X地區庫塘濕地水體理化性質分析

摘要""為探究X地區庫塘濕地水質質量，對小型庫塘樣本水質進行氧化還原電位（ORP）、化學需氧量（COD）和總磷（TP）等理化因子特征及相關性分析，并對其水質進行了評價。理化因子特征分析表明，高錳酸鹽指數（COD_Mn）值總體偏高；個別樣點的COD值較高，出現水體富營養化；大多數樣點的總氮（TN）濃度超出國家Ⅴ類水標準；幾乎不存在氨氮和磷污染問題。相關性分析表明，庫塘水體的ORP與TP、COD_Mn呈顯著負相關（Plt;0.05）；濁度與pH呈極顯著負相關（Plt;0.01），與COD、氨氮（NH⁺₄-N）呈極顯著正相關（Plt;0.01）；溶解氧（DO）與TN呈極顯著負相關（Plt;0.01）；pH與COD、NH⁺₄-N呈極顯著負相關（Plt;0.01），與TP呈顯著負相關（Plt;0.05）；COD與-N、TP、COD_Mn呈極顯著正相關（Plt;0.01），TP與COD_Mn呈極顯著正相關（Plt;0.01）。單指數評價結果表明，庫塘樣本水質在COD方面均達到Ⅲ類及以上標準，NH⁺₄-N和TP達到了Ⅱ類及以上標準，TN達到了Ⅴ類及以上標準，COD_Mn達到了Ⅳ類及以上標準。綜合評價結果顯示，PM水源涵養地、DY湖和PY湖的水質為Ⅳ類，TX湖為Ⅴ類，F湖則達到了Ⅲ類。研究結果可為X地區小型庫塘水體管理提供參考。

關鍵詞""濕地水體；水質；物理因子；化學因子；指數評價法

中圖分類號""X824 """"""文獻標識碼""A """"""文章編號""1007-7731（2025）04-0080-06

DOI號""10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.04.017

Analysis of the physical and chemical properties of the reservoir and pond wetland in X region

ZHANG Jiayang "nbsp;"CHEN Lili """CHU Lili

（School of Biological Engineering， Xinxiang University， Xinxiang 453003， China）

Abstract "To investigate the water quality of the reservoir and pond wetlands in the X region， the physicochemical characteristics of water samples from small reservoirs and ponds， such as oxidation-reduction potential （ORP）， chemical oxygen demand （COD）， and total phosphorus （TP） were analyzed， along with their correlations， and the water quality was evaluated. The analysis of physicochemical characteristics showed that the permanganate index （COD_Mn） values were generally high; some samples had high COD values， indicating eutrophication; the total nitrogen （TN） concentration in most samples exceeded the national Class V water standard; there were almost no issues with ammonia nitrogen and phosphorus pollution. The correlation analysis indicated that the ORP of the reservoir and pond water was significantly negatively correlated with TP and COD_Mn"（Plt;0.05）; turbidity was highly significantly negatively correlated with pH （Plt;0.01） and highly significantly positively correlated with COD and ammonia nitrogen （NH⁺₄-N） （Plt;0.01）; dissolved oxygen （DO） was highly significantly negatively correlated with TN （Plt;0.01）; pH was highly significantly negatively correlated with COD and NH⁺₄-N"（Plt;0.01） and significantly negatively correlated with TP （Plt;0.05）; COD was highly significantly positively correlated with -N， TP， and COD_Mn"（Plt;0.01）， and TP was highly significantly positively correlated with COD_Mn"（Plt;0.01）. The single-index evaluation results showed that the water quality of the reservoir and pond samples met or exceeded class Ⅲ standards for COD， class Ⅱ or above standards for NH⁺₄-N"and TP， class Ⅴ or above standards for TN， class IV or above standards for COD_Mn. The comprehensive evaluation results showed that the water quality of the PM water source conservation area， DY Lake， and PY Lake was class Ⅳ， TX Lake was class Ⅴ， and F Lake reached class Ⅲ. The research results can provide a reference for the management of small reservoir and pond water bodies in the X region.

Keywords "wetland water bodies; water quality; physical factors; chemical factors; index evaluation method

濕地作為自然與人工相結合的生態系統，不僅具有調節氣候、蓄洪防旱和凈化水質等多重生態服務功能，還是生物多樣性保護的重要區域^[1]。然而，隨著人類活動的不斷加劇，濕地生態系統面臨較大壓力，其水體理化性質的改變直接影響濕地生態系統的健康與穩定^[2]。工業廢水排放、農業面源污染、生活污水未經處理直接排放等，都是導致濕地水質惡化的主要原因^[3]。針對上述問題，相關學者開展了大量研究，探討了不同污染源對水質的影響機制，以及如何通過生態修復、污染控制等措施改善水質^[4-6]。研究表明，水體理化性質如溶解氧（DO）、pH、氧化還原電位（ORP）、濁度、化學需氧量（COD）和氮磷含量等是衡量水質狀況的重要指標，對于評估水體污染程度、制定污染控制策略具有重要意義^[7-9]。此外，土地利用方式的變化、景觀格局的調整以及季節更替等因素也被認為是影響水體理化性質的重要因素^[10-12]。

本研究選取了X地區具有代表性的PM水源涵養地、DY湖、PY湖、TX湖和F湖等庫塘，通過野外采樣與實驗室分析相結合的方式，測定庫塘樣本水體的DO、pH和ORP等物理因子和COD、氨氮（NH⁺₄-N）和總磷（TP）等化學因子，旨在揭示該地區庫塘濕地水體的理化性質特征、各因子間的相關性，評估其水質狀況。研究結果為該地濕地生態保護、水資源管理以及污染控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區基本情況

本研究以X地區具有代表性的小型庫塘（PM水源涵養地、DY湖和PY湖等）水質為調查對象。該地屬暖溫帶大陸性季風氣候，光照充足，雨熱同步，四季分明。

1.2 樣品采集

于2023年3月進行庫塘水樣采集。采集過程嚴格遵守HJ 494—2009《水質"采樣技術指導》標準中相關監測技術規范。采樣器及水樣容器均經過嚴格清洗，并按照項目要求定點、定項使用。采樣人員詳細填寫采樣記錄單，對樣品及采集信息進行全面描述，并確保樣品標簽清晰無誤。

1.3 水質測定指標與方法

采用電極檢測法測定物理因子指標ORP、濁度、DO及pH；COD依據HJ 828—2017《水質"化學需氧量的測定重鉻酸鉀鹽法》標準進行測定；NH⁺₄-N依據HJ 535—2009《水質"氨氮的測定"納氏試劑分光光度法》標準進行測定；TP依據GB 11893—89《水質"總磷的測定"鉬酸銨分光光度法》標準進行測定；總氮（TN）依據HJ 636—2012《水質"總氮的測定"堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》標準進行測定；高錳酸鹽指數（COD_Mn）依據GB 11892—89《水質"高錳酸鹽指數的測定》標準進行測定。

1.4 水質評價

在湖泊、水庫的水質評價中，監測指數評價法被廣泛采用，主要包括單指數評價法和綜合指數評價法^[13-14]。

單指數評價法通過分別檢測各類單項指標，并與GB 3838－2002《地表水環境質量標準》（表2）進行對比，分析各類指標的超標情況，選取超標最嚴重的指標作為水質評價結果。計算如式（1）～（2）。

Ｓ＝C_i／C_si（1）

P_i"＝S_i－１（2）

式中，S_i為評價因子在取樣點的標準指數；C_i為評價因子在取樣點的實測值，mg/L；C_si為評價因子的標準值，mg/L；P_i為評價因子的超標倍數。當P_i"lt; 1時，表明該評價因子滿足選定的水質標準；當P_i"gt; 1時，表明該評價因子超出選定的水質標準，不滿足使用要求。

綜合指數評價法是對整體水質進行定量描述，從總體上反映水體污染的性質和程度。算術平均法作為較簡單的一種綜合指數法，其實質是各項評價因子的污染分指數加和算術平均值，計算如式（3）。

式中，I_j表示斷面項評價因子的綜合指數值；C_i表示評價因子的實測值，mg/L；C_si為評價因子的評價標準值，mg/L；m為選取評價因子的項數。根據算術平均法得到的水質污染分級標準如表3所示。

1.5 數據分析

采用SPSS 15.0軟件進行雙變量相關性分析，以檢驗各個水質因子之間的相關性是否具有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 水體物理因子特征

ORP是衡量溶液中氧化還原性質的指標，其值越高表明氧化性越強。如表4所示，各采樣點的ORP值波動較小，其中T3與T5的ORP值最高，而T8最低。統計分析結果顯示，各采樣點之間的ORP差異無統計學意義（Pgt;0.05）。

水的濁度受懸浮物含量及其大小、形狀和折射率等因素的影響。T7的濁度最高，達126.90 NTU，而T1的濁度最低，為3.93 NTU，較T7低96.90％。T7和T8樣點的濁度與其他樣點相比差異具有統計學意義（Plt;0.05），其他采樣點的水質濁度較為接近，在3.93～7.37 NTU，且采樣點之間的差異無統計學意義（Pgt;0.05）。DO和pH的變化幅度較小，各樣點水體間差異無統計學意義（Pgt;0.05）。

2.2 水體化學因子特征

COD是衡量水體中有機物污染程度的重要指標之一。如表5所示，T8的COD值最高，為20 mg/L；而T6的COD值最低，較T8低90.00％。統計分析顯示，T1、T2、T4和T5，T3和T6，T7和T8，T9和T10之間的COD值差異無統計學意義（Pgt;0.05）；其他樣點間差異具有統計學意義（Plt;0.05）。

高濃度的NH⁺₄-N會導致水質富營養化，對水生態系統造成不利影響。T7的NH⁺₄-N含量最高，T10的含量最低，較T7低62.07％。T1、T3、T4、T5和T6，T1和T9，T2和T9，T4、T5、T6和T10的氨氮含量差異無統計學意義（Pgt;0.05）；其他樣點間的氨氮含量存在差異（Plt;0.05）。

天然水體中TP含量通常較低，而人類活動等可能會導致其含量增加。T1、T2、T3、T4、T5和T6的TP含量為0.01 mg/L，T7、T8、T9和T10的TP含量為0.02 mg/L。T1～T6與T7～T10二者的TP含量存在顯著差異（Plt;0.05）。

TN是指水中可溶性及可過濾性固體中的含氮物質總量，包括硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、無機銨鹽和溶解態氨等。T8的TN含量最高，為4.65 mg/L；T7的含量最低，為0.98 mg/L，較T8低78.92％。T7和T9與其他樣點間的TN含量差異具有統計學意義（Plt;0.05）。

COD_Mn是評估水體有機物污染的重要指標。T8的COD_Mn最大，為6.01 mg/L；T6的最小，為3.31 mg/L，較T8低44.93％。T1與T8、T9之間的COD_Mn差異具有統計學意義（Plt;0.05），與其他水庫之間的差異無統計學意義（Pgt;0.05）。

2.3 指標相關性

由表6可知，ORP與TP、COD_Mn呈顯著負相關（Plt;0.05）；濁度與pH呈極顯著負相關（Plt;0.01），與COD、NH⁺₄-N呈極顯著正相關（Plt;0.01）；DO與TN呈極顯著負相關（Plt;0.01）；"pH與COD、NH⁺₄-N呈極顯著負相關（Plt;0.01），與TP呈顯著負相關（Plt;0.05）；COD與NH⁺₄-N、TP、COD_Mn呈極顯著正相關（Plt;0.01）；TP與COD_Mn呈極顯著正相關（Plt;0.01）。

2.4 水質評價

水質單指數評價結果如表7所示，就COD_Mn而言，T8水質達到Ⅳ類水標準，其他庫塘均達到Ⅱ類或Ⅲ類水標準；就COD而言，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T9和T10水質達到Ⅰ類水標準，T7和T8達到Ⅲ類水標準；就NH⁺₄-N而言，T1、T3、T4、T5、T6和T10水質達到Ⅰ類水標準，T2、T7、T8和T9水質達到Ⅱ類水標準；就TN而言，T7、T9達到Ⅳ類及以上水質標準，T10達到Ⅴ類標準，T1、T2、T3、T4、T5、T6和T8達到Ⅴ類水質標準；就TP而言，T1、T2、T3、T4、T5和T6達到Ⅰ類水質標準，T7、T8、T9和T10達到Ⅱ類水質標準。

綜合評價分析結果表明（表8），T10達到Ⅲ類水質標準，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8達到Ⅳ類水質標準，T9達到Ⅴ類水質標準。

3 結論與討論

本研究分析了庫塘濕地10處樣本水質的理化因子特征，結果表明COD_Mn值總體偏高；個別區域的COD值較高，出現水體富營養化；大多數樣點的TN濃度超出國家Ⅴ類水標準；幾乎不存在氨氮和磷污染問題。水體指標相關性分析表明，ORP與TP、COD_Mn呈顯著負相關（Plt;0.05）；濁度與pH呈極顯著負相關（Plt;0.01），與COD、NH⁺₄-N呈極顯著正相關（Plt;0.01）；DO與TN呈極顯著負相關（Plt;0.01）；"pH與COD、NH⁺₄-N呈極顯著負相關（Plt;0.01），與TP呈顯著負相關（Plt;0.05）；COD與NH⁺₄-N、TP、COD_Mn呈極顯著正相關（Plt;0.01）；TP與COD_Mn呈極顯著正相關（Plt;0.01）。庫塘樣本水質單指數評價結果表明，就COD_Mn而言，采樣點的水質狀況欠佳。COD的評估結果顯示，DY湖與PY湖采樣點水體污染問題較為突出，出現較為嚴重的水體富營養化現象。這一現象可能與兩湖周邊密布農田、人口高度集中以及農業、旅游業等活動的快速發展密切相關，在一定程度上加劇了水體的污染^[15]。在NH⁺₄-N方面，采樣點水質普遍達到了Ⅰ類或Ⅱ類水標準；而就TN而言，有8個樣點的TN濃度為國家Ⅴ類水標準，其他2個樣點分別達到Ⅲ類或Ⅴ類標準，這表明采樣區域面臨較為嚴重的水污染挑戰。這一發現與梅涵一等^[16]的研究結果相吻合，在污染嚴重的水體中，總氮濃度往往遠超國家標準。TP的評價結果表明，采樣點水質達到Ⅰ類或Ⅱ類水標準，表明采樣區域內庫塘水體中的總磷含量相對較低^[17]。盡管如此，鑒于TP是水體富營養化的主要驅動因子之一，其潛在影響仍不容忽視。

庫塘樣本水質的綜合指標分析表明，PM水源涵養地、DY湖和PY湖的水質為Ⅳ類，TX湖為Ⅴ類，F湖則達到了Ⅲ類，整體水質相對較好。其中PM水源涵養地的水質達到Ⅳ類，水質較好，這可能得益于其位于太行山余脈的地理位置，以及作為水源涵養區的特殊功能。這一發現不僅凸顯了地理位置與生態功能對水質保護的積極影響，也為未來水質管理提供了有益參考。

綜上，本研究探究了X地區10處具有代表性的庫塘濕地水質質量，對小型庫塘樣本水質進行氧化還原電位（ORP）、化學需氧量（COD）和總磷（TP）等理化因子特征、相關性分析，并對其水質進行了評價。綜合指標分析表明，PM水源涵養地、DY湖和PY湖的水質為Ⅳ類，TX湖為Ⅴ類，F湖達到了Ⅲ類，整體水質相對較好。本研究為X地區小型庫塘水體管理提供了參考。

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（責任編輯：何""艷）