高校地表景观水水质现状评价
2013-06-23魏燕芳
王 琼,伍 扬,魏燕芳
(1.华侨大学化工学院,福建泉州362021;2.华侨大学实验室与设备管理处,福建泉州362021)
高校地表景观水水质现状评价
王 琼1,伍 扬2,魏燕芳1
(1.华侨大学化工学院,福建泉州362021;2.华侨大学实验室与设备管理处,福建泉州362021)
以高校典型人工景观湿地及景观水体为研究对象,根据GB3838-2002《地表水环境质量标准》及GB12941-91《景观娱乐用水水质标准》进行单因子水质现状评价。评价结果表明:人工景观湿地水质劣于国家《景观娱乐用水水质标准》C类。从总磷(0.73 mg/L)、氨氮(1.38 mg/L)、叶绿素-a(0.085 mg/L)说明水体属于中-富营养化程度,肉眼可见水体藻类大量繁殖,水体长期呈现深绿色及深棕色,感观较差。景观水体的水质整体较好,可达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类,但不能达到景观娱乐用水水质标准C类。针对这两种功能的景观水体污染现状提出治理建议。
水质现状;评价;富营养化;治理;建议;高校
高校校园景观水域是高校人文、生态绿地景观的重要组成部分。景观水体一般是在自然或人工的条件下构建而成,主要用于校园景观、排水、绿地灌溉。随着人们对生态环境品质要求的不断提高,开展对高校景观水体水质监测及对其进行现状评价,将为今后高校景观湿地的规划建设提供环境生态质量参数。目前,对校园景观水体和湿地等进行水质现状及环境评价的相关报道较少。本文通过对华侨大学厦门校区景观水域湿地的水质现状进行单因子评价,提出校园景观水体的污染原因,为高校景观水体污染及防控和治理提供基础数据和参考。
1 水质现状监测
1.1 水体特征
华侨大学厦门校区位于厦门集美区 (东经118.0769°,北纬24.4584°)。总用地面积132万m2。北靠天马山,南临杏林湾,属亚热带海洋性季风气候,温暖湿润,雨量充沛。年平均温度21.2℃,平均最高温度24.5℃,最低温度18.7℃。
本次水质评价对象是华侨大学厦门校区的人工景观水体 (白鹭湖)和人工景观湿地水体 (内环河)。内环河及白鹭湖是校内重要的人工河道和生态湖,高校景观水体和湿地在调节校区的环境清洁用水、绿化浇灌、中水回用以及生态景观上起着重要作用。其中内环河河水的水源主要有两部分:一部分 (主要)来源是整个校区生活污水和教学实验楼废水,经膜生物反应器系统中水处理后用于校园清洁、环境绿化浇灌后排放到河内的剩余水;另一部分是校区内的雨水。内环河水域面积为9150m2,长约610m,宽15m,平均深度1.17m。总容量约1070550m3。河水流速平缓,河道两岸人工种植多种水生植物,属于典型人工生态湿地景观水体。
内环河溢流到白鹭湖,白鹭湖湖面呈长椭圆状。现场测得的湖长约为1300m,湖宽约为200m,湖深2m,其水域容量约为520000m3,属于典型人工景观水体。
1.2 监测布点及监测时间
根据监测水域周边环境条件和河流断面垂线的布设原则,分别在内环河的源头、中水回用排放口、生活污水排放口及五个横跨桥下的中心点和内环河水尾设置10个采样点。
白鹭湖由于水域整体呈长椭圆形态,根据湖泊、水库监测功能垂线的布设方法,在白鹭湖的进水口、出水口、湖岸、静水区等均匀设置监测垂线,因为湖深≤5m,只需在采样垂线上设置一个上层采样点,共10个。两个水域的采样布点如图1。本次监测时间从2010年3月至2011年6月,平均每周监测2次。
1.3 监测项目及结果
根据监测水域的水源性质及景观功能,采用GB3838-2002《地表水环境质量标准》[1]及GB12941-91《景观娱乐用水水质标准》[2]进行单因子水质评价。结合水体富营养化程度划分及湖泊水库特定项目标准值[3]分别选择了温度、pH、嗅和味、悬浮物 (SS)、色度、浊度、透明度、高锰酸钾指数、化学需氧量(CODCr)、溶解氧(DO)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、叶绿素-a(chl-a)、总磷(TP)、总大肠菌群、细菌总数16个监测项目。监测方法参考文献 [4],监测结果分别见表1(内环河)和表2(白鹭湖)。
表1 内环河水质监测结果
表2 白鹭湖水质监测结果
2 水质现状评价
2.1 对内环河水质的现状评价
根据GB3838-2002《地表水环境质量标准》、GB12941-91《景观娱乐用水水质标准》、《湖泊水库特定项目标准值及水体富营养化程度划分》及《水体富营养化程度划分》进行评价,结果如表3。
表3 内环河水质的现状评价
从表3可以看出,内环河水质基本呈中性至弱碱性范围,水体的色度、浊度、悬浮物都偏高,透明度也较差。这是由于内环河做为校区的景观湿地水体,同时也提供了地表水体的功能,内环河主要水体为中水受纳水体及环境地表雨水径流汇集,由于频繁施工,河床底泥主体含污泥量较大,引起颗粒物较高。
高锰酸钾指数、CODCr、BOD5浓度也超过了Ⅳ类标准,甚至达到劣Ⅴ类,说明水体中的有机污染物含量较高。这是由于内环河的主水源 (中水)水质较差,比较容易引起水体水质恶化,人工湿地的水域整体流动缓慢,人工湿地对有机污染的自净能力有限,而且长时间缺少外部洁净水源的补充。
水体溶解氧监测数据表明水尾 (10#采样点)数据比其他采样点低9~10倍(水尾DO,mg/L≤1.0)。偏低是由于水体中有机污染在水尾汇集并滋生厌氧微生物,大量消耗水中溶解氧,水尾是个静水区,氧的扩散系数很小,致使水体恶化加剧。从总磷、氨氮、叶绿素-a的监测数据可以看出水体属于中-富营养化程度,肉眼可见水体藻类大量繁殖,主要以蓝藻、甲藻为主,水体长期呈现深绿色及深棕色,尤以采样点10#的水尾区水质感观最差。
2.2 对白鹭湖水质的评价
从表4可以看出,校园内的景观水体白鹭湖水体透明度偏低,这可能是因湖岸四周植被不足,因地表径流,部分水土流失导致。水体物理指标如色度、悬浮性固体较低,但水体没有明显的异味。
表4 地表景观水体 (白鹭湖)水质的评价
由于通过内环河溢流进入白鹭湖的水量少,景观水体的交换能力较低,使得水体自净能力较差,BOD5值偏高。高锰酸盐指数较高主要源自有机污染物,污染可能来自内环河河水的溢流进入及湖岸土壤流失带入的有机物污染。
白鹭湖水质整体较内环河好,可达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类,但水体水质还是劣于GB12941-91《景观娱乐用水水质标准》C类。
总之,华侨大学厦门校区具有代表性的两大景观水域—人工景观湿地水体环校河及人工景观水体白鹭湖的水质整体均不容乐观,特别是人工景观湿地内环河的水质基本不能达到国家景观用水水质要求,水体自净能力较差,藻类大量繁殖,水体达到中-富营养化程度。景观水体白鹭湖的水质较内环河略好,主要是受益于自身水源较好,为通过人工湿地处理的溢流水。
3 污染防治及景观改进建议
3.1 对人工景观湿地进行定期清淤
清除底泥并在低层铺设一层碎石及沙层,用于改善水体因长期聚集污泥造成的色度、浊度较大的问题。清理的污泥可作河岸植物花卉肥料,这样不仅对植物的生长有利,同时可以清除吸附于底泥的污染物。
3.2 增大湿地水循环
水体自净能力差是因为内环河水体整体平缓,水流缓慢。为此增大水位落差和湿地的水循环量,为水域提供良好的溶氧环境,可大大提高水体CODCr、BOD5的生物降解能力和自净能力[5]。建议增设一至两个小型人工曝氧景观,在增加水体溶解氧的同时为水域增加景观效果。比如建造景观水车、小型多级阶梯落差水帘,亦可在水尾区建造小型喷水池。
3.3 增加净化水质水生植物的栽培
水生植物在生态水处理中具有重要的功能。首先它能固着岸边的泥土,防止雨水的冲刷。其次,水生植物高低错落,形态各异,有很好的景观装饰效果。最重要的还是水生植物的水质净化作用,不仅能够有效地吸收水体中的氮、磷等元素,起到净化水质、美化环境的作用,例如荷花、水葱等挺水植物能吸收水底泥中氮、磷等营养元素,通过竞争途径抑制同样吸收氮、磷等营养元素的藻类的繁殖;还能阻挡和凝聚水中的悬浮物、高分子有机物,降低水的浑浊度。沉水植物、浮叶植物和漂浮植物也具有类似的功能,而且这种植物治污技术比其他处理方式的成本要低许多。水生植物对氮磷污染物有很强的吸收、分解净化能力,如再力花、黄昌蒲、美人蕉、狐尾藻、水葱、菖蒲、芦苇、灯心草、香蒲、花叶卢竹等可构成一个最佳植物系统,该系统对总氮的去除率可达47%[6],可对内环河的水质净化起到很大的作用。但同时也应控制一些水生生物的生长量,避免过量繁殖带来进一步的环境问题。
3.4 放养水生动物
采用生物控制措施抑制水体富营养化,如浮游动物水蚤类的增加,可以使作为其食料的浮游植物量减少,使整个水体的透明度随之提高,细菌减少,氧气平衡的水深分布状况改善。蓝绿藻不能被浮游动物捕食,可通过放养尼罗罗非鱼和鲢鱼来处理水体中过量增长的蓝藻,或者通过降低水体的pH值来控制这种藻类的生长[7]。
4 结束语
高校景观水环境是高校人文、生态环境的重要组成部分,能满足大学生对校园文化环境的心理要求。对华侨大学厦门新校区地表生态景观湿地和景观水环境进行监测与评价,可为其他高校的校园景观生态规划建设提供参考。
[1]GB3838-2002,地表水环境质量标准[S].
[2]GB12941-91,景观娱乐用水水质标准[S].
[3]董德明,朱利中.环境化学实验 [M].北京:高等教育出版社,2006.
[4]本书编委会.水和废水监测分析方法 (第四版增补版)[M].北京:中国环境科学出版社,2011.
[5]廖颉,刘迎云,陈小明,等.潜流人工湿地处理城市污水氮和有机物的研究[J].水科学与工程技术,2010,(1):33-35.
[6]陈明利,吴晓芙,陈永华,等.景观型人工湿地污水处理系统构建及植物脱氮效果研究[J].环境科学,2010,21(3):6601-665.
[7]林海,周刚.,张彤晴,等.室内水生动物对蓝藻生长的抑制效果[J].江苏农业学报,2009,25(30):685-688.
[8]屠晓翠,蔡妙珍,孙建国,等.大型水生植物对污染水体的净化作用和机理[J].安徽农业科学,2006,34(12):2843-1844,2869.
Assessment of Current Landscape Water Quality in Universities
WANG Qiong1,WU Yang2,WEI Yan-fang1
(1.College of Chemical Engineering,Huaqiao University,Quanzhou Fujian 362021 China)
The typical artificial scenic wetland and the landscape water are studied in the paper.The water quality is assessed by the single factor method against the two standards.One is Surface Water Environmental Quality Standards(GB3838-2002),the other is Water Quality Standards for Landscape and Recreational Water(GB12941-91).The results show that the water quality of the artificial scenic wetland is worse than the Grade C of the latter national standards.The concentrations of total phosphorus,nitrogen ammonia and chlorophyll-a are respectively 0.73 mg/L,1.38 mg/L and 0.085 mg/L,so the water is medium-highly entrophicated.The growth of the algae is observed with naked eyes,and the water color is deep green or deep brown for a long time.It takes on an unpleasant look.Generally said,the water quality of the landscape water is relatively good,reaching Grade IV of the GB3838-2002 standards but failing to reach the Grade C of the GB12941-91 standards.This paper also proposes how to treat the two kinds of water body.
current water quality;assessment;entrophication;treatment;suggestion;university
X824
:A
:1673-9655(2013)02-0092-05
2012-09-21
2011年华侨大学校级教改项目(66660905),厦门市科技计划项目(350Z20110008)。
王琼 (1960-),女,高级实验师,主要从事环境监测教学实验。