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綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法在蘇州國家濕地公園水質(zhì)評價中的應(yīng)用

2022-07-12 03:08程珊珊龔亞西
關(guān)鍵詞:樣點水質(zhì)公園

程珊珊, 朱 穎, 龔亞西

(1.蘇州科技大學(xué) 天平學(xué)院,江蘇 蘇州 215009; 2.蘇州科技大學(xué) 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院,江蘇 蘇州 215011; 3.中國礦業(yè)大學(xué) 力學(xué)與土木工程學(xué)院,江蘇 徐州 221116)

濕地與森林、海洋并稱為地球三大生態(tài)系統(tǒng),具有調(diào)節(jié)城市氣候、涵養(yǎng)城市水源、維持生物多樣性、營建科教場所等多重生態(tài)功能與社會效益[1]。 隨著人類社會的快速發(fā)展,大量的濕地生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞乃至消失,如何科學(xué)保護與恢復(fù)濕地已成為世界性問題[2-3]。 自2005 年起,濕地公園作為構(gòu)建濕地生態(tài)資源保護與利用、濕地功能結(jié)構(gòu)調(diào)整與恢復(fù)、濕地科教文旅開發(fā)與建設(shè)等多位一體的我國濕地保護新體系,近年得到快速發(fā)展[4]。 目前建成國家級濕地公園898 個[5],省市級更是不計其數(shù),但在快速建設(shè)過程中,面臨濕地水質(zhì)下降、生態(tài)系統(tǒng)功能退化等諸多問題,影響可持續(xù)發(fā)展。 水環(huán)境作為濕地的關(guān)鍵生態(tài)過程,控制著濕地的形成與演替,其質(zhì)量好壞決定了濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與健康[6-7]。 水質(zhì)評價可以科學(xué)反映水質(zhì)狀況,是濕地保護的重要工作之一,對濕地水質(zhì)定期監(jiān)測并選擇合適的評價方法進行評價能夠為制定水環(huán)境保護與管理策略提供科學(xué)依據(jù)[8]。

國內(nèi)外學(xué)者們對濕地水環(huán)境中污染物的時空分布特征進行了評價研究,并取得了一定進展[9-13]。 研究對象主要集中在自然濕地,而濕地公園研究較少。 方法方面,水質(zhì)評價方法較多,主要有單因子評價法、綜合污染指數(shù)法、模糊綜合評價法、灰色系統(tǒng)評價法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法、BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等[14-20],這些方法有的僅可定性不可定量分析,有的計算繁瑣和復(fù)雜,有的評價結(jié)果不直觀,各有其優(yōu)點和局限。 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法是一種基于單因子指數(shù)法優(yōu)化而來的綜合水質(zhì)評價方法,不會因某個水質(zhì)指標(biāo)較差而否定綜合水質(zhì),科學(xué)涵蓋了綜合水質(zhì)類別、水體污染程度、水環(huán)境功能區(qū)達標(biāo),計算簡便,定量評價結(jié)果直觀,便于比較與分析水質(zhì)變化趨勢。

太湖是我國第三大淡水湖泊,其流域涵蓋了經(jīng)濟發(fā)達、人口最稠密、水網(wǎng)最密集的長三角地區(qū),目前流域內(nèi)共建有國家濕地公園(包含1 個直轄市、7 個地級市)17 個,其中蘇州數(shù)量最多,有6 個,且其建設(shè)水平更是居于江蘇省乃至全國前列,本文將綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法應(yīng)用于蘇州6 個國家濕地公園水質(zhì)綜合評價,旨在揭示和分析不同景觀結(jié)構(gòu)濕地公園的水質(zhì)時空變化規(guī)律和水污染基本特征,其研究結(jié)論對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的評價有一定的借鑒作用,為制定濕地公園水環(huán)境保護與管理措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 基本概況

蘇州市(119°55'~121°20'E,30°47'~32°02'N)位于江蘇省東南部,氣候上為亞熱帶季風(fēng)氣候,年均氣溫15.7 ℃,年均降水量1 100 mm。 市內(nèi)河流縱橫、湖泊眾多,濕地面積3 395 km2(不含水稻田),占國土面積40%,自然濕地2 687.62 km2,分別為沼澤濕地188.81 km2,湖泊濕地1 878.36 km2,河流濕地620.45 km2。 目前蘇州擁有各級(國家級、省級、市級)濕地公園21 個、市級重要濕地102 個,受太湖水量和水質(zhì)的制約,流域年降水分布與太湖水位變化總體上相似。 本文研究的蘇州6 個國家濕地公園補水方式除自然降雨外皆由太湖供給,具有相似的氣候、水文特征(如圖1 所示),為此研究劃分為三個雨季:枯水期(12 月~2 月)、平水期(3 月~5 月、9 月~11 月)和雨水期(6 月~8 月)。

圖1 蘇州國家濕地公園空間分布

1.2 水質(zhì)數(shù)據(jù)采集

參照《濕地公園總體規(guī)劃導(dǎo)則》中濕地保育、恢復(fù)重建和合理利用3 種功能區(qū)劃條件,以及景觀結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)特征的差異,在特征明顯處選定53 個水質(zhì)監(jiān)測樣點,其中包括太湖國家濕地公園(TH)10 個、沙家浜國家濕地公園(SJB)7 個、湖濱國家濕地公園(HB)10 個、三山島國家濕地公園(SSD)8 個、天福國家濕地公園(TF)10 個、同里國家濕地公園(TL)8 個(如圖2 所示)。 水質(zhì)指標(biāo)選取參考《蘇州市濕地公園科研監(jiān)測和濕地宣教指南(試行)》要求,綜合考慮數(shù)據(jù)的完整性和水體污染中對水環(huán)境影響較大的關(guān)鍵指標(biāo),包括TN、TP、DO(缺TF)、COD、BOD,共計5 項。 在2019 年2 月至2020 年1 月期間,每月選擇晴朗天氣、風(fēng)速較小的時間進行采樣,減小實驗誤差。 水樣采集遵循《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(HJ/T 91-2002)》、《水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)(HJ 494—2009)》和《水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定(HJ 493—2009)》。 除溶解氧DO 值容易變化需要使用便攜式溶解氧測定儀于現(xiàn)場測得,其余指標(biāo)皆帶回天福國家濕地公園的實驗室進行測定分析(見表1)。每個樣品運用3 次重復(fù)實驗法,取平行樣的平均值作為指標(biāo)值,以確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖2 蘇州6 個國家濕地公園景觀類型及采樣點分布

表1 水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測方法

1.3 水質(zhì)評價

綜合水質(zhì)評價依照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2012》,其中濕地公園為Ⅴ類水環(huán)境功能區(qū),即“農(nóng)業(yè)用水區(qū)和一般景觀要求水域”,參與評價的理化指標(biāo)也參照地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)值。

1.3.1 單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)分析

單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)Pi由1 位、2 位小數(shù)或3 位有效數(shù)字構(gòu)成,計算公式為

式中,X1為第i 項指標(biāo)的水質(zhì)類別;X2為監(jiān)測數(shù)據(jù)在X1類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)下限值與X1類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)上限值變化區(qū)間中所處的位置,按四舍五入原則計算確定;X3為水質(zhì)類別與功能區(qū)劃設(shè)定類別的比較結(jié)果,視評價指標(biāo)的污染程度(見表2)。

表2 單指標(biāo)標(biāo)識指數(shù)

1.3.2 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)分析

綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)由單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)總和的平均值、水質(zhì)類別與功能區(qū)劃設(shè)定類別比較結(jié)果,以及劣于功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)個數(shù)組成,其公式為

式中,X1.X2為單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法總和的平均值X1.X2=∑(P1’+P2’+…+Pm’)/m,m 為參加水質(zhì)評價因子個數(shù);X3為參與綜合水質(zhì)評價的水質(zhì)指標(biāo)中劣于水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)的單項指標(biāo)個數(shù);X4為綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的比較結(jié)果,由1 到2 位有效數(shù)字組成(見表3)。

2 結(jié)果與討論

表3 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)的綜合水質(zhì)級別判定

2.1 單項水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)分析

2.1.1 單項水質(zhì)隨季相變化評價

為研究蘇州國家濕地公園不同水質(zhì)指標(biāo)受季節(jié)變化的影響,從所監(jiān)測的各單項水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)(Pi)結(jié)果及變化來看:(1)DO 指標(biāo)季節(jié)性差異較明顯, 其Pi枯水期較低, 皆為Ⅰ類水,豐水期較高,水質(zhì)最差,TH、SSD 指標(biāo)都有所上升,TF 指標(biāo)急劇變差,從枯水期和平水期的Ⅰ類水變?yōu)榱英躅愃?DO 指標(biāo)秋冬季要好于夏季,一方面是溶解氧含量與水溫成反比,另一方面夏季降水豐富,徑流量大,攜帶污染物較多,以至于濕地水質(zhì)較秋冬季差。 (2)COD 枯、平水期的Pi以Ⅳ類、Ⅴ類水為主,僅SSD 保持較好水平為Ⅰ類水,豐水期COD 的Pi整體較低,水質(zhì)好于枯、平水期,其中HB、SSD 水質(zhì)都為Ⅰ類水,TF水質(zhì)最差為Ⅴ類水。 (3)枯水期BOD 的Pi較高達劣Ⅴ類水,平水期BOD 的Pi整體相較于枯水期變化不大,BOD 豐水期水質(zhì)全年最佳,相比COD 指標(biāo)濃度,BOD 指標(biāo)較差且差異較大。 除TH 的Pi平、豐水期達Ⅴ類、Ⅳ水標(biāo)準(zhǔn),其余皆為劣Ⅴ類,說明濕地水體受到有機物污染較為嚴(yán)重。 其中,SSD 的Pi最高,全年最大值為6.9,TF 次之,SSD 是太湖湖心島,受外源污染較多,而TF 水域面積較少,多為狹小溝渠,不利于有機物的降解。 (4)枯水期TP 的Pi皆達Ⅲ類水,而平水期指標(biāo)差距較大,如SSD 為Ⅱ類水,SJB 為Ⅳ類水,其余皆為Ⅲ類水;豐水期TP 的Pi除了TF 為Ⅴ類水,其余各公園都為Ⅱ類、Ⅲ類水;TF 和SJB 季節(jié)性差異較大,TP 的Pi最大值出現(xiàn)在TF 豐水期為5.1,最小值出現(xiàn)在SJB 豐水期為2.1,除TF 外其余國家濕地公園的TP 的Pi在枯水期和平水期均高于豐水期。 分析原因枯水期水位相對較低,水流動性較差,水體自凈能力減弱,引起TP 濃度的升高,且秋冬季植被吸附功能降低,冬季微生物不活躍,對水體的凈化功能減弱,水體中植物殘體較多,更容易引起氮磷污染物的累積,造成內(nèi)源污染。 而豐水期間水流速度較快,污染物不易沉積積累,植物生長本身需要消耗一些氮磷,水質(zhì)自凈能力較好。 而實地調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)TF 內(nèi)分布著許多農(nóng)作物與經(jīng)濟作物,壯果肥在6 月中下旬施肥,夏季農(nóng)田退水加大面源污染影響,農(nóng)田徑流中磷肥增加了TP 平均濃度。 (5)枯水期TN 的Pi最高,最低為SSD 的Pi為4.4 達Ⅳ類水,最高為TL,Pi為6.6 達劣Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。TN 平水期水質(zhì)最好,但同樣的HB、TL 水質(zhì)最差分別為Ⅴ類和劣Ⅴ類水。 TN 的Pi整體而言豐水期要好于枯水期,即夏季好于冬季。 僅TF 豐水期水質(zhì)較差,季節(jié)性差異也較大。TL 建設(shè)最晚,濕地內(nèi)有較多民居住戶,大量生活污水會導(dǎo)致濕地水體有機物以及氮磷的含量增加影響水質(zhì)。

表4 單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法對各水期水質(zhì)的分析結(jié)果 mg/L

2.1.2 單項水質(zhì)隨空間變化評價

蘇州國家濕地公園53 個監(jiān)測點分別設(shè)在濕地保育區(qū)、恢復(fù)重建區(qū)和合理利用區(qū)中,從所監(jiān)測的各個水質(zhì)指標(biāo)的單項水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)(Pi)結(jié)果及變化來看:(1)TH 主要污染因子的污染程度大小排列次序是:BOD>COD>TN>TP>DO;DO 的Pi在合理利用區(qū)4 號采樣點為最高值為Ⅱ類水, 其他區(qū)都達Ⅰ類水;COD、TP 的Pi變化不大分別為Ⅳ類和Ⅲ類水;BOD 的Pi以Ⅴ類水為主, 僅合理利用區(qū)4 號采樣點和恢復(fù)重建區(qū)1 號采樣點為劣Ⅴ類水;TN 的Pi相差較大,區(qū)間在Ⅲ類到Ⅴ類水之間,其中4 號樣點水質(zhì)最差為Ⅴ類,8 號、9 號樣點水質(zhì)最好為Ⅲ類。 分析原因1 號和4 號樣點位于濕地公園北側(cè)為水系上游,且靠近城市居住區(qū),受人為因素影響較大,因此各項指數(shù)都最高。(2)SJB 主要污染因子的污染程度大小排列次序是:BOD>COD>TN>TP>DO;DO 的Pi較低,除濕地保育區(qū)的1 號采樣點為Ⅰ類水外,其他都為Ⅱ類水;COD 的Pi以Ⅳ類水為主,僅合理利用區(qū)5 號點和恢復(fù)重建區(qū)6 號點為Ⅴ類水; 各分區(qū)BOD 的Pi皆達劣Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn);TP 的Pi為Ⅲ類、 Ⅳ類水,其中合理利用區(qū)采樣點皆為Ⅲ類水水質(zhì)最好,濕地保育區(qū)皆為Ⅳ類水水質(zhì)最差;TN 的Pi以Ⅳ為主,僅合理利用區(qū)7 號點位為Ⅲ類水。 分析原因距離公園入口最近的6 號樣點和公園中心游覽區(qū)的5 號樣點受人為干擾最為明顯,同時公園東南角水域原為?;~塘,雖已廢改多年,但受其影響,下游4 號點的TP 指數(shù)仍然較高。 (3)SSD 主要污染因子的污染程度大小排列次序是:BOD>TN>TP>COD>DO;DO、COD 的Pi皆為Ⅰ類水,其中2 號樣點DO 監(jiān)測數(shù)據(jù)優(yōu)于Ⅰ類水,3、2 號點的COD 監(jiān)測數(shù)據(jù)最好;BOD 的Pi皆為劣Ⅴ類水;TP 的Pi為Ⅱ類、Ⅲ類水,以合理利用區(qū)2 號、3 號樣點和濕地保育區(qū)7 號、8 號樣點水質(zhì)最優(yōu);TN 的Pi以Ⅲ類、Ⅳ類為主,2 號、3 號樣點最優(yōu),濕地保育區(qū)4 號、8 號樣點較差。 1 號、2 號、3 號樣點設(shè)置了大面積生態(tài)浮島等復(fù)層圍堰措施,水質(zhì)凈化效果顯著。 同時4 號、5 號、6 號樣點處于兩次島中間,水流速度較快,且受外源污染影響,各水質(zhì)指數(shù)相對較差。 (4)HB 主要污染因子的污染程度大小排列次序是:BOD>TN>COD>TP>DO;DO的Pi為Ⅰ類水,合理利用區(qū)水質(zhì)較濕地保育區(qū)好;COD、BOD、TP 的Pi分別為Ⅳ類、劣Ⅴ類和Ⅲ類水;合理利用區(qū)TN 的Pi為Ⅴ類水,濕地保育區(qū)內(nèi)的樣點以Ⅳ為主;合理利用區(qū)1 號、3 號、5 號樣點水質(zhì)整體指數(shù)較高,濕地保育區(qū)各樣點水質(zhì)整體指數(shù)較低。 受生態(tài)浮島凈化作用影響,離岸邊最遠(yuǎn)的7 號、8 號、9 號、10 號整體指數(shù)最好,處于浮島最內(nèi)側(cè)離岸邊最近的1 號、3 號、5 號樣點受人為干擾較大,水質(zhì)最差。(5)TF 主要污染因子的污染程度大小排列次序是:BOD>COD>TN>TP>DO;DO 的Pi皆為Ⅰ類水;COD 的Pi以Ⅳ類水為主,僅1號、2 號、4 號樣點為Ⅴ類水;BOD 的Pi皆為劣Ⅴ類水,其中濕地保育區(qū)1 號、4 號樣點水質(zhì)最差;TP、TN 的Pi在合理利用區(qū)和恢復(fù)重建區(qū)較為穩(wěn)定,分別以Ⅲ類和Ⅳ類水,濕地保育區(qū)差異較大,包括Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類水,其中1 號樣點最差為劣Ⅴ類水。 TF 合理利用區(qū)水環(huán)境水質(zhì)最好,恢復(fù)重建區(qū)其次,濕地保育區(qū)最差。 其中1 號、4 號樣點位于濕地公園西北角,離城市建成區(qū)較近且處于水系下游,受人為干擾因素水質(zhì)較差,多項指標(biāo)為Ⅴ類和劣Ⅴ類水;同時東西向鐵路將7 號、8 號、10 號樣點與主園區(qū)分割開來,受外在干擾較小,水質(zhì)較好。 (6)TL 主要污染因子的污染程度大小排列次序是:BOD>TN>COD>TP>DO;DO 的Pi以Ⅰ類水為主,1、5 號樣點分別為Ⅲ類和Ⅱ類水;COD 的Pi顯示水質(zhì)以Ⅳ類水為主,且水質(zhì)最優(yōu)的5 號樣點和水質(zhì)最差的2 號樣點都位于濕地保育區(qū)內(nèi), 分別為Ⅳ類和Ⅴ類水;BOD 的Pi都為劣Ⅴ類水;TP 的Pi最好和最差值都在濕地保育區(qū), 其中5 號樣點水質(zhì)最好為Ⅱ類水,8 號樣點水質(zhì)最差為Ⅲ類水;TN 的Pi以劣Ⅴ類水為主,僅5 號樣點為Ⅳ類水。TL 為BOD、TN 和COD 指數(shù)較高,具體表現(xiàn)公園東部和下游水質(zhì)較好,上游水質(zhì)較差,原因是規(guī)劃建設(shè)最晚,建設(shè)前濕地內(nèi)有較多民居住戶,水田較多,大量生活污水和農(nóng)田退水即可導(dǎo)致濕地水體有機物以及氮磷的含量增加,同時TL 為開放水系,外部水質(zhì)對內(nèi)部水質(zhì)影響較大,為此相較于其他5 個蘇州國家濕地公園水質(zhì)整體較差(見表5)。

2.2 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)分析

2.2.1 綜合水質(zhì)隨時間變化評價

就全年水質(zhì)指標(biāo)綜合分析, 將各濕地公園水質(zhì)綜合指標(biāo)受季節(jié)影響浮動大小, 對變化幅度大小進行排序:SSD<TL<TH<SJB<HB<TF;將各濕地公園綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)高低進行排序:SSD<HB<TH<SJB<TL<TF(見表6)。 對比發(fā)現(xiàn)在各公園中,SSD 水質(zhì)最好,全年綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)都為Ⅲ類水,全年變化浮動小,季節(jié)變化對其影響也最小,最穩(wěn)定;TH、SJB、HB 水質(zhì)次之,枯水期、平水期都為Ⅳ類水,豐水期水質(zhì)變好為Ⅲ類水;TL水質(zhì)季節(jié)性變化特征與TH、SJB、HB 相似,枯水期、平水期都為Ⅳ類水,雖然豐水期水質(zhì)也有所好轉(zhuǎn),但仍為Ⅳ類水;同樣TF 枯水期、平水期都為Ⅳ類水,但與TH、SJB、HB、TL 不同的是,枯水期水質(zhì)最好、豐水期水質(zhì)最差,豐水期水質(zhì)迅速惡化,綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)為Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 綜合水質(zhì)隨空間變化評價

對比分析蘇州國家濕地公園不同功能分區(qū)水質(zhì)狀況, 水質(zhì)污染物呈現(xiàn)一定的空間分布規(guī)律(見表7)。(1)太湖國家濕地公園(TH)各功能分區(qū)樣點水質(zhì)整體以Ⅲ類水為主,對比各功能分區(qū)污染程度從大到小排列次序是:合理利用區(qū)>恢復(fù)重建區(qū)>濕地保育區(qū),各功能分區(qū)較為合理。 其中以合理利用區(qū)4 號樣點水質(zhì)最差,年綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)為Ⅳ類水,水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)為4.51。 監(jiān)測數(shù)據(jù)為Ⅳ類水區(qū)間中距離下限值50%的位置。(2)常熟沙家浜國家濕地公園(SJB)各功能分區(qū)樣點水質(zhì)整體以Ⅳ類水為主,對比各功能分區(qū)污染程度從大到小排列次序是:恢復(fù)重建區(qū)>合理利用區(qū)>濕地保育區(qū),恢復(fù)重建區(qū)水質(zhì)保護與管理措施需進一步加強。濕地公園整體水環(huán)境質(zhì)量受游客影響較大,僅1 號樣點全年綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)為Ⅲ類水,監(jiān)測數(shù)據(jù)為Ⅲ類水區(qū)間中距離下限值90%位置。 (3)太湖三山島國家濕地公園(SSD)各功能分區(qū)樣點水質(zhì)整體以Ⅲ類水為主,對比各功能分區(qū)污染程度從大到小排列次序是:恢復(fù)重建區(qū)>濕地保育區(qū)>合理利用區(qū)。 因合理利用區(qū)設(shè)置了大面積的生態(tài)浮島水質(zhì)較好,其中3 號樣點全年綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)為Ⅱ類水水質(zhì)最佳,監(jiān)測數(shù)據(jù)為Ⅱ類水區(qū)間中距離下限值90%的位置。 (4)太湖湖濱國家濕地公園(HB)各功能分區(qū)樣點水質(zhì)Ⅲ類、Ⅳ類各占一半,因監(jiān)測范圍內(nèi)無恢復(fù)重建區(qū), 因此對比各功能分區(qū)污染程度從大到小排列次序是: 濕地保育區(qū)>合理利用區(qū)。沿河岸生態(tài)浮島水質(zhì)凈化作用明顯,各樣點水質(zhì)從護岸向湖心逐漸變好。其中,10 號樣點水質(zhì)最好,全年綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)為Ⅲ類水,監(jiān)測數(shù)據(jù)為Ⅲ類水區(qū)間中距離下限值80%的位置。 (5)昆山天福國家濕地公園(TF)各功能分區(qū)樣點水質(zhì)差異較大,總體以Ⅲ類、Ⅳ類水為主,對比各功能分區(qū)污染程度從大到小排列次序是:恢復(fù)重建區(qū)>合理利用區(qū)>濕地保育區(qū)。 其中,西北角1 號和4 號樣點水質(zhì)最差,全年綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)分別為Ⅴ類和Ⅳ類水,功能分區(qū)管理需進一步加強。 (6)吳江同里國家濕地公園(TL)各功能分區(qū)樣點水質(zhì)整體以Ⅳ類水為主,在蘇州國家濕地公園中水質(zhì)最差,對比各功能分區(qū)污染程度從大到小排列次序是:恢復(fù)重建區(qū)>合理利用區(qū)>濕地保育區(qū)。 其中濕地保育區(qū)2 號和8 號樣點水質(zhì)最差,全年綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)分別為Ⅴ類和Ⅳ類水,功能分區(qū)管理需進一步加強。

表5 單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法對各濕地公園水質(zhì)的分析結(jié)果mg/L

2.3 主要污染物來源及對策

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果以及水質(zhì)評價結(jié)果,蘇州國家濕地公園主要污染因子為BOD 和TN。根據(jù)實地調(diào)查,TH、SJB 均由圍養(yǎng)魚塘退漁還濕改造而成,各結(jié)構(gòu)單元水系連通較好,但局部樣點易受外在因素干擾。 如合理利用區(qū)皆受游船影響較大,行船會導(dǎo)致水體擾動過大影響水質(zhì)。 調(diào)查發(fā)現(xiàn)在旅游淡季,水質(zhì)逐漸得到改善。旅游開發(fā)應(yīng)根據(jù)水質(zhì)季節(jié)性變化趨勢,適當(dāng)限制游船航次次數(shù),合理規(guī)劃航線,減輕底泥懸浮對濕地水質(zhì)的影響。 且水質(zhì)受有機顆粒物(植物枯枝凋落物、藻類殘體等)影響大,需要加強植物收割管理,定期收割挺水植物,避免植物二次污染,定期清掃河岸邊植物枯枝落葉和鳥糞,減少陸源有機物向濕地水體中的輸入。

表6 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法分析不同季相變化的水環(huán)境質(zhì)量

表7 綜合因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法對TH 水質(zhì)的分析結(jié)果

HB、SSD 皆由太湖湖岸或湖心島改造而成,各結(jié)構(gòu)單元水流速度較快,在水環(huán)境質(zhì)量上湖岸水流方向單一指標(biāo)差異較小,湖心島水流方向易變,指標(biāo)差異明顯[21]。 受風(fēng)浪影響,堤岸侵蝕會導(dǎo)致泥沙進入水體,同時太湖藻類易被風(fēng)浪吹入圍堰形成堆積,其腐爛后的氮、磷等營養(yǎng)元素釋放對濕地水質(zhì)有負(fù)面影響。 應(yīng)穩(wěn)固湖濱岸坡,采取人工輔助措施保證濱岸帶結(jié)構(gòu)完整,在風(fēng)浪影響較大區(qū)域構(gòu)建生態(tài)消浪坡,設(shè)置生態(tài)網(wǎng)格石籠堤岸,提高濕地內(nèi)部及島嶼環(huán)境的穩(wěn)定性和防御災(zāi)害能力;設(shè)置生態(tài)浮島等復(fù)層圍堰措施,削減風(fēng)浪沖刷水岸,避免生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受損和底泥再懸浮,以此提高濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性;定期打撈并收割植物,以減少植物腐殖質(zhì)進入水體導(dǎo)致二次污染。

TF 為農(nóng)田、魚塘改造而成,水系較為封閉,有眾多緩流區(qū)和靜水區(qū),水系連通較弱,園內(nèi)的滬通鐵路干擾較大。 其中濕地保育區(qū)水質(zhì)較差,其內(nèi)主要由農(nóng)田、大棚種植區(qū)、魚塘、農(nóng)村等元素構(gòu)成,受面源污染影響較大[22]。應(yīng)構(gòu)建水循環(huán)系統(tǒng),通過地形整理疏通水系,增加連通性,以此增強濕地去污、凈化功能;同時構(gòu)建生態(tài)攔截和凈化植被帶,濕地外圍修復(fù)生態(tài)駁岸,引入本土水生植被,促進植被恢復(fù),從而增強面源污染的阻截能力;發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),慎用農(nóng)藥和化肥;合理安排濕地補水,在農(nóng)田退水排放期間盡量減少濕地補水,從而減輕農(nóng)田退水對濕地生態(tài)系統(tǒng)的壓力,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)和非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)進行分時管理。

TL 為兩湖泊濕地交界地帶,通過水系、庫塘連接,對外連接度較強對內(nèi)連接度較弱,在水環(huán)境質(zhì)量上,下游部分指標(biāo)較上游差,生態(tài)廊道單薄無法實現(xiàn)長期、穩(wěn)定的生態(tài)改良與水質(zhì)凈化,需要加強生態(tài)廊道的建設(shè)。其合理利用區(qū)水質(zhì)較其他兩個區(qū)差,該區(qū)主要分布了村落、魚塘養(yǎng)殖、稻田與設(shè)施農(nóng)業(yè),受人為干擾較大。 需加強園內(nèi)民居附近污水管網(wǎng)建設(shè),污水處理達標(biāo)后再排放,固體廢棄物安排定期清理,道路兩側(cè)建立污水收集槽、滲濾截流設(shè)施等污水收集系統(tǒng)。 修建生態(tài)駁岸,在水塘與農(nóng)田、道路之間保留陸域生態(tài)發(fā)展區(qū),隔離河渠水體避免稻田農(nóng)藥污染和人為干擾,并對農(nóng)田退水進行分時管控。

3 結(jié)論

(1)蘇州國家濕地公園水質(zhì)主要污染因子的污染程度,其排列從大到小依次是:BOD>TN>COD>TP>DO,采用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)綜合計算各指標(biāo)標(biāo)識指數(shù)并進行評價, 結(jié)果顯示DO 指標(biāo)最好為Ⅰ類水,TP 為Ⅲ類水,COD 為Ⅳ類水,TN 為Ⅳ類水,BOD 水質(zhì)最差為劣Ⅴ類水。

(2)綜合計算蘇州國家濕地公園綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù),SSD 水質(zhì)最好,全年都為Ⅲ類水;TH、SJB、HB 水質(zhì)次之,枯、平水期都為Ⅳ類水,豐水期為Ⅲ類水;TL 枯、平水期為Ⅳ類水,豐水期水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)但仍為Ⅳ類水;TF 枯水期、平水期都為Ⅳ類水,豐水期水質(zhì)迅速惡化為Ⅴ類水。

(3) 對比分析蘇州國家濕地公園不同功能分區(qū)水質(zhì)狀況,TH、SJB、HB、TL 合理利用區(qū)>恢復(fù)重建區(qū)>濕地保育區(qū),綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)在Ⅲ類水~Ⅳ類之間;SSD 水質(zhì)污染程度為恢復(fù)重建區(qū)>濕地保育區(qū)>合理利用區(qū),水質(zhì)在Ⅱ類~Ⅲ類水之間;TF 濕地保育區(qū)>恢復(fù)重建區(qū)>合理利用區(qū),水質(zhì)在Ⅲ類水~Ⅳ類之間。

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