不同連通類型對會仙濕地水質影響分析及評價

韋春伊，徐保利,*，馬惠娟，代俊峰，方榮杰,，徐覺明，鄒傳林

(1．桂林理工大學環境科學與工程學院，廣西 桂林 541004；2．廣西環境污染控制理論與技術重點實驗室，廣西 桂林 541004；3．桂林理工大學巖溶地區水污染控制與用水安全保障協同創新中心，廣西 桂林 541004；4.恭城瑤族自治縣科技開發和情報研究所，廣西 恭城 542500)

濕地作為三大生態系統之一，被稱為“地球之腎”，是重要的天然蓄水庫和物種基因庫，具有涵養水源、補充地下水、調節氣候和凈化水質等水文功能[1]。作為典型的巖溶濕地，會仙濕地為漓江流域中游提供了生態緩沖區和后備區，但是不合理的人類活動導致諸多生態環境問題[2]。近幾十年來，隨著農業種植、養殖的發展，會仙濕地來水量減少，耗水和污染物增加，濕地面積由42 km2縮減至15 km2，常年存水面積不足6 km2，大量濕地被圍墾為魚塘、農田、果園，濕地生態功能減弱，水體環境容量顯著降低，出現了不同程度的污染[3]。現有研究顯示，會仙濕地地表水體水質為Ⅴ類和劣Ⅴ類，主要超標污染物是總磷，特別是匯入會仙濕地核心區睦洞湖的睦洞河和古桂柳運河，水質較差，而且不同流域尺度河流氮磷季節變化受到水文條件的影響[4-6]。

在農田、村莊、魚塘等人類景觀的分隔下，會仙濕地生境破碎，形成多種水文連通、半連通甚至孤立的濕地。水文連通是濕地生態過程主要的非生物驅動因子，完整的水文連通能夠促進營養物質及能量的循環[7]。陳世峰[8]研究表明水系連通工程加強了博斯騰湖水體交換和更新能力，對改善水質有重要作用；韓漢[9]在洞庭湖濕地的研究發現，水文連通度主要影響水體透明度、水深、總磷等環境因子。夏軍等[10]認為維持水系連通可以明顯地改善濕地生態環境，但原本水質好的河流和水質相對較差河流連通后會降低原來河流的水質。由此可見，濕地連通對水環境的影響機理較為復雜。在會仙濕地整體出現面積萎縮、功能退化的背景下，不同連通類型的濕地水環境質量狀況如何變化仍不清楚。

因此，本文以會仙河濱濕地、河道相連水塘濕地、孤立水塘濕地為研究對象，分析不同時期3種連通類型濕地水體污染特征，并開展水質評價，以加深對會仙濕地水環境狀況的認識，為濕地保護和修復提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

會仙濕地橫跨桂林市臨桂縣會仙鎮、四塘鎮和雁山區東部(110°08′15″～110°18′00″E，25°01′30″～25°11′15″N)，屬亞熱帶季風氣候區，年均氣溫在16.5～20.5℃，年均降雨量1 890.4 mm。會仙濕地屬珠江水系一級支流漓江(桂江)流域與柳江流域(洛清江)的分水嶺地帶，主要水體有分水塘、古桂柳運河及睦洞湖等，生態功能豐富[11]。

1.2 監測點布設及水樣分析

選取會仙濕地連通的河濱濕地(HB)、河道相連水塘濕地(XL)以及孤立水塘濕地(GL)為研究對象，3種類型濕地均布設4個采樣點(圖1)，分別于2021年6月(豐水期)、2021年10月(枯水期01)和2021年12月(枯水期02)采集水樣，采樣點信息見表1。

圖1 會仙濕地不同連通類型采樣點分布

表1 會仙濕地不同連通類型采樣點信息

1.3 水環境質量評價方法

采用單因子評價法判別污染指標和超標倍數，依據《地表水環境質量標準》評價水質等級[12]，然后采用綜合污染指數法評價水質等級(表2)，并以污染分擔率表征各污染物貢獻[13]，最后采用對數型冪函數普適指數公式評價水體富營養化等級[14](表3)。

表2 綜合污染指數分級標準

表3 水體富營養化評價等級

2 結果與分析

2.1 不同連通類型濕地水質變化特征

2.1.1濕地水質物理指標變化

監測期間濕地pH在6.69～9.40，除枯水期02孤立水塘濕地02的水質呈弱酸性外，其余時期各點水質均呈弱堿性。監測期水溫在12.72～34.82℃，與氣溫變化一致，電導率在177.238～519.410 μs/cm，平均電導率323.385 μs/cm。

會仙濕地DO濃度在2.05～15.9 mg/L，其中河道相連水塘濕地DO濃度最高，河濱濕地DO濃度最低，特別是豐水期河道相連水塘濕地DO濃度顯著高于其他類型濕地(圖2)。河道相連水塘濕地水體中有水葫蘆、大薸等水生植物，在光合作用下DO濃度增加；而河濱濕地雖有大量水生植物進行光合作用，但受養殖尾水污染，未礦化分解的有機質增加[15]，微生物活動活躍，增大濕地耗氧量，因而河濱濕地的DO濃度偏低。

表4 濕地水質物理指標

a)豐水期

2.1.2不同類型濕地污染狀況

2.1.2.1不同類型濕地氮素污染分析

d)豐水期硝氮

2.1.2.2不同濕地類型總磷污染分析

會仙濕地TP濃度在0.04～0.29 mg/L，河道相連水塘的TP濃度高于其他2種類型濕地，其原因可能是河道相連水塘濕地水面水生植物覆蓋率較高(85%)，生長空間受到限制時，水生植物吸附的氮磷量降低且會出現死亡現象，沉入水體釋放氮磷，造成二次污染[20]。監測期間孤立水塘濕地間總磷濃度波動幅度顯著高于其余濕地，河濱濕地間總磷濃度波動幅度最小(圖4)，這是由于河濱濕地連通性較好，有助于水體流動，不同點位水體相互摻混降低了總磷濃度波動幅度，而孤立水塘濕地連通性差，來水主要為稻田排水，不同點位水塘的稻田排水TP濃度差異較大，導致受納排水的孤立水塘TP濃度波動幅度升高。

a)豐水期

2.1.2.3不同濕地類型化學需氧量分析

會仙濕地CODCr濃度在6.19～120.28 mg/L，其中孤立水塘濕地CODCr平均濃度最高，而河道相連水塘濕地CODCr平均濃度最低(圖5)。孤立水塘濕地連通性極差，雖然污染來源較少，但其水循環、水體凈化能力弱，污染物逐漸累積，使CODCr平均濃度大于其它濕地；而河濱濕地較河道相連水塘連通性強，受水產養殖尾水污染嚴重，CODCr平均濃度大于河道相連水塘。

a)豐水期

2.2 會仙濕地水環境質量評價

單因子評價結果顯示，會仙不同連通類型濕地水體皆為劣Ⅴ水質，主要超標因子為TN和CODCr(表5)。與III類水標準值相比，河濱濕地TN超標倍數最大(1.37倍)、孤立水塘濕地次之(1.00倍)；孤立水塘濕地CODCr超標倍數最大(1.06倍)，河濱濕地次之(0.83倍)，河道相連水塘濕地TN和CODCr超標倍數均最小。

表5 不同連通類型各時期單因子水質評價結果

綜合污染指數法評價結果顯示，河濱濕地、河道相連水塘濕地、孤立水塘濕地均為重度污染，河道相連水塘濕地的水質略優于河濱濕地和孤立水塘濕地(表6)。除孤立水塘濕地01、04點和河道相連水塘濕地01、04點為中度污染，其余各點均為重度污染。

表6 不同連通類型各時期綜合污染指數評價結果

河濱濕地、河道相連水塘濕地污染物分擔率均為TN污染最高，CODCr次之，且河道相連水塘TN、CODCr分擔率略低于河濱濕地(表7)，說明雖然這兩個水質指標分別是兩類濕地的第一和第二污染物，但河道相連水塘濕地其他污染物的貢獻率略高。孤立水塘濕地CODCr分擔率污染最高，TN次之，這可能是由于孤立水塘靠近農田與村落，受農田排水與生活污水排放，且孤立水塘連通性弱，常年積累導致CODCr污染加重。

表7 不同類型濕地水質指標分擔率 %

會仙各時期不同類型濕地營養狀態綜合指數(EI)均值都大于40，均處于富營養化狀態，其中河濱濕地富營養化程度最嚴重，孤立水塘濕地富營養化程度相對較輕(圖6)。會仙濕地周邊水體受農業種植、魚塘尾水、人類活動等影響，導致氮素濃度較高，連通性強有助于周邊氮素濃度較高水體進入河濱濕地，從而使水體氮素含量增加，因此隨連通性的增強富營養化程度逐漸加重。

a)豐水期

3 結論

b)水質評價結果表明，會仙不同連通類型濕地水質皆處于劣Ⅴ類，主要污染因子是TN和CODCr。受到周邊污染物的影響，不同連通類型濕地水質均處于富營養化狀態，且富營養化程度隨連通性增強而逐漸加重。

c)由于人類活動的增加，會仙濕地受到生活污水、養殖尾水、農田排水等污染源的影響較大，雖然水文連通能夠改善水動力條件，但應在考慮濕地水環境容量的基礎上，合理控制進入濕地的污染物，特別是控制主要超標因子TN和CODCr，防止污染物沿著連通路徑污染濕地水環境，為下一步會仙濕地的水質改善提供指導。