人口密集区水域环境分析

王　蘅

摘要：本文以福州市铜盘河-西湖公园为例，通过对不同季节城市河湖水系中高锰酸盐、氨氮、总氮、总磷等指标的测定和分析，得出水质随季节和温度的变化规律，为以后城市水系的生态建设提供理论依据。

关键词：铜盘河-西湖公园，水质，季节变化

水是生命的起源，河流是人类文明传承的载体[1]，水给城市带来生机和活力，河湖水系对城市的生态、经济、文化及国际形象具有重要的作用，是城市可持续发展的重要条件。人们对河湖水系环境功能的认识从最初的泄洪、输水等功能到对水历史、水文化的探究，再到现代社会对水宁、水丰、水活、水净、水美等水环境、水生态的要求[2]。在追求“人与自然和谐”同时，不论是德国的“近自然型河流”、日本的“多自然型河川”，还是国内规划的舒适人工河湖水系都是为了保护水域的生态环境[3]，其中水质是水域生态的一个重要指标。目前对滨水区生态规划的研究内容较多，但对水质的重视程度不够，尤其我国大部分地区水资源缺乏，城市水资源更是制约着城市的发展，如何减少城市水污染，保证水质是城市规划面临的一个重要问题。

1研究背景

福州为福建省省会，位于福建省东部沿海，闽江下游，介于北纬25°15'－26°39'，东经118°08'－120°31'之间，东濒东海，与台湾省隔海相望，山清水秀，历史悠久，是著名的历史文化风景旅游城市。福州内河纵横交错，集运输、防洪、排洪功能，随着城市经济的发展，出现了城市内河水资源补给不足、水系污染严重等问题，且一到夏季，大部分河湖富营养化等现象威胁着城市环境。通过整治河道、进行污水截留、修复城市生态水环境等举措来实现“清水穿城过，碧波漾榕城”的现代美丽城市是目前的研究重点。

西湖公园位于市区西北部卧龙山下，是福州目前保存良好的一座古典园林。它始建于晋朝，五代时王审知扩建为行宫，清朝林则徐重新修建。园内闻名遐迩的景点有仙桥柳色、紫薇厅、开化寺、飞虹桥、桂斋、荷亭晚唱、林则徐读书处和禁烟亭等著名景点，号称福建园林明珠。西湖就坐落于公园内，目前湖水面积29万m2，湖水容量约38万m3，属于浅水型湖。湖区附近建有公园、博物馆、影剧院等建筑。院内乔冠搭配错落有致，落叶与常绿相得益彰，花应四时不同之景，是福州城区主要的风景区和游览胜地之一。该湖位于繁华的市区，人口流动量大，易污染，与内河铜盘河相通，但补水量少，加上内河两岸污水的流入，导致水质变化明显，具有研究价值。

综合考虑人为因素、环境因素、水系的性状及水流顺序等因素，设置2个取样点，一处是铜盘中学附近，另一处是西湖公园水库。

2水温及水质监测值

两监测点实测的年内自然水温变化曲线如图1所示，在测量期间，最高水温发生在七月，为26~27℃；最低水温发生在1月为3℃左右。

由图1得出水温的变化与自然气温的变化是一致的，铜盘中学水温比西湖公园附近水温变化大，原因有二：一是铜盘河两岸硬化，对温度传导更快，两岸的建筑物多，对河水的反射使水温升高快。二是河水储蓄量少，易受温度变化影响。

图1 实测自然水温年内变化曲线

表1地表水环境质量标准基本项目标准限值（GB3838-2002）单位：mg/L

表2 水质监测及评价结果（GB3838-2002）单位：mg/L

由表1评价标准得出表2，可以看出2个监测点的水质都属于Ⅲ类以下，部分指标超过Ⅴ类，西湖公园附近总氮最大超标3倍，由于两监测点是相通的，所以监测值差异不显著。

3高锰酸盐指数（CODMn）季节变化

图2为两监测点的CODMn 浓度随气温变化的曲线，CODMn 浓度值范围为5.25-8.56mg/l，介于Ⅲ类—Ⅳ类水之间，从两监测点监测结果来看，CODMn 浓度随气温或季节的变化趋势非常明显，浓度从1月份最低开始增大，随气温的升高至7月份增至最高，随后开始下降，11月又回到最低点，一年内变化由低到高再到低的变化形式。造成这种现象的原因可能是水域中污染物随气温的升高，可溶性增大，有机物质悬浮于水中，水体的携带能力增强。

图2 CODMn 浓度季节变化曲线

两监测点CODMn 浓度值差异表现为铜盘中学比西湖公园附近的值普遍要高，主要原因有两点：一是铜盘中学附近人口密集，附近饭店、酒店、学校等污水排放量较大；二是铜盘中学附近水量少，水温变化随气温变化明显。西湖公园水库水量大且公园管理全面，污染较少，水温上升慢，所以水质相对较好。这与李振海、赵蓉、祝秋梅等研究北京“六海”所得的结果相符。[3]

4氨氮季节变化

图3为两监测点的氨氮浓度随气温的变化情况，不同时间内监测值为0.73-2.56mg/l，为地表水Ⅲ类—劣Ⅴ类之间。由曲线看出氨氮浓度随气温的变化明显，随气温升高氨氮浓度急剧下降，至7月份达到最低，7月后气温下降，氨氮浓度又升高。氨氮浓度与气温呈负相关，原因是随气温升高，水中微生物活动增强，水域中氨氮加速分解而从水体中逸出，导致浓度下降。

图3 氨氮浓度季节变化曲线

两监测点氨氮浓度值比较看出，铜盘中学附近水温随气温上升快，所以1-7月份氨氮浓度较低，随夏季到来，污染源增加，铜盘中学附近水域氨氮值相对升高。西湖公园水库前期水温上升慢，但污染源少，污水补给少，所以秋冬以后氨氮浓度相对较低，由此看出：铜盘河在流至西湖公园水库途中有自我净化作用。

5总氮季节变化

图4为两监测点总氮浓度随季节变化曲线，总氮浓度值0.46-6.02mg/l，介于地表水Ⅱ类—劣Ⅴ类，且超标倍数大。气温高的季节总氮浓度低，主要原因有：一是水温高时其分解、逸出量增加，二是夏季受海洋性气候影响，多台风多雨，补水量大，但同时也带来新的污染，三是底泥释放也是增加总氮浓度的因素。浓度到秋季又回升，到冬季又下降也是因为上述原因。综上得出水温对总氮浓度变化有两个作用：第一是水温影响总氮分解挥发的速率，第二是水的携带能力影响总氮浓度。水温很高时第一个因素起主要作用，水温低时第二个因素起主导作用。[4]

图4 总氮浓度变化曲线

比较两监测点总氮浓度变化，铜盘中学附近比西湖公园附近高，原因与氨氮浓度变化相同。铜盘中学附近夏秋季节变化幅度大，除了上述原因以外，春秋季节是旅游高峰，人口流动大，增加新的污染源，也是总氮含量增高的原因。

6总磷季节变化

图5为两监测点总磷浓度随季节温度变化曲线，总磷浓度范围为0.12-0.45mg/l，均大于水体发生富营养化的总磷浓度临界值（0.05mg/l）。比值最大达9倍。总磷浓度随季节变化趋势比较一致，总体趋势为夏季较高，其他季节普遍低的现象，水体中总磷有高-低-高-低-高的变化趋势，主要与水温的变化有关，当水温高时，磷从底泥处析出；水温低时，水体的携带能力下降，总磷浓度下降。因为磷不能逸出，外来污染对磷的携带作用也是造成浓度增大的原因。

图5 总磷浓度季节变化曲线

两监测点比较，铜盘中学附近附近整体总磷浓度偏高，主要原因是该区人口密集，外来污染多、水量少、河岸硬化、底泥少导致水体自我净化能力差。

7富营养化现象

水体富营养化是由于水体中氮、磷等营养物质大量积累而引起藻类过度增殖，导致水质恶化，水体功能失调的现象。其本质问题是水生生物多样性的破坏，由此造成系统丧失自我维持、自我调节的能力与系统平衡的稳定性，并最终导致水生生态系统的破坏和环境问题的进一步加剧[5]。关于水体富营养化成因有很多。但氮、磷等营养物质浓度升高，是藻类大量繁殖的主要原因，有研究表明磷为关键因素。磷含量影响藻类生长的物理、化学和生物因素是极为复杂的。所以很难定出表示富营养化的指标，根据1995年水利部水文司编辑出版的《中国水资源评价》，以此为标准总氮、总磷为主要评价因素，水体从中营养到富营养化临界浓度总氮为0.5mg/l，总磷为0.05mg/l。

结合上述标准，在2个监测点的6次监测中，总磷、总氮的浓度几乎都达到了富营养化的范围甚至超出几倍。随温度的升高，氮磷的浓度降低，但是发生富营养化现象却更严重，说明营养元素的浓度不是造成富营养化的唯一原因，观察2监测点7月19日水温都超过26℃，但铜盘中学附近发生富营养化严重，水面漂浮大量绿藻，水华现象严重，西湖公园附近只有少量绿藻出现，有点中营养化的迹象。在1、3月和11月的三次监测中，两监测点几乎没有出现营养化现象。

由以上现象得出：第一，水温和营养元素浓度是影响发生富营养化的原因，一般情况下，当营养元素浓度高时，水温是主要影响因素，水温越低发生富营养化的现象越低；第二，水体量大，水深也是影响指标，当水深时水温变化慢，富营养化不易发生。反之，水体水量少，水温易受气温影响，水温越高，越易发生富营养化现象。

8结论

（1）铜盘河-西湖公园段水质受到外来源污染，主要高锰酸盐、氨氮、总氮等指标超过Ⅲ类，甚至超标几倍。人口密集区污染更严重，主要受人为等外来污染源的影响。

（2）水体水量越大其自净能力越强，切断污染源，增加水量是提高水质有效途径。

（3）水体中总磷、总氮、高锰酸盐浓度随季节的变化明显，这与水温、外来污染源有重要的关系。总氮随水温的升高，分解逸出量增加，水体的携带能力又影响其浓度的测定。所以表现为：夏季受高温影响，测定浓度值低，秋季有所回升的现象。总磷、高锰酸盐浓度变化主要受水体携带能力影响，水温高时携带能力增强，测定值就增大。

（4）水温，水量，营养元素等是影响水体发生富营养化的因素，水温越低，水量越大发生富营养化的现象越低，反之，水温越高，水量越少则极易发生富营养化。

9讨论及建议

在调配水源的基础上保持好水环境是解决城市水域环境的根本。对于目前大部分地区内河、内湖水质差情况，尽量减少水体污染是最好的措施，切断污染源，并结合先治理再排放的原则。在生态规划的基础上，减少 “硬”化河岸、河底，增加“多自然型河川”，提高河湖的自净能力，创建美丽生态的城市水域环境，这样才能打造具有无限魅力的城市名片。

参考文献：

[1]约翰·西蒙兹.景观设计学[M].北京:中国建筑工业出版社,2000, 63.

[2]江苏省城市规划设计研究院.苏州市城市水环境治理规划(2007～2020).2008.

[3]日本财团法人,周怀东、杜霞、李怡庭等译.河道整治中心 多自燃型河流建设的施工方法及要点[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[4]李振海，赵蓉，祝秋梅等.城市生态景观河湖的调查、研究与设计[M].郑州:黄河水利出版社，2005,12.

[5]牛明改.水体富营养化藻类资源竞争与种群演替规律的初探[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库，2007(4).