陳瑞紅，莫德清*，李金城，鄧志強(qiáng)，王厚峰，秦云紅，秦繼華

(1. 桂林電子科技大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004；2. 桂林理工大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004；3. 桂林市臨桂區(qū)會仙濕地公園管理局，廣西 桂林 541100)

濕地被譽(yù)為地球之腎，近年來隨著人類對濕地的開發(fā)與利用，濕地系統(tǒng)遭到嚴(yán)重的破壞，很多學(xué)者對我國的濕地保護(hù)做出了系列的研究[1-2]。會仙濕地位于桂林市臨桂縣會仙鎮(zhèn)與四塘鄉(xiāng)之間，是典型的亞熱帶風(fēng)貌巖溶濕地，具有重要的研究意義。據(jù)蔡德所，馬祖陸等人的研究，1970年以前會仙濕地面積約為25km2，后因周邊居民的生產(chǎn)生活，使過多的養(yǎng)殖垃圾、生活垃圾、生活污水排入濕地，導(dǎo)致濕地遭受嚴(yán)重的破壞和污染，面積銳減至6km2[3]。近些年來，濕地保護(hù)受到政府的高度重視，會仙濕地已被列入全國三大濕地保護(hù)與修復(fù)水工程之一，桂林臨桂縣委、縣政府完成了《會仙濕地修復(fù)水工程規(guī)劃報(bào)告》、《廣西桂林市水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)項(xiàng)目會仙濕地修復(fù)近期水工程設(shè)計(jì)報(bào)告》和《會仙濕地修復(fù)水工程建設(shè)征地專題報(bào)告》等前期工作，并進(jìn)行了有效的實(shí)施[4]。會仙巖溶濕地在2012年獲國家林業(yè)局批準(zhǔn)建立為"廣西桂林會仙喀斯特國家濕地公園"并列入國家濕地公園試點(diǎn)[5]。文云峰、戴英歷、吳應(yīng)科等人已對會仙濕地的生態(tài)問題、水體富營養(yǎng)化做出相關(guān)研究[6-8]。程亞平、蔣亞萍等人對近年來會仙濕地退化的程度與原因做出進(jìn)一步的研究[9]。

本研究以會仙濕地為對象，在毛家碼頭，穿過睦洞湖至龍頭山水域及七星碼頭至古橋之間水域進(jìn)行基本水質(zhì)調(diào)研，設(shè)置十個采樣點(diǎn)，測定水樣中DO，COD，氨氮，總氮，總磷，高錳酸鹽指數(shù)，葉綠素a等7項(xiàng)指標(biāo)。結(jié)合當(dāng)?shù)嘏盼矍闆r，選取DO，COD，氨氮，總氮，總磷，高錳酸鹽指數(shù)作為參評因子[2]，采用單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價(jià)法，研究睦洞湖、七星碼頭水域生態(tài)環(huán)境。了解濕地水質(zhì)狀況并對水質(zhì)作出科學(xué)評價(jià)，為會仙濕地水質(zhì)的保護(hù)、研究以及進(jìn)一步的治理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)布設(shè)

依據(jù)相關(guān)的水質(zhì)監(jiān)測資料，結(jié)合會仙濕地的地理特征、人文背景以及水域污染狀況，本文選擇睦洞湖以及七星碼頭水域作為此次研究的水質(zhì)監(jiān)測流域。根據(jù)岸段狀況和水體流向在監(jiān)測區(qū)域設(shè)置10個采樣點(diǎn)，見圖1。

1.2 采樣時(shí)間確定

實(shí)驗(yàn)水域處于豐水期、平水期、枯水期時(shí)進(jìn)行采樣。根據(jù)走訪村民、查閱資料了解當(dāng)?shù)亓饔虻乃臓顩r，以及2015年10月至2016年5月之間的水位變化及溫度變化，選定2016年1月16日、3月12日、3月25日以及4月21日作為采樣時(shí)間，分別對應(yīng)豐水期一、枯水期、平水期、豐水期二的水質(zhì)。

圖1 會仙濕地水域采樣點(diǎn)設(shè)置Fig.1 The setting of sampling points in Huixian karst wetland

1.3 監(jiān)測項(xiàng)目及檢測方法的確定

以國家頒布的《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)，《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》(GB/ T5750- 2006)等標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，結(jié)合劉巍等人的研究[10]以及會仙巖溶濕地的具體情況，確定此次水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目包括：DO，COD，氨氮，總氮，總磷，高錳酸鹽指數(shù)，葉綠素a。在水深0.3～0.5 m處，用500mL聚乙烯瓶采集水樣，根據(jù)國標(biāo)法進(jìn)行定樣和預(yù)處理[11]，所有水樣采集后貼好標(biāo)簽帶回實(shí)驗(yàn)室按要求保存。所有指標(biāo)分析采用國家標(biāo)準(zhǔn)，并在兩天內(nèi)完成測量，樣品測量設(shè)置三個平行樣。各指標(biāo)具體的分析方法見表1。

表1 檢測方法Table 1 The detection methods

1.4 水質(zhì)評價(jià)方法

常見的水質(zhì)評價(jià)方法有水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價(jià)法，模糊綜合評判法，灰色關(guān)聯(lián)分析法及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[12-14]。結(jié)合各個方法的特點(diǎn)，本文采用水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價(jià)法評價(jià)水質(zhì)[15]。

水質(zhì)評價(jià)方法采用徐祖信提出的單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價(jià)法，單因子水質(zhì)指數(shù)P由三位有效數(shù)字組成,表示為：Pi=X1.X2X3式中:X1代表該項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)類別；X2代表該水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)在X1類水質(zhì)區(qū)間中所處的位置，為百分?jǐn)?shù)首位四舍五入得來；X3代表水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的計(jì)較結(jié)果[16]。

2 水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果與討論

2.1 各采樣點(diǎn)pH值變化的分析

由圖2可知，監(jiān)測水質(zhì)除平水期pH值較低外，pH值基本穩(wěn)定。其中豐水期二中第1監(jiān)測點(diǎn)pH值偏高是因?yàn)槿祟惢顒酉蛩w中排放大量堿性物質(zhì)，屬于偶然現(xiàn)象?？菟诘谄?、八、九、十采樣點(diǎn)pH值偏高，可能與植物的光合作用以及氨氮的含量有關(guān)。

圖2 pH值動態(tài)變化Fig.2 The dynamic change of pH

2.2 DO值變化分析

由圖3可知，各監(jiān)測點(diǎn)，豐水期一、枯水期DO值較高。這可能是由于，豐水期一降水中含大量溶解氧，且當(dāng)時(shí)溫度下，水生動植物作用較緩慢，導(dǎo)致水中溶解氧含量豐富?？菟冢w表層下降，大氣復(fù)氧作用能影響底部的溶解氧濃度，且隨著光照強(qiáng)度增加，底部的水生植物光合作用增強(qiáng)，使水體的DO濃度保持在不低的水平。平水期與豐水期二DO值較低，這是由于濕地中水生動植物大量繁殖，消耗大量的氧氣，且陰雨綿綿，光合作用較少，使DO值降低。

圖3 DO值動態(tài)變化Fig.2 The dynamic change of DO

2.3 COD值變化分析

由圖4可看出，平水期COD含量最低，是因?yàn)樗形⑸锎罅糠敝?，消耗有機(jī)物。豐水期一和枯水期COD濃度較高，可能是由于，豐水期一水體中不僅含有固定排放的有機(jī)污染物，還有雨水沖刷帶入的有機(jī)污染物，這些污染物在低溫環(huán)境下降解受到抑制，導(dǎo)致水體COD濃度升高?？菟冢钗鬯宛B(yǎng)殖廢水的固定排放使水體中有機(jī)污染物量保持一定的水平，而水量的減少使得其濃度升高，影響COD的濃度。濕地周邊人為活動頻繁使豐水期二COD含量升高。枯水期第二監(jiān)測點(diǎn)COD濃度大幅度上升，可能是因?yàn)楣殴鹆\(yùn)河上游突然大量排污導(dǎo)致的。監(jiān)測點(diǎn)七的整體COD值水平較高，是由于該監(jiān)測點(diǎn)在污染源附近。

圖4 COD值動態(tài)變化Fig.4 The dynamic change of COD

2.4 氨氮含量變化分析

由圖5可知，氨氮含量較為穩(wěn)定，豐水期二氨氮含量最高，是由于當(dāng)時(shí)的環(huán)境有利于含氮有機(jī)物分解為氨氮?？菟贑OD水質(zhì)較差微生物降解速率慢，氨氮含量最低。第六采樣點(diǎn)枯水期，氨氮含量升高是由養(yǎng)殖場廢水排放導(dǎo)致的。采樣點(diǎn)七的氨氮含量較為異常，可能因?yàn)樵擖c(diǎn)處藻類或其他水生植物較少，又有不斷的生活排污、畜禽糞便進(jìn)入，導(dǎo)致氨氮的量一直居高不下，在枯水期時(shí)的水位大量下降，但是污染來源不斷，其濃度值是最高的。采樣點(diǎn)八平水期氨氮含量上升，可能是周邊居民突然排污造成的。

圖5 氨氮含量動態(tài)變化Fig.5 The dynamic change of ammonia nitrogen's content

2.5 總氮含量變化分析

由圖6所示，總氮含量較為穩(wěn)定。但采樣點(diǎn)七至采樣點(diǎn)十，枯水期的總氮含量異常升高，可能是因?yàn)樗幌陆?，而人們的生活污水、畜禽養(yǎng)殖糞便等污水不斷排入濕地，再加上低溫情況下易使底泥釋放氮磷且氮沉降較慢，最終導(dǎo)致總氮含量上升。

2.6 總磷含量變化分析

由圖7可知，監(jiān)測水域總磷含量較低且比較平穩(wěn)，豐水期一總磷含量最高，這是由于降水將含磷物質(zhì)從農(nóng)田，垃圾堆放處帶入河流，影響總磷含量?？菟诳偭缀孔畹?，這是由含磷物質(zhì)被分解導(dǎo)致的。平水期第四采樣點(diǎn)總磷含量較高的原因在于人類收蝦籠的活動攪動底泥，釋放了底泥中的含磷物質(zhì)。采樣點(diǎn)七在平水期與豐水期二，人類活動頻繁，使總磷含量升高。

圖6 總氮含量動態(tài)變化Fig.6 The dynamic change of total nitrogen's content

圖7 總磷含量動態(tài)變化Fig.7 The dynamic change of total phosphorus's content

2.7 高錳酸鹽指數(shù)變化分析

高猛酸鹽指數(shù)與水中的有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)。如圖8所示，高錳酸鹽指數(shù)基本趨于穩(wěn)定，豐水期一略高，平水期和豐水期二較低，這與有機(jī)污染物濃度和微生物降解活性有關(guān)。采樣點(diǎn)六、七、八枯水期高錳酸鹽指數(shù)異常升高，這是由污染物排放及水位下降引起的。

圖8 高錳酸鹽指數(shù)動態(tài)變化Fig.8 The dynamic change of permanganate index

2.8 葉綠素a變化分析

圖9 葉綠素a含量動態(tài)變化 Fig.9 The dynamic change of chlorophyll a's content

葉綠素a的濃度由水中的浮游生物、藻類和綠色植物等決定。由圖9所示，葉綠素a濃度基本穩(wěn)定，各采樣點(diǎn)按豐水期一、枯水期、平水期、豐水期二依次遞增，這是由于當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)豐富，DO充足時(shí)，水生浮游植物的生長受溫度影響較大。采樣點(diǎn)七至采樣點(diǎn)十，平水期葉綠素a含量異常升高，是由氣溫回升，浮游生物大量繁殖導(dǎo)致的。

2.9 水質(zhì)綜合評價(jià)與分析

根據(jù)會仙濕地的功能，以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》II類水質(zhì)作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法，選取DO，COD，氨氮，總氮，總磷，高錳酸鹽指數(shù)作為參評因子，對會仙濕地進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)。表二至表五的評價(jià)結(jié)果顯示：(1)七星碼頭斷面、龍頭山、毛家碼頭以及睦洞湖靠近污染源水域采樣點(diǎn)，水質(zhì)超出其功能水域標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到IV、V類水質(zhì)。這與生活污水、畜禽糞便、生活垃圾及其他廢棄物、農(nóng)業(yè)面源污染的排放有關(guān)。(2) 距離碼頭越遠(yuǎn)，或者靠近睦洞湖中心的水質(zhì)逐漸變好，達(dá)到其功能水域標(biāo)準(zhǔn)，說明會仙濕地水體自凈功能保存完整。

表2 豐水期一水質(zhì)單因子標(biāo)識指數(shù)Table 2 The water quality single factor identification index in wet season1

表3 枯水期單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)Table 3 The water quality single factor identification index in dry season

表4 平水期單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)Table 4 The water quality single factor identification index in flat water period

表4(續(xù))

表5 豐水期二單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)Table 5 The water quality single factor identification index in wet season 2

3 結(jié)論

通過對會仙濕地水質(zhì)部分指標(biāo)的監(jiān)測與評價(jià)，得出以下結(jié)論：

(1) 毛家碼頭和龍頭山養(yǎng)殖場附近水體受到生活污水和養(yǎng)殖廢水的嚴(yán)重污染，導(dǎo)致COD、含氮物質(zhì)、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、葉綠素a濃度高于其余采樣點(diǎn)。COD和總磷是該處水體的主要污染物，達(dá)到了劣V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)閾值。

(2) 睦洞湖的三個采樣點(diǎn)受生活污水和養(yǎng)殖廢水影響較小，主要受到河道旁邊農(nóng)田施肥影響。睦洞湖中心是水體污染較輕的區(qū)域，達(dá)到會仙濕地本身的II類水環(huán)境功能類型，說明會仙濕地睦洞湖地區(qū)水體自凈功能保存完整。

(3) 七星碼頭斷面的采樣點(diǎn)，受到周邊污染源的影響最嚴(yán)重，達(dá)到了劣V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)閾值。距離碼頭越遠(yuǎn)，有些水質(zhì)指標(biāo)(如：DO、葉綠素a)的值呈梯度減小，有些水質(zhì)指標(biāo)(如：COD、氨氮等)的值呈梯度增大，可達(dá)到II類水質(zhì)。說明了七星碼頭周邊污染源對濕地水質(zhì)有一定影響，呈現(xiàn)明顯的由近及遠(yuǎn)的關(guān)系。

(4) 通過對會仙濕地不同水域水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測評價(jià)，可知會仙濕地受到生活污水、養(yǎng)殖廢水、農(nóng)田施肥等污染物的影響較大。

(5) 對會仙濕地水質(zhì)的保護(hù)，應(yīng)建立完善的污水處理系統(tǒng)對周邊生活污水和養(yǎng)殖廢水進(jìn)行收集，采取工藝進(jìn)行COD和TP去除處理后排放可降低睦洞湖水體水質(zhì)污染情況。

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