陶 最

玄武湖坐落于紫金山西麓，呵護于龍盤虎踞之中，掩映在湖光山色之下，四季四景，變幻著迷人的色調。南京人喜愛玄武湖的靜、湖面撩人的風、滿眼掩映的綠、厚實的文化沉淀，更熱愛景區(qū)內初春臘梅櫻花斗艷、夏日垂柳依依荷葉婆娑、深秋彩葉繽紛滿地金黃、冬季陰雨霏霏的詩意盎然。

玄武湖作為南京主城區(qū)重要的蓄水調控湖泊，與穿插于南京的秦淮河水系緊密相連，其水質狀況與周邊地區(qū)生活用水的供應和凈化處理密切相關，是市政府重要的水質管控地區(qū)之一。通過城市的雨污分流工程、清淤工程、污水處理項目建設的實施，極大改善了玄武湖水質的整體狀況。然而，玄武湖景區(qū)因緊鄰城市生活區(qū)，不和諧的狀況時有發(fā)生。特別在湖面拐角、水流不暢或者人際稀少的地方，經常能發(fā)現(xiàn)水中漂浮著垃圾和死魚。出于對南京后花園景區(qū)愛護呵護的責任感，將學校學到的理論與身邊的自然科學結合，我將假期研學活動定位于玄武湖水質狀況的調查：湖區(qū)周邊供水通道和水動力條件與玄武湖水質的關系？周邊污水控制措施對玄武湖水質的影響？

玄武湖屬于長江水道改道后的殘余河道型湖泊，是紫金山及周邊市區(qū)的雨水、污水的匯集水體。湖區(qū)周邊的金川河、太平門泵站、紫金山溝等是玄武湖的主要供水通道，武廟閘及珍珠河連接內秦淮河水系，作為出水調控通道。根據(jù)玄武湖周邊水系的進出通道，研學活動選擇5個取水點位的河道與湖水，進行水質控樣分析（圖1），并增加玄武湖翠洲的水質作為基準點。結合上述點位部署的污水處理設施情況、湖水環(huán)境的水動力條件分析，期望能發(fā)現(xiàn)玄武湖水質的區(qū)域差異分布規(guī)律，為提升玄武湖風景區(qū)的水質管控提供思路。

水質控樣點的環(huán)境

樣點1-A：珍珠河，采樣編號：TZ200308-1-A

日期：2020 年3 月8 日

天氣：陰天

珍珠河地處南京市政府及東南大學文教區(qū)，為南京市重點治理河道。河道兩旁植被立體分布、雨污分流體系完善，環(huán)境優(yōu)美。

1、河道水流動力明顯，水色偏綠，無明顯異味，清潔工人打撈水面漂浮物。水面交錯布置綠植排筏，植物類型為香菇草和菖蒲（圖2），排筏分列河道兩側，保持河道中部水面充分接觸空氣及大面積透光，實現(xiàn)對河水的殺菌作用，防治河水腐臭。同時，河水中的污染物可以被兩旁的凈化植物基本吸收，根據(jù)水中濃度差的原理，河道中央的污染物會自動向兩旁均衡，實現(xiàn)凈化河道的作用。

香菇草（拉丁名：Hydro cotyle vulgaris）：超強的適應能力和繁殖能力，能適應從水到旱、從強光到蔭蔽等多種生存環(huán)境，有著較好的耐受性，常用于室內凈化空氣。珍珠河水面香菇草圈閉于網狀排筏，根系茂密生長于水下，可以有效降低水流速度、吸收水體污染物，起到一定的水質凈化作用。

菖蒲（拉丁名：Acorus cala mus）：分別為由長方形的塑料管圍起來, 在綠色塑料浮排上一格一格栽種。仔細觀察可以看出，菖蒲則有序排布，大都長勢優(yōu)良，其根系與香菇草具有同樣的凈化水質的功能，吸收水中的營養(yǎng)物質生長。菖蒲是現(xiàn)在城市河道水源立體化治理的重要植物類型，可以有效處理富營養(yǎng)水體的COD 和總氮含量凈化處理，保持清潔水體水質。

2、河道兩側砌有水泥固化墻，墻上有雨水管道，可將雨水排入河流，無污染。河道水下，一側設有污水管道，污水不與河水直接接觸，單獨收集，可實現(xiàn)雨污分流，不污染水質。污水管每隔20 米左右設有清潔樁。若污水管堵塞，工人可直接打開清潔樁，疏通污水管。

3、河岸兩側水泥固化墻上方及附近岸邊栽有植被。水泥固墻起到了固化水土，防治水土流失的作用。岸上植被主要類型為金邊黃楊和光葉海桐（圖2），有序排布，既起到了固化水土的作用，又能凈化地表徑流，防止臟水流向河中。

光葉海桐（拉丁名：Pittosp orumg labratum）：喜溫暖濕潤的海洋性氣候，喜光，亦耐蔭。對土壤要求不高，粘土、沙土、偏堿性土及中性土均能適應。常種植于河道護堤和海濱地區(qū)。

金邊黃楊（拉丁名：Euonymusja ponicus）：喜光，稍耐陰，適應性強，耐旱，耐寒冷，萌芽力和發(fā)枝力強，耐修剪，耐瘠薄，適宜在肥沃、濕潤的微酸性土壤中生長。具有非常好的抗污染性，可以有效吸收二氧化硫，分布于中國中部和日本，在中國各地園林中栽植十分普遍。樣點1-B：武廟閘，采樣編號：TZ200308-1-B

武廟閘位于南京市玄武區(qū)玄武湖公園內，其歷史最早可以追溯到三國東吳時期。明朝時，朱元璋為了控制城內河道的水位修建武廟閘，至今仍在使用，是南京使用時間最長的水位調節(jié)閘口。由閘口板，兩側水道，污水管以及水泥墻壁組成（圖3）。

湖水由玄武湖流向珍珠河，平時由兩側水道匯聚于珍珠河，湖水水位高時打開閘門放水。湖水與污水管道分離，周圍由水泥墻壁圍成，無明顯植被。水面波濤洶涌，水動力條件明顯強于珍珠河，富氧條件良好，水體污染較小，水質視覺觀測清澈。

圖2：珍珠河水質凈化植被與兩岸立體綠化情況

樣點2-B：太平花園旁湖邊，采樣編號：TZ200308-2-B

日期：2020 年3 月8 日

天氣：陰天

玄武湖東南太平花園附近處于湖灣處，水中淤泥較多，植被豐富，有大量的水藻、荷葉、蘆葦以及水杉。水流相對靜止，水動力條件不足。野外觀察水質較差，還有大量的散落垃圾，污染物聚集（圖4），包括泡沫，塑料瓶，死魚，廢棄的自行車等。

圖3：武廟閘排水系統(tǒng)狀況

圖4：太平花園附近環(huán)境

樣點3-A：金川河，采樣編號：TZ200310-3-A

日期：2020 年3 月10 日

天氣：晴天

金川河位于玄武湖北部，河道兩旁植被種類豐富，錯落有致，環(huán)境優(yōu)美。因靠近神策門公園，常年有大量游客游覽。

金川河河面寬廣，河水源源不斷地流動，水動力條件較好。其西岸為植被覆蓋，種類繁多，如青草，紅葉石楠，羊蹄和柳樹等（圖5）。東岸為湖景花園居民區(qū)，岸邊也種植著少量植被，包括青草，柳樹和桃樹等。兩岸都鋪有木棧道，供游客行走?？傮w上來看水質情況良好，無明顯污染。政府對金川河進行了合理的水質治理，兩岸的植被起到固化水土，凈化地表徑流的作用；雨水和污水分流排放，居民區(qū)的生活污水不直接排放進金川河內，使得水質條件符合標準。

羊蹄（拉丁名：Rum e x ja p onic us）：喜歡溫暖、潮濕、陰涼的生長環(huán)境，常常生長在田埂、路邊、荒野、村邊，在我國南方各地常見，具有一定藥用價值。

紅葉石楠（拉丁名：Photinia fra se ri）：溫暖潮濕的環(huán)境中生長良好。直射光照下，色彩更為鮮艷。具有極強的抗陰能力和抗干旱能力，但是不抗水濕。紅葉石楠抗鹽堿性較好，對土壤要求不嚴格，適宜生長于各種土壤中。但更適合在微酸性的土質中生長，尤喜砂質土壤。對于氣候以及氣溫的要求比較寬松，能夠抵抗低溫的環(huán)境。

樣品點3-B：金川河入湖口，采樣編號：TZ200310-3-B

日期：2020 年3 月10 日

天氣：晴天

金川河入湖口位于玄武湖風景區(qū)內，環(huán)境優(yōu)美，景色宜人。

由于湖中水位較高，金川河閘門關閉，暫時由一旁自來水管道向湖中輸入自來水。湖岸栽種著大量植被，包括青草，紅葉石楠，海桐和柳樹等。湖水較為清澈，可看見水中的水藻，湖中離岸邊一段距離處設有柵欄（圖6）。

政府加強了玄武湖風景區(qū)的治理，在湖水高時向湖中排放潔凈的自來水，既可以保證湖水的循環(huán)，提高湖水的富氧度，又同時凈化了水質，保護玄武湖健康的生態(tài)環(huán)境。湖岸栽種的植被起到了美化環(huán)境，固化水土與凈化地表徑流的作用，柵欄起到了過濾雜物凈化湖水的作用。

樣點4-A：紫金山溝，采樣編號：TZ200310-4-A

日期：2020 年3 月10 日

天氣：晴天

紫金山溝位于南京市鎖金村小區(qū)，周圍居民區(qū)環(huán)繞，植被覆蓋稀少，缺乏凈水設施。

紫金山溝兩旁為水泥加固的河道，周圍為居民區(qū)，無明顯植被（圖7）。水流從紫金山上流下，水道狹窄，水質清晰度較差，顏色較深，水面上有一層油污，并伴隨著刺激性的惡臭氣味。同時，紫金山溝存在將生活污水直接排入河流的現(xiàn)象，附近缺少植被和凈水設施導致河流污染嚴重，若直接排放進入玄武湖會造成玄武湖的污染。

樣點4-B：紫金山溝入湖口，采樣編號：TZ200310-4-B

天氣：晴天

紫金山溝入湖口位于玄武湖風景區(qū)內，環(huán)境良好，四周有植被覆蓋，岸邊建有水泥馬路供游客行走。

紫金山溝入湖口在排水口前新增加了一個四周由水泥加固墻造成的污水池，以凈化水質（圖8）。該處與金川河一樣，閘門沒有打開，而是設有過濾后的自來水排水口，將自來水排放進湖中。由于紫金山溝的水質較差，因此河水不能直接排放進入玄武湖中。河水先在污水池中進行沉淀過濾，等顆粒較大的污染物沉積下來后再排放進湖中。該處有人工清淤，防止排水口堵塞。

圖5：金川河兩岸植被

樣點 5-B：玄武湖翠洲，采樣編號：TZ200310-5-B

日期：2020 年3 月10 日

天氣：晴天

翠洲位于玄武湖風景區(qū)內玄武湖中心，湖水環(huán)繞，綠樹成蔭，生態(tài)環(huán)境良好。周圍設置有木棧道，連通湖中各島及方便游客行走。

翠洲水質清澈，水面廣闊，波光粼粼，水下植物清晰可見。植被種類較多，包括金錢草，茨菇（圖9），蘆葦和水杉等。湖水水動力條件較好，且水域面積寬廣，富氧量較高，無明顯污染源。

金錢草（拉丁名：Lysimachia christinae）：適宜在溫暖、濕潤的氣候條件下生長，不耐寒。對土壤要求不嚴，但以疏松、肥沃、排水良好、腐殖質較多的砂質壤土為佳。常見于田野、林緣、路邊、林間草地、溪邊河畔或村旁陰濕草叢中。

福州職業(yè)技術學院是福建省唯一一所招收聾人大學生的高等院校。從2009年批復辦學開始招收廣告設計與制作及計算機應用技術兩個聽障專業(yè)，至今已培養(yǎng)了145名聾人大學畢業(yè)生，歷年畢業(yè)生就業(yè)率均為100 %，專業(yè)對口率100 %，畢業(yè)生一般的工資水平在3 500～5 000元。福建省聾人高等教育起步晚、發(fā)展快，雖然取得了一定的成績，但仍然存在缺乏經驗、發(fā)展規(guī)模小、發(fā)展水平較低等一系列不可忽視的問題。

茨菇（拉丁名：Sag ittaria sagittifolia）：澤瀉科多年生沼澤草本植物，溫暖濕潤的環(huán)境下生長良好。具有很強的適應性，在陸地上以及各種水面的淺水區(qū)均能生長。

圖6：金川河入湖口植被與水質情況

水質污染與環(huán)境的觀察分析

玄武湖及周環(huán)境5 個水質控樣點位，圍繞湖水的進水與出水水道進行控制，也代表玄武湖景區(qū)周邊居民居住情況、污水處理設施布局情況、玄武湖水流動力情況等差異（圖1）。進入玄武湖的入湖口為北部的金川河和東部的紫金山溝，玄武湖出水口為南部的珍珠河，總體上形成西北部和東南部的供水體系與南部流入內秦淮河的出水體系，貫穿整個玄武湖。但是，可以看出，太平門太平花園附近的湖灣區(qū)，水動力條件弱，且緊鄰太平花園的污水泵站，水面植被與水質情況明顯不同于其他水質控樣點。

圖7：紫金山溝環(huán)境與居民區(qū)情況

金川河水質較好，水質凈化處理設施和雨污分流管控措施到位，入湖口水生植物和湖岸植被立體凈化布局合理，湖面開闊、水動力條件強，水體較為清潔。珍珠河水質管控優(yōu)良，水體凈化和河道植被立體布局凈化效果明顯。武廟閘的水質比較潔凈，應與湖中各類植物充分凈化、玄武湖湖面開闊的優(yōu)勢條件有關。珍珠河雨污分流措施到位，水面植物凈化排筏密集，岸邊立體植被布局合理，水面人工清潔工作到位，整體上可保持和控制玄武湖流入內秦淮河的良好水質。

紫金山溝的水質較差，含有大量的生活污水和垃圾，與周邊居民區(qū)密集有一定的關系。該河道兩岸水泥護坡缺少植被的凈化功能，且簡單地采用河道水流攔截沉淀凈化措施，水質調控情況明顯弱于其他水質控樣點。由于此處與武廟閘出水口距離較近，水流未充分經過玄武湖水體的沉淀凈化、植被凈化等調控，可能對玄武湖的水質造成一定的影響。

圖8：紫金山溝入湖口環(huán)境

表1：玄武湖水質控樣點水質分析結果

圖9：玄武湖翠洲水體情況

太平花園附近的玄武湖水面屬于湖灣滯留環(huán)境，水面相對靜止，水動力條件差。玄武湖凈化水體難以觸及此處湖灣滯留水體，從而形成良好的循環(huán)凈化功能。此外，此處離紫金山溝入湖口較近，兩處水流在湖灣區(qū)的交匯、淤積沉淀，滋生出大量水生植物，水體流通情況更加惡化。值得注意的是，該處未完全圈閉于玄武湖風景管理區(qū)內，周圍人員流動大、缺少管理等人為因素，共同導致了該處水質環(huán)境的惡化。

水質污染的數(shù)據(jù)分析

為了驗證野外觀察的結果，水質的分析數(shù)據(jù)可提供直接的科學依據(jù)。對于玄武湖采集的5 個控樣點的8 個水樣，選擇6 項水質指標進行了檢測，包括COD、氨氮、總磷、DO（溶解氧）、SS 以及PH（表1，圖10）。

1、COD（化學需氧量）反映水中受還原性物質污染的程度，這些物質包括有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等，一般COD 值越大，水質污染程度越高。由于水體中無機還原性物質的數(shù)量相對不大，而有機物污染是很普遍的，因此，COD 可作為水體中有機物質相對含量的一項綜合性指標。

圖10：玄武湖水質參數(shù)變化的環(huán)境控制因素

珍珠河武廟閘出水口的COD 值最大，但是玄武湖中心的翠洲湖水水質COD 值卻處于基線水平。可能說明武廟閘附近較強的水動力條件，使得玄武湖下部水層的還原性物質攪動混合至上部水層而流入珍珠河。并且，玄武湖的兩條入湖河道（金川河、紫金山溝）的COD 值均高于翠洲的水質COD 值，但是，太平花園湖灣區(qū)的COD 值卻位于湖水的基線值區(qū)域。因此，上述5 個控樣點的COD 值表現(xiàn)，應說明玄武湖的還原性物質主要來源于入湖河道的供應，但是受到寬闊的玄武湖水面緩沖的影響，還原性物質下沉分層，即：玄武湖水體的還原與氧化分層明顯。

值得肯定的是，武廟閘水體進入珍珠河后，其COD 值明顯下降。一方面可能說明珍珠河的立體植被凈化設施作用明顯，也可能說明珍珠河的緩沖作用也存在水體分層現(xiàn)象，同時，珍珠河水系的污水截留效果明顯，未再次對內秦淮河水質造成影響。

2、氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮，其含量會對水質產生影響。水中的氨氮可以在一定條件下轉化成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽將和蛋白質結合形成亞硝胺，這是一種強致癌物質，如果長期飲用，對人體健康極為不利。對水生生物起危害作用的主要是游離氨，其毒性比銨鹽大幾十倍，并隨堿性的增強而增大。

玄武湖入湖河道的氨氮水平以紫金山溝及其入湖口最為明顯，說明該處生活污水等人居因素對河流污染影響較大（圖10）。值得關注的是，紫金山溝的PH 值也反應出相對較強的堿性水質條件，該河道的水質污染情況不容樂觀。以翠洲為代表的玄武湖水質的整體氨氮情況，可能主要受到紫金山溝的供水水質影響。

3、總磷包含了水中的元素磷、正磷酸鹽、縮合磷酸鹽、焦磷酸鹽、偏磷酸鹽和有機團結合的磷酸鹽等。其主要來源為生活污水、化肥、有機磷農藥及近代洗滌劑所用的磷酸鹽增潔劑等。水體中的磷是藻類生長需要的一種關鍵元素，過量磷是造成水體污穢異臭，湖泊發(fā)生富營養(yǎng)化和海灣出現(xiàn)赤潮的主要原因。

玄武湖周邊供水體系的總磷依舊在紫金山溝及其入湖口水體表現(xiàn)最高，再次印證了紫金山溝生活污水排放的污染問題。同時，紫金山溝的總磷問題極可能與該河道周緣居民密集、洗滌劑清潔劑相關的生活排水有關，該處水體污穢惡臭，可能是含磷物品使用較高的佐證。并且，紫金山溝兩岸水泥固化護坡缺少植被凈化、土壤過濾等，直接影響河道總磷的含量。比較樂觀的是，玄武湖翠洲總磷含量最低，說明玄武湖水體植被凈化和微生物凈化效果明顯，且未能通過珍珠河影響內秦淮河水質總磷含量。

4、DO（溶解氧）是溶解在水中的空氣中的分子態(tài)氧，其值是研究水體自凈能力的一種依據(jù)。溶解氧通常有兩個來源：一個來源是水中溶解氧未飽和時，大氣中的氧氣向水體滲入；另一個來源是水中植物通過光合作用釋放出的氧。因此水中的溶解氧會由于空氣里氧氣的溶入及綠色水生植物的光合作用而得到不斷補充。但當水體受到有機物污染，耗氧嚴重，溶解氧得不到及時補充，水體中的厭氧菌就會很快繁殖，有機物因腐敗而使水體變黑、發(fā)臭。

數(shù)據(jù)顯示武廟閘入河口的溶解氧含量最高，符合現(xiàn)場觀察的水動力條件強的情況。玄武湖水體范圍內（武廟閘、金川河入湖口、紫金山溝、玄武湖翠洲）的DO 含量總體較好，也可能與湖面開闊、大氣供養(yǎng)條件良好有關。而太平花園附近、金川河以及紫金山溝等內河河道水體DO 值較低，一方面與內河河道有機物污染物的需氧消耗有關，另一方面也可能與水面植被凈化效率不足有一定關系。

5、SS（Suspended Sub stance）指水體懸浮物含量，包括不溶于水中的無機物、有機物及泥砂、黏土、微生物等。懸浮物是造成水渾濁的主要原因，其在水中的含量也是衡量水污染程度的指標之一。水體中的有機懸浮物沉積后易厭氧發(fā)酵，使水質惡化。

玄武湖水體整體懸浮物含量較好，與野外觀察到的表面水質清澈一致。特別是武廟閘附近高動能水流條件下，其SS 值表現(xiàn)良好，充分說明玄武湖水體開闊緩沖沉淀的良好效果。但是，紫金山溝及其入湖口的懸浮物含量總體較高，與該河道地勢相對陡峭、水流動力較強有關，其懸浮物可能受到河道上游紫金山植被、沉積物、生活污水等共同作用的影響，并且，該河道水泥固化護坡極有可能弱化了自然植被與土壤對顆粒物的過濾攔截與凈化作用。

6、PH 指水溶液的酸堿性強弱程度，是溶液中氫離子摩爾濃度的指數(shù)含量。自然水體的PH 值一般表現(xiàn)為堿性，自然界偏酸性PH 指標一般與水體有機質腐殖酸的含量有一定的關系。

玄武湖5 個水質控樣點的PH 值基本位于8 以上，其中太平花園附近湖灣區(qū)的水質PH值最低，同時，紫金山溝入湖口附近也相對較低。上述兩處水體較低的PH 值，應主要受控于水體環(huán)境循環(huán)不暢的影響，大量死亡植物及生活有機質污染物匯聚腐爛。兩地相距較近，水體中的死魚、死亡植物等垃圾較多。

結論

玄武湖水體水質整體情況良好，其湖水主要污染區(qū)集中在湖面東南的湖灣滯留環(huán)境，太平花園與臨近的紫金山溝供水體系共同污染該區(qū)的湖水水質。但是，受到玄武湖寬闊湖面的緩沖和其他入湖河道水系凈化處理設施的有效管控，特別是立體綠化植被凈化、雨污截流等措施的實施，以翠洲水質為代表的玄武湖水質狀況良好。特別是總磷、氨氮以及懸浮物等表現(xiàn)優(yōu)良。但是，值得注意的是，玄武湖水體分層現(xiàn)象明顯，水體下部還原性物質聚集，在水動力條件良好（如武廟閘）的情況下，下部還原性物質上涌可能會影響玄武湖整體水質。

針對紫金山溝是玄武湖主要污染源的問題，政府新修建凈水處理站（圖11）將達到日處理污水能力20000m3，將原進入湖濱泵站的紫金山溝上游來水提升、就地凈化，再將清澈的河水外排至外金川河，為金川河流域實施生態(tài)補水。即可有效凈化紫金山溝上游污染河水，又可跨流域調水，形成紫金山溝至金川河的系統(tǒng)水質凈化功效。個人建議，針對紫金山溝的污染，可借鑒其他河道立體綠化、自然過濾的經驗，減少水泥固化護坡，增強自然體系的植被和土壤對對總磷、總懸浮物的過濾緩沖，并為周圍居民聚集區(qū)提供良好的休閑休憩環(huán)境，共同構建玄武湖景區(qū)環(huán)境的整體化治理體系。

圖11：建設中的湖濱凈水站

太平花園附近的湖灣滯留水體的污染，需實施常態(tài)化清淤或建造抽水機使該處湖水活起來，種植凈水植被。玄武湖周圍應該增大力度，種植具有凈水作用的植物如香菇草，菖蒲等。既可以凈化水質，又能夠美化環(huán)境，改善玄武湖周邊的人居環(huán)境。強化民眾對玄武湖水質的共同關愛宣傳和參與，落實巡查、監(jiān)督、保潔等日常工作，增強民眾的環(huán)境保護意識，逐步提高玄武湖景區(qū)的水質水平。

此次對玄武湖水質調查的研學活動，從科學的角度增強了個人理論知識的深入認識，更學會了從表面認識本質的科學思路。自己明顯感覺到不再是享受自然饋贈的一個過客，而是切實投入環(huán)境保護行動的未來力量。希望通過類似的科學研學活動，吸引更多的小小科學家，使玄武湖的生態(tài)環(huán)境不斷優(yōu)化，守住這片秀麗景色，帶給市民們一個風景如畫的新玄武湖。