東平湖濕地水質(zhì)動(dòng)態(tài)及其凈化功能分析

來(lái)源：http://www.thesierramadre.com/ 作者：余氯檢測儀 時(shí)間：2019-07-22

　　摘要：以2009年-2011年的實(shí)地監測資料和前人的研究資料為基礎，分析了東平湖濕地水型、湖水營(yíng)養鹽的時(shí)空變化特征以及濕地植物、土壤、水文的凈化功能，并探討了水質(zhì)變化原因和凈化機理。結果表明：人為干擾作用下，東平湖水型已由20世紀80年代的碳酸鹽型轉變?yōu)榱蛩猁}型;由于入湖河流污染，湖泊入湖口比出湖口總氮、總磷含量明顯要高;經(jīng)過(guò)治理，21世紀比20世紀90年代總氮、總磷的含量分別降低了16%與48%;菹草對總氮、總磷的去除率分別達85%與54%;豐水期與枯水期的總氮、總磷含量均比平水期少，因此東平湖濕地凈化功能與土壤、植物、水文狀況以及人為干擾有著(zhù)密切的關(guān)系。

　　關(guān)鍵詞：東平湖;濕地;水質(zhì);凈化功能;水過(guò)程線(xiàn);總氮;總磷

　　濕地是水體到陸地的自然過(guò)渡地帶[13]，可以通過(guò)攔截與沉積作用、過(guò)濾作用、化學(xué)沉降和吸附、微生物及植物吸收等過(guò)程，降低各種污染物的濃度如氮、磷、懸浮物、重金屬和有機污染物，所以，濕地又被稱(chēng)作自然界的“腎臟”[45]。已有研究表明[612]，濕地消除污染物的能力與植物、土壤動(dòng)物、微生物以及土壤特性等非生物因素有密切關(guān)系：濕地植物通過(guò)對周?chē)w及沉積物中營(yíng)養物質(zhì)的吸收，來(lái)降低污染物濃度，比如植物根系對氮的固定能力要高于沉積物[13];土壤動(dòng)物的活動(dòng)可以促進(jìn)土壤微生物的繁衍,對消除污染物起到極大的協(xié)助作用[14];濕地土壤在垂直方向上對氮和磷具有很強的濾過(guò)截留作用[15]，入河污染物的濃度和毒性借助水體的自?xún)糇饔每芍饾u降低[16]，從而使入水口和出水水質(zhì)的色度、濁度等存在明顯差異[17]，這些過(guò)程可通過(guò)截留模型[15，18]來(lái)詮釋濕地對營(yíng)養物質(zhì)的降解、去除。

　　東平湖是南水北調重要的水庫調蓄區，也是魯北輸水干線(xiàn)和東西輸水干線(xiàn)的樞紐，位于黃河、京杭運河、汶河三大水系交匯地。該湖泊不僅是黃河下游僅存的天然湖泊和最大的滯洪區，還承擔著(zhù)隨時(shí)分滯黃河洪水和接納大汶河河水的重任[19]，在國家水資源配置戰略中地位突出。因此，從維護東平湖濕地功能、保護濕地生態(tài)系統健康、促進(jìn)當地經(jīng)濟的快速發(fā)展與水資源的合理利用等方面來(lái)說(shuō)，研究東平湖濕地水質(zhì)及凈化功能具有重要意義。

　　1研究區概況

　　東平湖位于我國山東省東平縣的西部，平均水深約2.5 m，是我國東部地區典型的淺水型湖泊，也是山東省第二大淡水湖泊。流域范圍內，山區、丘陵、平原、湖泊交錯分布。研究區屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候：土壤類(lèi)型主要為潮土[20]，降水分布不均勻，多年平均年降雨量為624.4 mm，多集中在7月-9月[21];四季分明，夏季高溫、高濕，冬季干冷少風(fēng)雪;平均氣溫13.6 ℃，氣溫年較差4.5 ℃左右，無(wú)霜期200 a，年日照時(shí)數2 401.1 h，年平均風(fēng)速2.8 m/s[22]。近年來(lái)，由于富營(yíng)養化加劇，菹草(Potamogeton crispus L.)已成為初春至初夏東平湖中沉水植物的優(yōu)勢種。

　　圖5東平湖西南區水過(guò)程線(xiàn)上的氮磷差異季節變化與凈化能力

　　東平湖洪水期發(fā)生在7月-9月，2月-6月是枯水期，其它月份為平水期。根據各月10個(gè)采樣點(diǎn)的水化學(xué)成分的平均值做圖(圖6)可知，東平湖的總氮、總磷存在明顯的季節性變化，近兩年總氮、總磷最低的月份是在5月、7月、8月，氮、磷含量平水期大于豐水期，豐水期大于枯水期的現象。

　　由此可見(jiàn)，東平湖水量的變化也會(huì )引起氮、磷污染物的去除效果。究其原因，洪水期間入湖水量大，受蓄水能力的限制，必然會(huì )提閘泄洪，許多上浮的污染物隨出湖水流排出,加之豐水期水溫較高見(jiàn)圖6，為微生物和水生生物的生長(cháng)活動(dòng)提供了良好的條件，促進(jìn)了水生生物對營(yíng)養物質(zhì)的吸收，加速了東平湖污染物質(zhì)的降解，提高了湖泊的凈化能力;另一方面，洪水使流速場(chǎng)中的流速相對加大，水中的溶解氧增加，為土壤表面提供了好氧界面，促進(jìn)了化學(xué)和微生物反應，一些污染物被降解[21];第三，洪水淹沒(méi)區土壤的通氣性差，而嫌氣性細菌如反硝化細菌等活動(dòng)性增強，有利于總磷和氨的去除[2829]。而在平水期，由于關(guān)閘蓄水，出湖水量減少，氣溫度較低，動(dòng)物、植物及微生物降解活動(dòng)減弱，而地面徑流、河流通暢，氮、磷營(yíng)養物質(zhì)能夠順利進(jìn)人湖泊[30,31]，并有所蓄積。此消彼長(cháng)，自然造成洪水期東平湖湖中氮、磷含量低于平水期。圖6東平湖不同季節水化學(xué)成分的差異

　　Fig.6Content of chemical composition of water in different seasons in Dongping但是從圖6看出，不是豐水期的5月份湖水總氮、總磷的含量也相對較低。進(jìn)一步分析發(fā)現，5月份東平湖pH值平均值達9.3左右(圖6(c))，明顯高于其它月份，這是菹草生長(cháng)對CO2和CO-3的大量利用所致[32]。研究表明，氮磷養分含量高的湖泥更有利于菹草植株的生長(cháng)[33]，5月份淺型湖泊的東平湖具有菹草生長(cháng)的適宜條件。菹草的根、莖、葉會(huì )對不同污染物進(jìn)行選擇性吸收：菹草根部主要從底泥中吸收正磷酸鹽[34];在pH為8.0~9.5、水溫為19 ℃~28 ℃的條件下[34]，菹草的莖葉會(huì )據氨態(tài)氮與硝態(tài)氮的濃度不同進(jìn)行選擇性吸收，從而明顯降低湖水營(yíng)養鹽分。這也是5月份上覆水中總氮相對含量要低于總磷的主要原因。另外，枯水期河流流量極小，氮、磷進(jìn)入湖泊的機會(huì )減少[3031];可能也是東平湖枯水期氮、磷含量相對要低的原因之一。

　　4結論

　　(1)東平湖大湖區屬于堿性或微堿性水，從鹽分的空間分布可以看出，展營(yíng)、入湖口、老湖鎮、陳山口與湖心區相差不大，而其滯洪濕地稻屯洼與大湖區相比鹽分含量較高。在人類(lèi)活動(dòng)的影響下，東平湖水型已由20世紀80年代的碳酸鹽型轉硫酸鹽型，稻屯洼濕地則為氯化鎂型水。

　　(2)從氮磷含量的年際變化來(lái)看，20世紀90年代至今東平湖的總氮、總磷含量較為豐富，2000年之后采取了治理措施，總氮與90年代相比降低了16%，總磷降低了48%。但大汶河仍然是東平湖總氮和總磷含量的主要來(lái)源。

　　(3)從湖泊水文過(guò)程的凈化能力來(lái)看，沿水過(guò)程線(xiàn)湖泊表顯出明顯的凈化功能，不同季節，凈化能力的強弱不同。5月份水過(guò)程線(xiàn)的中氮、磷含量的降低更為明顯，總氮由入湖口的2.56 mg/L,降低為0.39 mg/L,去除率達85%;總磷由入湖口的0.10 mg/L,降低為0.05 mg/L,去除率達54%;而7月份水過(guò)程線(xiàn)中總氮與總磷的去除率分別達51%和36%。

　　(4)從不同季節湖泊凈化功能的變化可以得出，近兩年總氮、總磷最低值出現豐水期，以及5月份菹草生長(cháng)季節，表明地面徑流量、河流載體氮、磷含量、動(dòng)物、植物及微生物降解能力等對東平湖濕地凈化功能的發(fā)揮具有重要影響作用。

　　參考文獻(References)：

　　[1]Kalpana A,SyedA H,Ruchi B.Resource Dependence and Attitudes of Local People Toward Conservation of Kabartal Wetland:A Case Study From the IndoGangetic Plains[J].Wetlands Ecol.Manage,2007,(15):287302.

　　[2]彭少麟,任海,張倩媚.退化濕地生態(tài)系統恢復的一些理論問(wèn)題[J].應用生態(tài)學(xué)報,2003,14(11):20262030.(PENG Shaolin,REN Hai,ZHANG Qianmei.Theories and oration[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2003,14(11):20262030.(in Chinese))

　　[3]鄧偉,胡金明.濕地水文學(xué)研究進(jìn)展及科學(xué)前沿問(wèn)題[J].濕地科學(xué),2003,l(1)：1220.(DENG Wei,HU Jinming.Development of Wetland Hydrology Research and Key Scientific Issues[J].Wetland Science,2003,l(1)：1220.(in Chinese))

　　[4]楊永興.國際濕地科學(xué)研究的主要特點(diǎn)、進(jìn)展與展望[J].地理科學(xué)進(jìn)展,2002,21(2)：111119.(YANG Yongxing.Main Characteristics,Progress and Prospect of International Wetland Science Research[J].Progress in Geography,2002,21(2)：111119.(in Chinese))

　　[5]趙學(xué)敏.濕地踩擻胱勻緩托徹泊嫻募以埃M].中國濕地保護,北京:中國林業(yè)出版社,2005.(ZHAO Xueming.Wetlandsthe Harmonious Home of Human and Nature[M].Chinese Wetland Protection,Beijing:The Chinese Forestry Press,2005.(in Chinese))

　　[6]郗敏,劉紅玉,呂憲國.流域濕地水質(zhì)凈化功能研究進(jìn)展[J].水科學(xué)進(jìn)展,2006,17(4):566570.(XI Min,LIU Hongyu,LU Xianguo.Progress in Study on the Water Quality Purification Functions of Wetlands in Watersheds[J].Advances in Water Science,2006,17(4):566570.(in Chinese))

　　[21]姜廣智主編.東平縣志[M].山東:山東人民出版社,2005.(JIANG Guangzhi.Dongping County Annals.Shandong[M].Shangdong People Press,2005.(in Chinese))

　　[22]師吉華,王欽東,李秀啟,等.東平湖水生生態(tài)系統變遷及富營(yíng)養化評價(jià)[J].長(cháng)江大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011,8(4):242246.(SHI Jihua,WANG Qindong,LI Xiuqi,et al.Aquatic Ecosystem Changes and Eurtophication Assessment in Dongping Lake[J].Journal of Yangtze University (Nat Sci Edit),2011,8(4):242246.(in Chinese))

　　[23]徐國東,呂華,古松.大汶河污染現狀及其治理措施[J].水資源保護,2003(1):5862.(XU Guodong,LU Hua,GU song.The Pollution Status and Control Measures in Dawenhe River[J].Water Resources Protection,2003(1):5862.(in Chinese))

　　[24]張菊,鄧煥廣,陳詩(shī)越.東平湖湖心區沉積物組成及重金屬污染評價(jià)[J].人民黃河,2010,32(7):4748.(ZHANG Ju,DENG Huanguang,CHEN Shiyue.Assessment on Sediment Composition and Heavy Metal Pollution in Dongping Lake District[J].Yellow River,2010,32(7):4748.(in Chinese))

　　[25]侯世文,亓修增,李振苓,等.水污染與東平湖水資源可持續利用探討[J].人民黃河,2006,28(7)：3233.(HOU Shiwen,QI Xiuzeng,LI Zhengling,et al.Water Pollution and Sustainable use of Water Resource in Dongping Lake[J].Yellow River,2006,28(7)：3233.(in Chinese))

　　[26]葉春.中國湖泊濕地的功能及主要環(huán)境問(wèn)題[J].上海環(huán)境科學(xué),2000,19(增刊):112117.(YE Chun.Function and its Main Environmental Problems of Lake Wetland in China[J].Shanghai Environmental Science,2000,19(supplement):112117.(in Chinese))

　　[27]Rice R W，Izuno FT，Garcia RM.Phosohorus Load Reductions under best Management Practices for Sugarcane Cropping Systems in the Everglades Agricultural Are[J]a.Agri.Wat.Manage，2002，(56):1739.

　　[28]陶敏,賀鋒,徐棟,等.復合垂直流人工濕地氧化還原特征及不同功能區凈化作用研究[J].長(cháng)江流域資源與環(huán)境,2008,17(2):291294.(TAO Min,HE Feng,XU Dong,et al.Redox Character and Purification of Different Function units in Integrated Verticalflow Constructed Wetland[J].Resources and Environment in the Yangtze Basin,2008,17(2):291294.(in Chinese))

　　[29]張仁哲,朱振明.東平湖營(yíng)養物狀況調查與分析[J].山東環(huán)境,1998,(83):3536.(ZHANG Renzhe,ZHU Zhenming.Investigation and Analysis on Nutriment Status in Dongping Lake[J].Shangdong Environment,1998,(83):3536.(in Chinese))

　　[30]龐清江,葛慧敏,紀玲,等.東平湖水體營(yíng)養狀況主要影響因子研究[J].人民黃河,2008,30(6)：5051,54.(PANG Qinjiang,GE Huimin,JI Ling,et al.Research on the Main Impact Factor of Water Eutrophication Status in Dongping Lake.Yellow River[J],2008,30(6)：5051,54.(in Chinese))

　　[31]龐清江.東平湖水質(zhì)現狀的調查分析及改善對策[J].水資源保護,2000,(2):1521.(PANG Qingjiang.The Investigation,Analysis and Improving Measure of Water Qualities Status in Dongping Lake[J].Water Resources Protection,2000,(2):1521.(in Chinese))

　　[32]蘇勝齊,沈盎綠,唐洪玉,等.溫度光照和pH對菹草光合作用的影響[J].西南農業(yè)大學(xué)學(xué)報,2001,23(6):532537.(SU Shengqi,SHEN Anglu,TANG Hongyu,et al.Effects of Temperature,Light Intensity and pH on Photosynthesis in Potamogeton Crispus L[J].Jouranl of Southwest Agricultural University,2001,23(6):532537.(in Chinese))

　　[33]高華梅,谷孝鴻,曾慶飛,等.不同基質(zhì)下菹草的生長(cháng)及其對水體營(yíng)養鹽的吸收[J].湖泊科學(xué),2010,22(5):655659.(GAO Huamei,GU Xiaohong,ZENG Qingfei,et al.Growth of Potamogeton Crispus L.and its Influence on the Water Quality under Different Substrate Types[J].J.Lake Sci.2010,22(5):655659.(in Chinese))

　　[34]金送笛,李永函,倪彩虹,等.菹草對水中氮、磷的吸收及若干影響因素[J].生態(tài)學(xué)報,1994,14(2):168173.(JIN Songdi,LI Yonghan,NI Caihong,et al.Uptake by Potamogeton Crispus of Nitrogen and Phosphorus from Water and Some Affecting Factors[J].Acta Ecologica Sinica,1994,14(2):168173.(in Chinese))

——本文由豐臨科技整理發(fā)布，內容供參考，如有侵權，請聯(lián)系刪除，謝謝！上海豐臨科技有限公司為你提供濁度儀(濁度計)、在線(xiàn)濁度儀、余氯儀、余氯分析儀、工業(yè)在線(xiàn)pH計、cod測定儀、pH計等多種水質(zhì)檢測儀，水質(zhì)分析儀，歡迎您前來(lái)選購，豐臨科技竭誠為您服務(wù)！