杭州西溪湿地水质评价及变化趋势分析

李　波，王蕴赟，施丽莉，应佳薇，卢　宁，叶旭红（杭州市环境监测中心站，浙江　杭州　310007）

杭州西溪湿地水质评价及变化趋势分析

李波，王蕴赟，施丽莉，应佳薇，卢宁，叶旭红
（杭州市环境监测中心站，浙江杭州310007）

根据西溪湿地2011～2015年8个断面的监测数据，采用综合水质标识指数法进行评价，结果表明：总氮是影响西溪湿地水质的主要污染物，各断面在2011～2015年间均达到水功能区目标要求，水质变化范围为Ⅱ～Ⅳ类，2015年，各断面水质稳定在Ⅲ类；应用Spearman秩相关系数法对各断面2011～2015年间的水质变化趋势进行研究，结果表明西溪湿地水质保持稳定。

西溪湿地；水质评价；变化趋势；综合水质标识指数法

湿地是一类既不同于水体，又不同于陆地的特殊过渡类型生态系统，为水生、陆生生态系统界面相互延伸扩展的重叠空间区域，被誉为“地球之肾”、“生命的摇篮”、“文明的发源地”和“物种的基因库”［1］。近年来，随着经济社会快速发展和城市化进程的不断加快，我国的湿地正面临着区域生态环境破坏、水体功能丧失等多种问题，从而制约了湿地的进一步保护、开发利用［2］，因此，科学监测和评价湿地水质状况，分析变化趋势，对湿地生态系统的保护具有十分重大的意义。

西溪国家湿地公园位于杭州市区西部，距西湖不到5 km，现存面积10.08 km2，是目前国内唯一集城市湿地、农耕湿地、文化湿地为一体的国家湿地公园。西溪湿地属于运河水系的运西片，处于低山丘陵与平原的过渡地带，为保护西溪湿地，杭州市实施西溪湿地综合保护工程，在实施区域水源污染监测的基础上，从疏浚、截污、配水、生物治理四方面入手，改善西溪湿地水体环境和水体质量。本研究对西溪湿地2011～2015年水质监测数据及变化趋势进行分析评价，以期为西溪湿地的保护和开发提供技术依据。

1　材料与方法

1.1监测数据来源

西溪湿地上承山区性河流沿山河西段上游闲林港的部分山水和上埠河、东穆坞溪以及北高峰、龙门山北麓之水；下泄主要经余杭塘河、沿山河汇入京杭运河。区域内主要南北向的河道有五常港、蒋村港、紫金港等，东西向的主要有沿山河、严家港、余杭塘河等。西溪湿地现有8个水质监测断面，分别为百家楼、河渚街、蒋村港、蒋村集市、秋水庵、深潭口、水贸市场、沿山河，水环境功能区要求均为Ⅳ类。各断面的2011～2015年水质监测数据来源于杭州市环境监测中心站的常规监测数据。水质评价和趋势分析数据选定溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、总磷、总氮共6项指标的年均值。

1.2水质评价方法

本研究应用综合水质标识指数法对西溪湿地8个断面水质进行综合评价，综合水质标识指数法由徐祖信［3］等提出和建立，并基于单因子水质标识指数法发展而来，既能对水质类别进行定性评价，又能对同一类别水的水质进行定量比较。

单因子水质标识指数Pi表示为：

式中，X1为第i项水质指标的水质类别，数字越大，表示监测指标的水质污染越严重；X2为监测数据在X1类水质标准下限值与上限值变化区间中所处的位置，数字越大，表示在同一类别的水质中监测指标的污染越严重；X3为水质类别与水体功能区目标值的比较结果，如果水质类别好于或达到功能区类别，则X3值为0，如果水质类别差于功能区类别，则X3大于0，值越大说明污染越严重。

综合水质标识指数由单因子水质标识指数总和的平均值、代表水质类别与功能区划设定类别比较结果、参加整体水质评价的指标中劣于功能区标准的水质指标个数组成［4］，表示为：

1.3趋势分析方法

本研究使用Spearman秩相关系数法分析水质变化趋势。Spearman秩相关系数法是中国环境监测总站推荐的水质多时段变化趋势和程度分析的方法［5］。给出时间周期Y1…YN，和它们的相应值X（即年均值C1…CN），从大到小排列好，统计检验用的秩相关系数按下式计算：

式中：di为变量Xi与Yi的差值；Xi为周期I到周期N按浓度值从小到大排列的序号；Yi为按时间排列的序号。

将秩相关系数Υs的绝对值同Spearman秩相关系数统计表中的临界值Wp进行比较。当Υs＞Wp则表明变化趋势有显著意义：如果Υs是负值，则表明在评价时段内有关统计量指标变化呈下降趋势或好转趋势；如果Υs为正值，则表明在评价时段内有关统计量指标变化呈上升趋势或加重趋势；当Υs≤Wp则表明变化趋势没有显著意义：说明在评价时段内水质变化稳定或平稳。

2　结果与分析

2.1西溪湿地单因子水质标识指数评价结果

对西溪湿地在2011～2015年各断面水质用单因子水质标识指数进行评价，结果如表1所示。结果表明，5年间各断面参与水质评价的6项指标中，总氮除外的5项指标均达到Ⅳ类水质目标要求，总氮的标识指数变化范围是5.94～6.36，各断面2011～2015年的总氮单因子评价均为劣Ⅴ类；溶解氧的变化范围为2.80～4.50，各断面水质单因子评价为Ⅱ～Ⅳ类；高锰酸盐指数的变化范围为2.10～2.70，各断面水质单因子评价为Ⅱ类；五日生化需氧量的变化范围为1.40～4.00，各断面水质单因子评价为Ⅰ～Ⅳ类；氨氮的变化范围为2.20～3.50，各断面水质单因子评价为Ⅱ～Ⅲ类；总磷的变化范围为2.40～3.00，各断面水质单因子评价为Ⅱ～Ⅲ类。

表1　2011～2015年西溪湿地各断面单因子水质标识指数Table 1 Single factor water quality identification index of Xixi Wetland from 2011 to 2015

监测断面　年度　溶解氧高锰酸盐指数五日生化需氧量氨氮　总磷　总氮秋水庵2011　3.50　2.30　1.90　2.90　2.50　6.72 2012　4.20　2.30　1.60　2.20　2.60　5.62 2013　3.10　2.10　1.40　2.40　2.70　5.92 2014　3.30　2.30　1.70　2.50　2.60　5.92 2015　4.10　2.20　1.80　2.50　2.50　6.01深潭口2011　3.50　2.30　1.80　2.60　2.40　6.62 2012　4.50　2.20　1.40　2.20　2.40　4.92 2013　3.20　2.10　1.50　2.60　2.90　6.12 2014　3.40　2.10　1.60　2.50　2.70　6.01 2015　4.20　2.30　2.00　3.00　3.00　6.32水贸市场2011　3.70　2.30　1.80　3.00　2.50　6.42 2012　4.40　2.10　1.60　2.60　2.50　5.32 2013　3.40　2.20　1.60　3.00　2.90　6.01 2014　3.00　2.20　1.60　2.80　2.50　6.01 2015　3.90　2.10　1.60　2.50　2.60　6.12沿山河2011　4.10　2.50　4.00　3.50　3.20　6.82 2012　2.90　2.70　3.00　2.60　3.20　6.22 2013　2.90　2.10　1.70　2.90　3.40　6.12 2014　2.80　2.50　1.70　3.30　3.10　6.52 2015　3.50　2.10　1.60　2.40　2.60　6.12

2.2西溪湿地综合水质标识指数评价结果

对西溪湿地在2011～2015年各断面水质用综合水质标识指数进行评价，结果如表2所示。结果表明，各断面在2011～2015年间，均达到水功能区目标要求，水质变化范围在Ⅱ～Ⅳ类，2015年，各断面的综合水质标识指数稳定在Ⅲ类。

表2　2011～2015年西溪湿地各断面综合水质标识指数Table 2 Comprehensive water quality identification index of Xixi Wetland from 2011 to 2015

2.3西溪湿地水质变化趋势分析

对西溪湿地在2011～2015年各断面的综合水质标识指数进行Spearman秩相关分析，由于2011年河渚街和蒋村集市断面未开展监测，不满足至少5个时间序列数据的要求，故无法进行趋势分析。结果显示，其余6个断面的水质综合污染指数Υs的绝对值均小于Wp0.05（0.9），表明西溪湿地2011～2015年间水质保持稳定。

表3　西溪湿地各断面秩相关系数Table 3 The rank correlation coefficient of Xixi Wetland

3　结论

根据单因子水质标识指数评价结果显示，2011～2015年总氮是影响西溪湿地水质的主要污染物，而溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、总磷等指标已符合Ⅳ类水环境功能目标。综合水质标识指数评价结果显示，各断面在2011～2015年间均达到水功能区目标要求，水质变化范围为Ⅱ～Ⅳ类，2015年，各断面水质稳定在Ⅲ类；Speraman秩相关分析显示，西溪湿地2011～2015年间水质保持稳定，表明杭州市自2003年实施的西溪湿地综合保护工程，对水质的改善和保持起到了良好的效果，而继续改善西溪湿地水体环境和水体质量，底泥疏浚、植被修复、控制总氮排放是下一步工作的关键。

［1］杨永兴.国际湿地科学研究的主要特点、进展与展望［J］.地理科学进展，2002，21（2）：111-120.

［2］张永泽，王烜.自然湿地生态恢复研究综述［J］.生态学报，2001，21（2）：309-314.

［3］徐祖信.我国河流综合水质标识指数评价方法研究［J］.同济大学学报：自然科学版，2005，33（4）：482-488.

［4］徐祖信.我国河流单因子水质标识指数评价方法研究［J］.同济大学学报：自然科学版，2005，33（3）：321-325.

［5］万黎，毛炳启．Spearman秩相关系数的批量计算［J］．环境保护科学，2008，34（5）：53-55．

Water Quality Assessment and Variation Trend Analysis in Xixi Wetland of Hangzhou

LI Bo，WANG Yun-yun，SHI Li-li，YING Jia-wei，LU Ning，YE Xu-hong
（Hangzhou Environmental Monitoring Center，Hangzhou，Zhejiang 310007，China）

Based on water quality monitoring results of Xixi Wetland during 2011～2015，the environment situation of 8 sections was evaluated with comprehensive identification index of water quality．The results showed that the main pollutant was total nitrogen in Xixi Wetland，all the water quality of 8 sections can meet standard during 2011～2015，the water quality scaling values range fromⅡtoⅣ，all the water quality of 8 sections were classⅢin 2015．The Spearman rank correlation coefficient method was applied to analyse the water quality variation trend of 8 sections during 2011～2015，the result showed that the water quality of Xixi Wetland remains stable．

Xixi wetland；water quality assessment；variation trend；comprehensive water quality identification index

1006-4184（2016）8-0051-04

2016-07-07

李波（1985-），男，工程师，主要从事环境监测与分析工作。E-mail：16540099@qq.com。