tài)公園人工湖和青年文化公園龜池(見圖1)種植的水草和藻類配比過高，生長旺盛，打破了水解中的碳酸氫鹽的水解平衡，伴隨植物利用水中CO2進行光合作用的過程，水中氫氧根離子含量增加，氫氧根離子又使碳酸氫根的電離平衡向生成碳酸根離子方向移動，導致水中碳酸根離子濃度增大，pH值升高；(2)生態(tài)修復水體的下墊面為混凝土而非泥土，混凝土作為一種偏堿性的拌合物，長期浸泡會使水中碳酸鈣等物質增加從而引起pH升高。因此，在對園區(qū)生態(tài)修復水體治理過程中，要進一步控制水草、藻類比例，恢復、重建高等水生植物群落，增加水生植物多樣性，進一步改善園區(qū)水生生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。

表2 南京濱江公園5種類型水體2018年10月至2019年9月的溫度 ℃

表3 南京濱江公園5種類型水體2018年10月至2019年9月的pH

2.1.3 溶解氧質量濃度的季節(jié)變化 溶解氧(DO)是指溶解在水中的分子態(tài)氧，是維持水體生態(tài)環(huán)境動態(tài)平衡的重要因子和維持水生生物生存的必要條件[6]。與其他參數(shù)相比，溶解氧的質量濃度更能反映出水體受到的污染程度，特別是有機物的污染程度[7]。對南京濱江公園各水體進行比較分析發(fā)現(xiàn)，各水體均呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化規(guī)律，即冬季溶解氧較高，春夏季溶解氧明顯降低，這可能與水體的復氧能力隨著氣溫的升高而逐步減弱有關。差異顯著性分析表明，除4月各類型水體的溶解氧指標差異不顯著外，其余月份均有顯著性差異(見表4)?？傮w而言，生態(tài)修復水體和濕地水體溶解氧質量濃度最高，市政河道溶解氧質量濃度最低(見表4)，這可能與不同水體受人為因素影響的程度有關。秋季濕地水體和生態(tài)修復水體的溶解氧明顯高于其他水體，造成這一現(xiàn)象的原因主要是由于秋季這2種水體內的藻類及水生植物開始繁殖，光合作用較強，水體增氧作用加強。

2.1.4 電導率的季節(jié)變化 電導率是表示物質傳輸電流能力強弱的一種測量值，受鹽度、水中溶解固體物質、溫度、水源補給等因素的影響[8]。監(jiān)測結果表明，南京濱江公園各水體的電導率指標均呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化規(guī)律，即秋、冬季電導率高，春季開始下降，夏季最低。降水是影響電導率的主要因素[9]，相比于春、夏季降水充足，秋、冬季降水量較小，水體上層蒸發(fā)量大于降水量，水體中的鹽類物質被濃縮，水體電導率有所增強。各類型水體電導率指標差異顯著，總體表現(xiàn)為生態(tài)修復水體<園區(qū)一般水體<園區(qū)景觀水體<濕地水體<市政河道水體(見表5)。造成這一現(xiàn)象的原因可能是由于市政河道水體和濕地水體與外界聯(lián)通，易受外界環(huán)境污染的影響，進而導致水體中固體溶解物質增加，電導率升高。而生態(tài)修復水體、園區(qū)一般水體和園區(qū)景觀水體較為封閉，且流動性不強，受外界影響干擾較小。

表4 南京濱江公園5種類型水體2018年10月至2019年9月的溶解氧 mg/L

表5 南京濱江公園5種類型水體2018年10月至2019年9月的電導率 μS/cm

2.1.5 色度、濁度的季節(jié)變化 水質色度是對天然水或處理后的各種水進行顏色定量測定時的指標，產生顏色的原因是溶于水的腐殖質、有機物或無機物質造成的[10]。對于南京濱江公園5種類型水體而言，各水體在1—3月時色度較低。其中，2018年10月園區(qū)景觀水體的色度最高，為96.06度，2019年1月生態(tài)修復水體的色度最低，為22.81度。生態(tài)修復水體的色度指標變化幅度最小，且各月均小于其他水體(見表6)，這可能是由于植物生態(tài)修復技術對水質起到了很好的凈化與過濾作用。對于濕地水體而言，其色度值在2019年7月時要顯著高于其他水體，推測其原因是汛期江水上漲，濕地被淹，水體中可溶性物質的含量上升，進而導致其色度升高。

濁度是用來表示水的渾濁程度的指標，水中懸浮的或呈膠體狀態(tài)的微粒，會使水產生渾濁現(xiàn)象[11]。同色度指標一樣，生態(tài)修復水體的濁度在變化幅度和各月指標上均要顯著小于其他4類水體(見表7)。

表6 南京濱江公園5種類型水體2018年10月至2019年9月的色度 度

表7 南京濱江公園5種類型水體2018年10月至2019年09月的濁度 NTU

表8 南京濱江公園5種類型水體2018年10月至2019年9月的氨氮質量濃度 mg/L

2.2 不同水質監(jiān)測指標之間的相關性分析

利用SPSS 21.0軟件對不同水質指標進行了相關性分析，結果顯示：水溫和溶解氧、電導率均呈極顯著負相關，相關系數(shù)(r)分別為-0.881和-0.960。溶解氧和電導率呈極顯著的正相關，相關系數(shù)為0.778(見表9)。隨著溫度的升高，氧氣在水中溶解能力降低，同時水體中有機物分解加快，耗氧量增加，這2方面因素共同導致了水中溶解氧的降低。此外，由于降水稀釋的影響，冬季枯水期水中各種離子的濃度要高于夏季豐水期，水體中電阻隨著離子數(shù)量的增加而減少，進而導致電導率增加[14]。一般而言，色度由水中可溶性物質引起，而濁度則由水中不溶性物質引起的，2者不存在必然聯(lián)系。但相關性檢測發(fā)現(xiàn)，色度和濁度呈顯著正相關，相關系數(shù)為0.694(見表9)?？赡苁潜敬窝芯坎捎昧朔止夤舛扔媽λ|的色度和濁度進行測量，水樣濁度會對分光光度計測定色度產生干擾，且濁度越高，干擾程度越大；而色度的存在又對光的透射性有吸收作用，進而導致濁度測量值增大[15]。

表9 不同水質監(jiān)測指標的Pearson相關性分析

3 結論

本研究通過對南京濱江公園內5種類型水體每月1次的多參數(shù)水質監(jiān)測，分析了各水體水質特征和季節(jié)性變化規(guī)律，并對園區(qū)水質現(xiàn)狀進行了全面評價，主要結論如下：

各水體(1)水溫季節(jié)性差異顯著，與南京地區(qū)氣溫變化有著明顯的一致性；(2)全年pH變化幅度較小，除生態(tài)修復水體pH略高于標準值外，其余各水體pH月監(jiān)測值均在7.123與8.097之間，總體上呈弱堿性；(3)溶解氧濃度變化呈現(xiàn)秋、冬高，春、夏低的趨勢，且秋季濕地水體和生態(tài)修復水體的溶解氧明顯高于其他水體；(4)電導率呈現(xiàn)秋冬高、春夏低的季節(jié)性變化趨勢，且生態(tài)修復水體的電導率、色度和濁度要明顯低于其他水體；(5)除市政水體外，其他水體氨氮質量濃度均優(yōu)于水質標準，各月均值為0.492 mg/L。此外，發(fā)現(xiàn)水生植物對水質有很好的凈化作用[16]，以生態(tài)修復水體為例，水體中藻類等水生植物較為豐富，能有效吸附水中顆粒性物質，改善水下光照條件，從而使色度、濁度保持在較高水平，電導率相對較低?？傮w而言，南京濱江公園水體水質大部分監(jiān)測指標符合《地表水環(huán)境質量標準》中III—Ⅳ類水質標準。