董宇虹
(衡水學(xué)院 河北 衡水 053000)
盡管濕地面積是地球上三大生態(tài)系統(tǒng)中面積最小的,但是濕地的生物多樣性豐富,而且濕地儲存了大量的水資源,降低了污染物濃度,這些功能都對人類的生存和生態(tài)環(huán)境的良好發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。我國幅員遼闊,自然環(huán)境結(jié)構(gòu)復(fù)雜,濕地結(jié)構(gòu)更為繁雜,保護(hù)好濕地環(huán)境的結(jié)構(gòu)對于我國生物多樣性的保護(hù)具有重大意義,所以,我們應(yīng)該保護(hù)好我國的濕地[1]。衡水湖濕地位于河北省境內(nèi),舊時被稱為千頃洼,1958年,衡水市政府對衡水湖進(jìn)行改造,湖周圍建設(shè)了許多堤壩,在此之后,將其更名為衡水湖[1]。衡水湖地理位置偏近郊,卻隸屬于桃城區(qū)。作為濕地,衡水湖發(fā)揮著重要作用,是集涵養(yǎng)水源、灌溉農(nóng)田、生境維持、水生物種棲息地于一體的多功能濕地。由于我國大力宣傳可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,人們的環(huán)境保護(hù)意識日益增強,對衡水湖的保護(hù)工作也越來越重視。
衡水湖占地75km2,湖中心有一條湖心堤,被人為分為東西兩邊。衡水湖依據(jù)地理位置南高北低而建,因此西邊湖水較東邊湖水較深,西邊湖水深度大約為19m,東湖比西湖淺1m。衡水湖水源來源較為廣泛,主要是引水和過境洪水,其次是當(dāng)?shù)厮蛩髁?。衡水湖植物種類復(fù)雜,有機物含量較高,成為有機物污染的主要來源;人類活動也嚴(yán)重影響著衡水湖水環(huán)境,衡水湖還是珍稀物種青頭潛鴨的活動場地。因此研究衡水湖水環(huán)境,保護(hù)衡水湖濕地環(huán)境顯得尤為重要。
2.1 研究地點。根據(jù)衡水湖的地理位置及實驗需要設(shè)置9個采樣點,分別為大趙閘、開闊區(qū)、順民南、順民莊、荷花區(qū)、王口閘、蘆葦中、南開闊、蘆葦東。
2.2 采樣與檢測。①人工定點取樣,實驗室分析;②實驗員采用便攜式儀器進(jìn)行現(xiàn)場取樣檢測。
2.3 測定指標(biāo)。根據(jù)衡水湖主要污染來源,我們測定了以下指標(biāo):①BOD:在氧氣充足的情況下,好氧微生物開始大量繁殖,分解水中的有機污染物,同時消耗水體中的氧氣,消耗的氧氣量可間接表示水體被有機物污染的程度大小。②COD:是指在特定情況下,微生物氧化1L 水中的還原性物質(zhì)所消耗的氧化劑的量,以氧的質(zhì)量濃度(單位:mg/L)表示,能夠間接表示水體的污染程度。③總氮:簡稱TN,水中總氮含量是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一,總氮定義是水中各種形態(tài)有機氮和無機氮的總量,以每升水中含氮的毫克數(shù)計算,用來表示水體受一些物質(zhì)污染的程度和水體的自凈能力。③總汞:有機汞和無機汞的總和。汞屬于劇毒物質(zhì),對于環(huán)境有著極大危害。④總砷:單質(zhì)砷毒性極低。
2.4 測定方法。測定總氮、總磷的方法是紫外分光光度法;測定樣品中重金屬的方法是原子熒光光譜法;測定BOD 的方法是稀釋與接種法;測定COD 的方法是重鉻酸鉀法。
2.5 評價方法。采用綜合污染指數(shù)法及污染分擔(dān)率法來計算、評價衡水湖的污染程度。
2.5.1 污染指數(shù)。污染指數(shù)法是指用各監(jiān)測斷面監(jiān)測得到數(shù)值的平均值與其評價標(biāo)準(zhǔn)的比值作為斷面的污染分指數(shù)。該水體的污染指數(shù)等于各污染分指數(shù)相加,用來反映水體污染程度的大小,評定標(biāo)準(zhǔn)參見表1、表2。
式中:Pn為綜合污染指數(shù);Pi為污染分指數(shù);n 為污染物項數(shù);Ci為某污染物實測濃度;CSi為某污染物評價標(biāo)準(zhǔn)值(此次采用GB3838-2002中三類水標(biāo)準(zhǔn)值)。
2.5.2 污染分擔(dān)率。
式中:Ki為某污染物在該段面各污染物中的污染分擔(dān)率,Pi為污染分指數(shù)。
2.5.3 污染負(fù)荷比。
式中:m 為參與評價的斷面;Q 為污染負(fù)荷比。
表1 污染指數(shù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)
表2 水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況劃分標(biāo)準(zhǔn)
對衡水湖進(jìn)行綜合評價時選取了9個檢測斷面。6月份被測的9個斷面氮磷值均高于前3個月,生化需氧量BOD 及化學(xué)需氧量COD 在5~6月份高于前2個月。這2項數(shù)值可以很好地反映衡水湖水質(zhì)隨季節(jié)變化的特性。
3.1 生化需氧量BOD 及化學(xué)需氧量COD。在氣溫很高的夏天,各種生物快速成長繁殖,尤其是肉眼不可見的微生物快速生長繁殖,促進(jìn)了物質(zhì)的分解。這個季節(jié)來往的船只又促進(jìn)了水的流動和底泥的交換,從而使衡水湖的水可以更多地溶解獲取泥土當(dāng)中的營養(yǎng)鹽。除了天然因素當(dāng)?shù)氐娜藶橐蛩貙馑苍斐珊艽笥绊?,衡水湖周邊種植著大面積的農(nóng)田與果樹,農(nóng)民使用的農(nóng)藥、化肥加劇了衡水湖濕地水環(huán)境的污染。夏天大量的雨水隨農(nóng)田灌溉水滲入衡水湖,加速了化學(xué)元素氮、磷向衡水湖的排放?;瘜W(xué)需氧量和生化需氧量也隨時間季節(jié)發(fā)生變動,這兩者恰恰是檢測水體質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn),這兩者的數(shù)值可以代表湖水的污染度。衡水湖被自然界污染物(有機無機成分)污染,污染物自身進(jìn)行氧化反應(yīng),不僅污染了水體,還增加了化學(xué)需氧量COD 值,同時也加速了那些寄生在污染物上的微生物對溶解氧的消耗,提高了湖水生化需氧量BOD 值。
表3 衡水湖水質(zhì)空間分布比較
表4 衡水湖水質(zhì)的時間分布比較
3.2 氮磷值。某些情況下,水體當(dāng)中氮、磷平衡是一個很復(fù)雜的轉(zhuǎn)化循環(huán)過程,它受多方面因素的制約和影響,比如酸堿度、水體溫度、溶氧量、引水及水中的生物鏈等。6月份水體溫度達(dá)到最高,這是水體生物、藻類等植物高速繁殖生長的時期,這些生物大量的分解吸收氮磷有機化合物,凈化被污染的水體。但是此期間水下植物藻類等的分解使氮、磷元素被釋放,再次破壞了水體元素的平衡,影響了水質(zhì)。
圖1 污染分指數(shù)折線圖
3.3 污染分指數(shù)。從圖1可以看出,3~6月份的污染指數(shù)總和呈上升趨勢,其中以6月份最高,3月份最低。這是因為3月份溫度低,微生物生長繁殖速度緩慢,對有機物的分解較差,植物代謝活動緩慢;3月降雨較少,地表徑流對水質(zhì)影響??;村民農(nóng)業(yè)活動少,化肥影響??;冬季引水對湖水進(jìn)行了稀釋。各月各采樣點水質(zhì)污染隨氣溫上升而上升,但是蘆葦東、荷花區(qū)、開闊區(qū)除外,可能與植物的代謝活動加強有關(guān),除此之外還可能受水體溫度、pH 值、溶氧量、水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈、食物網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)等多種因素的影響。
通過對2018年3~6月份9個典型斷面的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以得出以下結(jié)論:衡水湖的水質(zhì)情況基本達(dá)標(biāo),9個斷面的綜合評價指數(shù),除6月份的水質(zhì)污染情況較為嚴(yán)重,水質(zhì)類別為4~5類,其余月份大多區(qū)域都基本達(dá)標(biāo)或完全達(dá)標(biāo),污染物主要以總氮和總磷為主。對上述結(jié)果進(jìn)行分析,大致可推測衡水湖水質(zhì)在寒冷的冬天最好,溫度舒適的春天較好,炎熱的夏天、秋天質(zhì)量最差。而污染原因主要是底泥長期沉淀的多種有機物發(fā)生了分解,所以,對水體污泥按時進(jìn)行清理,可以較好地改善水質(zhì)。同時要引導(dǎo)衡水湖周圍農(nóng)民合理控制施肥量及農(nóng)藥量,通過政府宣傳等途徑發(fā)展無公害農(nóng)業(yè),并注意衡水湖引水水質(zhì)問題。