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1材料與方法
1.1樣品采集2013年8月1日15∶30—17∶00在貫涇港濕地的4個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)(G1-G4,圖1)采集水樣,具體為:G1為濕地進(jìn)口,以了解濕地水源———海鹽塘的水質(zhì)(水源1);G2為濕地根孔生態(tài)凈化區(qū)出口,以了解水源水經(jīng)過(guò)根孔凈化區(qū)之后的水質(zhì)變化;G3為深度凈化區(qū)出口,以了解根孔區(qū)之后的狹長(zhǎng)型過(guò)渡河段和深度凈化區(qū)對(duì)水質(zhì)的進(jìn)一步凈化效果;G4為水廠取水口,以了解另一水源———南郊河的水質(zhì)(水源2)。上述采樣點(diǎn)均有采樣斷面橋,方便采樣。采樣時(shí)天氣晴朗。水樣采集和保存參照《水與廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第4版)》[12]和《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范HJ/T91-2002》的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。用沖洗2次的5L有機(jī)玻璃分層采水器于采樣斷面中點(diǎn)處約0.5m水深處采樣。為避免注水干擾和水質(zhì)變化,立即在有機(jī)玻璃采水器中用現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的便攜式水質(zhì)分析儀(上海精密儀器儀表有限公司)測(cè)定溫度、pH(pHB-4)、氧化還原電位(ORP,501型ORP復(fù)合電極)和溶解氧(DO,JPB-607A),記錄測(cè)定時(shí)間。用棕色玻璃瓶采集兩份40mL水樣,加酸調(diào)節(jié)pH至小于2,一份水樣加4滴濃H2SO4,待測(cè)化學(xué)需氧量(COD)和總有機(jī)碳(TOC),一份用0.45μm孔徑的水系濾膜現(xiàn)場(chǎng)過(guò)濾后加4滴濃HNO3,待測(cè)金屬元素。用塑料瓶采集600mL水樣,放入冷藏保溫箱中儲(chǔ)藏,待測(cè)其它水化學(xué)指標(biāo)。用棕色玻璃瓶采集1L水樣,現(xiàn)場(chǎng)加魯哥氏液15mL固定。用塑料瓶采集600mL水樣,并立即加1mL碳酸鎂懸浮液,防止溶解,待測(cè)各種葉綠素。
1.2樣品處理與分析采樣結(jié)束盡快回到野外工作站,于暗處用真空泵和0.45μm孔徑玻璃纖維濾膜(WhatmanGF/C)抽濾葉綠素水樣500mL,用鑷子夾取過(guò)濾后濾膜放入棕色玻璃瓶冷凍保存。回到北京實(shí)驗(yàn)室后,采用標(biāo)準(zhǔn)方法———分光光度法測(cè)定葉綠素,用90%的丙酮提取,離心后,用分光光度計(jì)測(cè)定波長(zhǎng)750、663、645和630nm處吸光度值,計(jì)算可得到葉綠素a(chloro-phyll-a,chl-a)、葉綠素b(chlorophyll-b,chl-b)和葉綠素c(chlorophyll-c,chl-c)。加HCl酸化后用分光光度計(jì)測(cè)定750和665nm處吸光度值,計(jì)算得到脫鎂葉綠素a(Pheo-a)和校正葉綠素a(chl-a’)[13]。加魯哥氏液固定后的水樣靜置沉淀24h后,用虹吸法吸去上清液,余下20~25mL沉淀混合物轉(zhuǎn)入30mL定量瓶中,定容至30mL。加入1mL40%的甲醇溶液以利于長(zhǎng)期保存。測(cè)定之前,將濃縮樣品搖勻,取1mL放于1mL的計(jì)數(shù)框中,小心蓋上蓋玻片,置10×40倍顯微鏡下對(duì)藻類計(jì)數(shù),沿對(duì)角線計(jì)數(shù)小方格里的所有藻類個(gè)數(shù),最后換算為每升水樣中所含浮游藻類的個(gè)數(shù),即藻類密度[14]。水樣的COD采用HACH水質(zhì)分析方法,取2mL水樣經(jīng)HACH配套試劑消煮后由DR5000紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(HACH公司,美國(guó))進(jìn)行測(cè)定;TOC由總有機(jī)碳分析儀(島津TOC-VCPH,日本)直接測(cè)定;五日生化需氧量(BOD5)采用HJ505-2009規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法,測(cè)定20℃培養(yǎng)5d前后水樣的溶解氧差值得到。總懸浮顆粒物(totalsuspendedsolids,TSS)采用重量法測(cè)定,按照水樣潔凈程度抽濾100~250mL水樣,稱取0.45μm孔徑濾膜上的干物質(zhì)換算得到。硝態(tài)氮(NO-3-N)用雙波長(zhǎng)法測(cè)定,水樣加酸后分別在220和275nm下比色。亞硝態(tài)氮(NO-2-N)采用分光光度法,取一定量水樣加顯色劑后在540nm波長(zhǎng)下比色測(cè)定。氨氮(NH+4-N)用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定,加顯色劑后在625nm波長(zhǎng)下比色可得。溶解性活性磷(solublereactivephosphorus,SRP)用鉬酸鹽顯色法,水樣加抗壞血酸和鉬酸鹽溶液顯色后在700nm波長(zhǎng)下比色得到。總氮(TN)和總磷(TP)樣品分別加堿性過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鉀消煮后,按照水中NO-3-N、SRP的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。總堿度(Alk)采用滴定法測(cè)定,用酚酞和甲基橙指示劑指示HCl滴定終點(diǎn),通過(guò)利用HCl的體積計(jì)算可得。F-、Cl-和SO2-4等陰離子采用陰離子色譜(ICS2000型,Dionex公司,美國(guó))直接上機(jī)測(cè)定過(guò)濾后的水樣。加HNO3保存的待測(cè)金屬樣品,其中常規(guī)金屬元素Ca、Mg、Na、K、Fe、Mn和Al用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES,OPTIMA2000DV,PerkinElmer,USA)測(cè)定,重金屬元素Cd、Cr、Cu、Ni、Zn和Pb用電感耦合等離子質(zhì)譜儀(7500aICP-MS,Agilent,USA)測(cè)定。水體水化學(xué)類型依據(jù)O.A.阿列金分類法進(jìn)行劃分。根據(jù)含量最多的陰離子將水分為3類:碳酸鹽類(符號(hào)C)、硫酸鹽類(S)和氯化物類(Cl),含量的多少是以單位電荷離子為基本單元的物質(zhì)的量濃度進(jìn)行比較,并將HCO-3與CO2-3合并為一類。根據(jù)含量最多的陽(yáng)離子將水分為3組:鈣組(符號(hào)Ca)、鎂組(Mg)與鈉組(Na),在分組時(shí)將Na+與K+合并為鈉組,以Ca2+、Mg2+及Na+(K+)為基本單元的物質(zhì)的量濃度進(jìn)行比較。根據(jù)陰陽(yáng)離子含量的比例關(guān)系將水分為4型(I~I(xiàn)V)。第I型水特點(diǎn)是堿度>硬度,第II型水是堿度<硬度<?jí)A度+硫酸根,第III型水是堿度+硫酸根<硬度,或者說(shuō)氯離子>鈉離子,第IV型水是堿度為零。1.4統(tǒng)計(jì)分析采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)分析軟件SASforWindows9.2軟件(SASInstitute,Inc.,Cary,NC,USA)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析[15,16]。若無(wú)特別說(shuō)明,所有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性水平指α=0.05。
2結(jié)果與分析
2.1貫涇港濕地常規(guī)水質(zhì)貫涇港濕地常規(guī)水質(zhì)見(jiàn)表1。采樣時(shí)值盛夏晴天,水溫達(dá)35℃左右。貫涇港濕地沿程(G1-G3)pH變化較小,均呈弱堿性,顯著高于水廠現(xiàn)狀取水口G4(實(shí)為水源2———南郊河的水),呈中性,二者pH相差1個(gè)單位以上,結(jié)合溫度、Alk和硬度等數(shù)據(jù),表明貫涇港濕地其水體初級(jí)生產(chǎn)力水平和緩沖性能均明顯大于水源2。DO變化大,濕地進(jìn)口的DO達(dá)10.3mg/L(飽和度151.0%),經(jīng)過(guò)根孔區(qū)的凈化后,水源水中氨氮氧化以及有機(jī)物分解過(guò)程多發(fā)生于此,從而消耗水體中較多DO,致使DO驟降至5.2mg/L(飽和度73.9%),再經(jīng)過(guò)狹長(zhǎng)型過(guò)渡河段,及至狹長(zhǎng)型深度凈化區(qū)后,依靠大氣自然復(fù)氧和水生植物光合作用產(chǎn)氧功能,其DO恢復(fù)至8.5mg/L(飽和度123.8%);然而,貫涇港水廠現(xiàn)狀取水口的DO卻極低,僅為0.9mg/L(飽和度12.8%)。可以看出,DO與pH具有協(xié)同變化性(表1)。水體ORP變化不大,在175~222mV之間,能夠滿足好氧微生物、兼性厭氧微生物的有氧呼吸的活動(dòng)需要。水體Alk變化較小,不過(guò)G1-G3點(diǎn)位的Alk均較顯著高于G4點(diǎn)位,說(shuō)明前者緩沖性能大于后者。綜上,水源2(G4)的pH、DO、Alk水平均顯著不及水源1(G1)。
2.2貫涇港濕地營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)貫涇港濕地營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)見(jiàn)表2。濕地對(duì)TSS的去除率為22.45%,其中根孔區(qū)去除率為61.22%,而水源2的TSS是水源1的2.35倍。濕地對(duì)NH+4-N和TN的去除率為66.80%和45.44%,而對(duì)NO-2-N和NO-3-N無(wú)明顯去除,水源2的NO-2-N和NO-3-N分別是水源1的11.5和7.4倍。濕地對(duì)SRP和TP的去除率為66.67%和50.28%,在根孔區(qū)有較高的去除率,而水源2的SRP和TP分別是水源1的41.1和1.7倍。濕地對(duì)TOC和COD的去除率為29.39%和59.26%,水源2的TOC和COD僅為水源1的68.9%和48.1%。濕地根孔區(qū)對(duì)BOD5的去除率為36.4%,而至深度凈化區(qū)后則又升至與濕地進(jìn)口相近水平,總體上濕地對(duì)BOD5無(wú)明顯去除,水源2的BOD5僅為水源1的52.23%。由此看出,新通水調(diào)試運(yùn)行的貫涇港濕地對(duì)水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除作用較明顯,特別是經(jīng)過(guò)根孔凈化區(qū)后,去除率很高,及至深度凈化區(qū),去除效果有部分波動(dòng),總體上較好,同已經(jīng)運(yùn)行良好的石臼漾濕地表現(xiàn)出類似的規(guī)律。水源2(G4)的水質(zhì)相較于濕地中各點(diǎn)(G2和G3)的水質(zhì)則要差很多,有的甚至是數(shù)量級(jí)的差距。水源2與水源1(G1)相比,其TN、TOC、COD和BOD5均低較多,但TSS、NH+4-N、NO-2-N、NO-3-N、SRP和TP又高出很多,因此綜合比較認(rèn)為,水源2與水源1的營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)難分彼此(表2)。進(jìn)一步分析貫涇港濕地水體中有機(jī)質(zhì)的可生化性。一般認(rèn)為,當(dāng)COD與TOC比值(r(COD/TOC))實(shí)測(cè)值小于2.67時(shí),說(shuō)明待測(cè)物質(zhì)中芳香族類化合物,特別是稠環(huán)、多環(huán)芳烴化合物的含量相對(duì)多些;當(dāng)實(shí)測(cè)值大于2.67時(shí),說(shuō)明待測(cè)物質(zhì)中除了碳以外的其他還原性物質(zhì)的含量相對(duì)于芳香族類化合物多些;當(dāng)實(shí)測(cè)值等于2.67時(shí),可能是由于待測(cè)物質(zhì)中二者含量相當(dāng),也可能是二者含量較少[17]。一般以BOD5與COD比值(r(BOD5/COD))0.3作為污水可生化降解的下限,比值越大說(shuō)明有機(jī)質(zhì)的可生化性越大[18]。由表3可知,r(COD/TOC)、r(BOD5/COD)這兩個(gè)比值皆低于下限值2.67和0.3。就r(COD/TOC)而言,G2點(diǎn)低于G1點(diǎn),G3點(diǎn)遠(yuǎn)低于G2點(diǎn),從而說(shuō)明,濕地根孔凈化區(qū)和深度凈化區(qū)均能顯著削減水源水中的除了碳以外的其他還原性物質(zhì)的含量,而深度凈化區(qū)的削減作用更明顯。從絕對(duì)值上看,G2、G3的TOC差別不大,而G3其COD顯著低于G2,這說(shuō)明深度凈化區(qū)確實(shí)能夠進(jìn)一步有效去除水體有機(jī)物。就r(BOD5/COD)而言,G2點(diǎn)與G1點(diǎn)幾乎相等,G3點(diǎn)則遠(yuǎn)大于G2點(diǎn),表明經(jīng)過(guò)濕地的處理,特別是在深度凈化區(qū),水體中有機(jī)質(zhì)的可生化性大大增加。從絕對(duì)值上看,G3其COD顯著低于G2,而B(niǎo)OD5則顯著高于G2,這很有可能是深度凈化區(qū)的生物活動(dòng)釋放了某些可氧化物質(zhì),特別是有機(jī)物。縱觀兩個(gè)水源其有機(jī)質(zhì)可生化性均較差。
2.3葉綠素與藻類密度為分析貫涇港濕地夏季高溫季節(jié)是否有爆發(fā)藻類水華的風(fēng)險(xiǎn),本次采樣測(cè)定了水中的藻類細(xì)胞密度和各種葉綠素。藻類細(xì)胞密度最能直接說(shuō)明水體中藻類的多少和水華爆發(fā)的強(qiáng)度,葉綠素是所有光合藻類和高等植物所共有的,是藻類細(xì)胞重要組成成分之一,所有的藻類均含有葉綠素,葉綠素含的高低與水體中藻類的種類、數(shù)量等密切相關(guān),也與水環(huán)境質(zhì)量有關(guān)。chl-a、chl-b和chl-c是浮游藻類細(xì)胞中常見(jiàn)的3種葉綠素,其中chl-a是估計(jì)藻類生物量的重要指標(biāo),在3種常見(jiàn)葉綠素中的比例最大。因此,通過(guò)測(cè)定水體中葉綠素能夠在一定程度上反映水體中藻類數(shù)量的多少和水質(zhì)狀況[13,14]。由表4可知,貫涇港濕地對(duì)水中的各種葉綠素均有很好的去除效果。chl-a、chl-b和chl-c在本濕地中的去除率可達(dá)68.93%、91.82%和84.15%。3種常見(jiàn)葉綠素(a,b和c)的總濃度由水源的221.59μg/L下降為根孔凈化區(qū)過(guò)后的85.76μg/L,再經(jīng)過(guò)深度凈化區(qū)后下降至19.27μg/L,去除率非常高。Pheo-a是一種chl-a的普通降解產(chǎn)物,它在chl-a的相同光譜區(qū)吸收光合熒光,能夠干擾chl-a的測(cè)定[13]。chl-a’和Pheo-a的去除率分別達(dá)到了67.04%和81.71%。可以看出,水廠取水口(水源2)的各種葉綠素濃度是最低的,這是因?yàn)槿∷诘臐岫确浅4螅珼O極低,水質(zhì)很差,很少有藻類能在此生長(zhǎng),所以葉綠素濃度非常低,其藻類密度亦最低(表4)。在貫涇港濕地內(nèi)部,藻類密度隨著水力流程先降低后增加,在根孔區(qū)出口最低,去除率可達(dá)60.31%,深度凈化區(qū)出口相對(duì)于濕地進(jìn)口的去除率也能達(dá)到42.42%。表觀上綜合來(lái)看,水源2的各葉綠素濃度與藻類密度均極顯著低于水源1的相應(yīng)值。研究表明,對(duì)于大型淺水富營(yíng)養(yǎng)化湖泊而言,在形成水華時(shí),水體中chl-a的濃度一般在10μg/L以上;通常當(dāng)TN∶TP<29時(shí),可以形成水華的藍(lán)藻會(huì)占優(yōu)勢(shì),然而最近的研究結(jié)果表明,在較高的TN∶TP的情況下,水體中也會(huì)形成藍(lán)藻的水華,較低的TN∶TP并不是藍(lán)藻水華形成的條件,而是藍(lán)藻水華產(chǎn)生的結(jié)果[19]。貫涇港濕地chl-a濃度均在10μg/L以上,其進(jìn)口(水源1)、根孔區(qū)出水、深度凈化區(qū)出口的N∶P物質(zhì)的量比值分別為23.6、38.7和25.8,濕地進(jìn)口、出口的N∶P比基本相等,而經(jīng)過(guò)根孔凈化區(qū)之后N∶P比提升較多。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察,在貫涇港濕地內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)明顯的藻類水華點(diǎn),研究亦表明構(gòu)筑根孔濕地的根孔凈化區(qū)的植物床-溝壕系統(tǒng)具有顯著的藻類捕獲效應(yīng)[6],這從貫涇港濕地根孔區(qū)藻類密度的降低以及N∶P比最高均可以看出來(lái)。水源2的N∶P比最小,僅為11.6,結(jié)合水源2的溶解氧僅為0.9mg/L,初步推測(cè)水源2很可能是爆發(fā)了藻類水華后的結(jié)果。今后,針對(duì)高溫季節(jié)水源水中藻類水華爆發(fā)的可能性以及構(gòu)筑根孔濕地對(duì)藻類水華爆發(fā)的抑制性,需從藻類種類組成及其群落演替特征等方面開(kāi)展深入研究。
2.4主要金屬元素與八大離子分析金屬元素特別是重金屬數(shù)據(jù),可知常規(guī)金屬和重金屬在濕地內(nèi)波動(dòng),大部分隨著水力流程下降(表5)。常規(guī)金屬Ca、Na、Fe、Mn和Al呈現(xiàn)一定去除率,而Mg、K去除效果不明顯。濕地對(duì)重金屬去除效果比較明顯,除了毒性較大的Cd未檢出外,其他五種重金屬Cr、Cu、Ni、Zn和Pb的去除率分別為31.74%、23.21%、82.47%、52.24%和40.44%,且Cr、Cu和Zn3種重金屬的濃度最低值出現(xiàn)在根孔凈化區(qū)出口,及至深度凈化區(qū),濃度稍微上升。水廠取水口(水源2)的各重金屬濃度普遍高于濕地根孔凈化區(qū)出口和深度凈化區(qū)出口重金屬的濃度,甚至重金屬Ni和常規(guī)金屬M(fèi)n的濃度高于濕地進(jìn)口(水源1)濃度,表明水廠取水口的水質(zhì)比濕地出口水質(zhì)差。比較兩個(gè)水源,除了極少數(shù)的元素(Mn和Ni),水源2的重金屬濃度低于水源1,表明水源2受到的重金屬污染比較少,金屬元素的濃度較低。天然水中溶存數(shù)量多的主要離子是Ca2+。Mg2+、Na+和K+4種陽(yáng)離子和HCO-3、CO2-3、SO2-4和Cl-4種陰離子,合稱八大離子。它們構(gòu)成的鹽類約占水中溶解鹽類總量的90%以上,它們的總量又非常接近水體的礦化度[20]。對(duì)8大離子濃度分布特征(表6)進(jìn)行分析表明,經(jīng)過(guò)貫涇港濕地根孔凈化區(qū)的凈化作用,水體中HCO-3、CO2-3、Cl-、Ca2+和Na+均有下降,Mg2+和K+基本不變,SO2-4升高,離子總量從水源水的303.95mg/L顯著降低為267.14mg/L,陽(yáng)離子組別從鈣組變?yōu)殁c組,但主要離子的比例關(guān)系仍維持不變。再經(jīng)過(guò)深度凈化區(qū)的作用后,水體中多數(shù)陰陽(yáng)離子(SO2-4除外)的濃度略有反彈,離子總量略微升高至271.39mg/L,濕地對(duì)離子總量的去除率為10.71%。水源2中除SO2-4離子濃度極顯著高于水源1中濃度,其余離子濃度均低于水源1,但水源2離子總量仍高于貫涇港濕地根孔凈化區(qū)和深度凈化區(qū)的出水。
3討論
3.1貫涇港濕地對(duì)水源水的處理效果貫涇港構(gòu)筑根孔濕地是仿自然人工濕地的一種。人工濕地中污染物質(zhì)的去除機(jī)制主要包括物理、化學(xué)、生物等過(guò)程,其中物理過(guò)程為物理吸附、固定與沉積,化學(xué)過(guò)程主要有化學(xué)吸附、氧化與水解、沉淀與共沉淀、絡(luò)合等作用,生物過(guò)程主要是植物吸收、微生物新陳代謝等作用。總體上,貫涇港構(gòu)筑根孔濕地在調(diào)試運(yùn)行期階段表現(xiàn)出了較好的水質(zhì)凈化效果,尤其是核心區(qū)———濕地根孔生態(tài)凈化區(qū),對(duì)各種污染物的去除具有較高的效率,主要表現(xiàn)在常規(guī)指標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)和藻類密度、各種葉綠素等。但仍然可以看出某些指標(biāo)的去除率尚不是十分理想,一方面是因?yàn)樗此袧舛缺旧磔^低,另一方面是由于其他綜合因素的影響,如濕地系統(tǒng)處于調(diào)試運(yùn)行期間,水生植物尚處于蓄水涵養(yǎng)階段,植物床的根區(qū)環(huán)境亦未發(fā)育成熟,人造根孔和自然根孔還處于形成階段。這種較好的去除效果主要體現(xiàn)在濕地進(jìn)口到根孔區(qū)出口這一段上,在根孔區(qū)出口到深度凈化區(qū)出口這段,部分指標(biāo)表現(xiàn)出了進(jìn)一步去除和降低的效果,但多數(shù)指標(biāo)均有所上升。此結(jié)果表明,深度凈化區(qū)在試通水調(diào)試運(yùn)行初期仍不穩(wěn)定,對(duì)部分污染物并沒(méi)有表現(xiàn)出像已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行的石臼漾濕地的處理效果。石臼漾濕地亦是同類型的構(gòu)筑根孔濕地,經(jīng)過(guò)5年多的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,其植物、動(dòng)物、微生物等多種資源得到較大發(fā)展,生物多樣性較顯著提高,水質(zhì)指標(biāo)有明顯改善,水質(zhì)基本提升一個(gè)等級(jí),對(duì)水體中的難降解有機(jī)物如多環(huán)芳烴和重金屬元素都有較好的處理效果。貫涇港濕地與石臼漾濕地相比,剛剛試通水調(diào)試運(yùn)行,加之其規(guī)模更大,水源水質(zhì)情況更復(fù)雜,濕地植物和水生態(tài)系統(tǒng)尚處于非成熟的演替初期階段,相對(duì)不穩(wěn)定。在目前進(jìn)水水源(水源1)部分指標(biāo)高于水廠取水口(水源2)的情況下,濕地出水水質(zhì)好于或明顯好于取水口,可以預(yù)期在濕地逐步成熟后,其出水水質(zhì)會(huì)進(jìn)一步提高。
3.2雙水源的水質(zhì)狀況比較由分析可以得知,水中的常規(guī)理化指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)在2個(gè)水源之間沒(méi)有絕對(duì)的區(qū)分,部分指標(biāo)是水源1較好,如DO、TSS、氮和磷的各種形態(tài),部分指標(biāo)則水源2較好,如COD、TOC、TN。藻類密度與葉綠素在水源2顯示出了極大的優(yōu)勢(shì),此原因可以歸結(jié)為水源2即取水口處水體濁度非常大,即便是夏季高溫季節(jié)也不適合藻類的生長(zhǎng),同時(shí)結(jié)合水源2的DO極低(0.9mg/L),推測(cè)很有可能是水源2剛剛爆發(fā)了藻類水華的結(jié)果,這方面的準(zhǔn)確界定還需今后的深入研究揭示。水源2水體在各種陰陽(yáng)離子特別是金屬濃度上顯示了較好的質(zhì)量,特別是重金屬濃度,明顯優(yōu)于水源1。但本質(zhì)上,平原河網(wǎng)水源的特點(diǎn)是:水文水動(dòng)力條件反復(fù)多變,2個(gè)水源有相互交叉的部分,南郊河、海鹽塘水源的水質(zhì)均不穩(wěn)定。由于地理位置和城市土地利用規(guī)劃的原因,濕地只能以水源1即海鹽塘作為其進(jìn)水,所以為進(jìn)一步保證濕地的水質(zhì)凈化效果,需要定期對(duì)海鹽塘河道進(jìn)行疏浚清淤,做好河道和河岸整治工作。
3.3貫涇港濕地存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施由于貫涇港濕地剛剛開(kāi)始調(diào)試運(yùn)行,濕地尚處于不穩(wěn)定的狀態(tài),本研究對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)濕地運(yùn)行初期存在的問(wèn)題尤其重要,發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題有以下幾個(gè)方面:(1)水源的選擇更要慎重,需要更深入對(duì)比兩個(gè)水源的水質(zhì),同時(shí)亦需更全面考慮其他客觀因素;濕地水源海鹽塘需要定期疏浚清淤;(2)深度凈化區(qū)的維護(hù)和管理需要更加細(xì)心,由于此區(qū)域狹長(zhǎng),與水源河道和根孔凈化區(qū)相鄰,需要防滲漏,防污染,調(diào)整好運(yùn)行條件和水位梯度;(3)現(xiàn)有深度凈化區(qū)(含濕地過(guò)渡河段)為狹長(zhǎng)型,整體面積偏小,其蓄水容積較小,水質(zhì)穩(wěn)定性較差,不利于發(fā)揮其深度凈化、穩(wěn)定水質(zhì)和提供較大量緩沖應(yīng)急供水等功能,且存在爆發(fā)藻類水華的可能性。在可能的情況下,宜進(jìn)一步擴(kuò)大深度凈化區(qū)的面積和蓄水容量;(4)植物園凈化區(qū)雖然暫時(shí)未通水,但由于面積較大(102hm2),水力狀況復(fù)雜,后續(xù)通水后游客參觀會(huì)對(duì)水體有影響,需要加強(qiáng)宣傳與教育,并及時(shí)監(jiān)督和報(bào)告水質(zhì)異常;(5)貫涇港水廠的取水口需要進(jìn)一步核查是否存在泄漏,水利設(shè)施條件是否完善,原有的污水是否排出,底泥是否污染水體,對(duì)漂浮垃圾等需要及時(shí)打撈和清理,保證取水安全,更保證取水口的水確實(shí)是濕地的正常出水,充分發(fā)揮和利用構(gòu)筑根孔濕地的水質(zhì)凈化作用。可以預(yù)期,雖然貫涇港濕地在試通水調(diào)試運(yùn)行期存在某些不足,但是經(jīng)過(guò)采取有效手段解決這些問(wèn)題,進(jìn)一步優(yōu)化和加強(qiáng)管理,貫涇港濕地會(huì)逐步趨于穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)揮較好水質(zhì)凈化效果。石臼漾濕地在運(yùn)行初期亦存在著一些不足[29],但是經(jīng)過(guò)多年穩(wěn)定運(yùn)行和優(yōu)化管理,越來(lái)越好地發(fā)揮著穩(wěn)定改善水質(zhì)的作用。隨著濕地植物和水生態(tài)系統(tǒng)逐步趨于成熟,貫涇港濕地亦能與石臼漾濕地一樣呈現(xiàn)較好的水質(zhì)處理效果,特別是對(duì)飲用水源中的難降解高分子有機(jī)物質(zhì),保證嘉興地區(qū)的飲用水供給,也可為其他類似地區(qū)的飲用水源處理提供一定的借鑒意義和經(jīng)驗(yàn)。
4結(jié)論
(1)貫涇港構(gòu)筑根孔濕地的水質(zhì)凈化效果較好。經(jīng)過(guò)根孔凈化區(qū)(核心區(qū)域)和深度凈化區(qū)處理后的水源水,其水質(zhì)相對(duì)較好。濕地對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、各種葉綠素、藻類密度和重金屬元素具有很高的去除效率,對(duì)chl-a、chl-b、chl-c、藻類密度去除率分別為68.93%、91.82%、84.15%和60.31%,對(duì)重金屬Cr、Cu、Ni、Zn和Pb的去除率分別為31.74%、23.21%、82.47%、52.24%和40.44%。(2)比較2個(gè)水源水質(zhì)后發(fā)現(xiàn),總體上水源2的水質(zhì)相對(duì)較好,但水中的常規(guī)指標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)在兩個(gè)水源沒(méi)有絕對(duì)的區(qū)分,部分指標(biāo)是水源1較好,如DO、TSS、氮和磷的各種形態(tài),部分指標(biāo)則水源2較好,如COD、TOC和TN。藻類密度與葉綠素在水源2呈現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢(shì),但DO極低,水源2中各種陰陽(yáng)離子特別是在金屬元素的含量上顯示出了較好的質(zhì)量。(3)雖然貫涇港濕地在調(diào)試運(yùn)行期存在某些不足,但是可以預(yù)期經(jīng)過(guò)有效解決這些問(wèn)題,優(yōu)化運(yùn)行和管理,貫涇港濕地會(huì)逐步趨于穩(wěn)定,同石臼漾濕地一樣呈現(xiàn)較好的水質(zhì)處理效果,保證嘉興地區(qū)的飲用水供給。
作者:王寶玲 潘瀟 張榮斌 陳慶華 周春東 沈培鋒 王為東 尹澄清 單位:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心 環(huán)境水質(zhì)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 嘉興市水利投資有限公司 嘉興市水利水電勘察設(shè)計(jì)研究院