南沙濕地公園水化學(xué)特征及其時間變化研究

陳洲 李軍 甘興花

摘要：水資源是人類賴以生存和發(fā)展的基本保障，流域水化學(xué)研究可以反映流域的水體化學(xué)組成成分、地質(zhì)巖性、大氣降水、氣候以及人類活動等重要因素對流域的影響。隨著人類社會經(jīng)濟的逐步發(fā)展，水質(zhì)受到各種自然和人為因素的交互作用，尤其人為因素的影響越來越強烈。南沙濕地公園的水質(zhì)調(diào)查表明，總?cè)芙夤腆w（TDS）含量都大于525ppm-812ppm之間，從pH值來看，濕地公園的水質(zhì)呈現(xiàn)出偏堿性的特征，最低的pH值都是7.90。從電導(dǎo)率來看，南沙濕地公園水質(zhì)電導(dǎo)率較高，數(shù)值從1556——2215之間其水質(zhì)已被氧化。溶解氧的差距比較大。鹽度都在1ppt以下，均屬于正常范圍。南沙濕地公園水體透明度較差，結(jié)果顯示都較為渾濁，透明度不到1米。流速較穩(wěn)定并且平穩(wěn)，這與南沙濕地公園處于珠江口的平原地形有關(guān)。由于處于夏季，所以整個南沙濕地公園在測試期間觀測到水量都較大，水位較高。

關(guān)鍵詞：水資源;南沙濕地公園;水化學(xué)特征;水體水質(zhì);季節(jié)變化

中圖分類號：TB文獻標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.02.097

1引言

水資源是人類賴以生存和發(fā)展的基本保障，水資源的合理開發(fā)和充分利用是人類永久性的目標(biāo)（李清艷，2011）。流域水化學(xué)研究可以反映流域的水體化學(xué)組成成分、地質(zhì)巖性、大氣降水、氣候以及人類活動等重要因素對流域的影響（胡春華等，2011;翟大興等，2012;蒲燾等，2012），還可以獲得有關(guān)流域盆地化學(xué)風(fēng)化、氣候、上地殼的平均化學(xué)和同位素組成，以及化學(xué)元素在大陸——河流——海洋系統(tǒng)中外生循環(huán)過程的重要信息（萬洪濤等，1999;李甜甜等，2007;葉宏萌等，2010;張紅波等，2012;溫小虎等，2004;韓貴琳等，2005），對流域的水質(zhì)評價、利用方式和生態(tài)環(huán)境保護和建設(shè)都有重要的意義（謝麗純，2011;王亞平，2010;張利田，1999）。對水體離子化學(xué)含量特征的研究可以用來確定河流水化學(xué)離子來源與區(qū)域自然條件的關(guān)系，以及確定區(qū)域化學(xué)風(fēng)化作用與水文地球化學(xué)特征的關(guān)系，還可以確定控制河水地球化學(xué)組成變化的多種因素。

同時隨著人類社會經(jīng)濟的逐步發(fā)展，水質(zhì)受到各種自然和人為因素的交互作用，尤其人為因素的影響越來越強烈。人為影響下的污染物在隨地表徑流遷移過程中會受到包括氣候、土壤、地質(zhì)、水文、地形、工農(nóng)業(yè)活動和城市化過程等因素的綜合作用，這些因素的影響實際上反映了大尺度的景觀進程（Baker A.，2003; Tong S T Y.et al，2002; Ahearn D S.et al，2005; Sliva L.et al，2001; Ngoye E.et al，2004）。本文以廣州南沙濕地公園流域為研究區(qū)，從流域尺度上探討土地利用類型分布特征、人類活動對流域水化學(xué)的影響，從而為當(dāng)?shù)卣块T的決策提供相應(yīng)的理論依據(jù)。

2南沙濕地公園概況

南沙地區(qū)位于廣東省廣州市南端，瀕臨珠江口。南沙紅樹林濕地公園位于南沙區(qū)萬頃沙鎮(zhèn)19涌東西圍，北、西江約16條干支流流經(jīng)境內(nèi)，加上東北部、西南部和中部的虎門、洪奇門和蕉門等四大口門，區(qū)域水資源總量達76.9m3/s，664萬m3/d。年降水量1542mm，多年平均豐水年降水量為2035mm，多年平均枯水年降水量1095mm，多年平均徑流量10.51億m3，濕地蓄水約11億m3。（宋焱等，2016;李英華等，2004）。

南沙濕地地區(qū)地處北回歸線以南，屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，全年雨量充沛，氣候條件溫和，通過多年觀測，平均氣溫值約為21.9℃ ，平均降水量在1582mm左右，在農(nóng)業(yè)和漁業(yè)生產(chǎn)方面，能夠提供良好生態(tài)環(huán)境和氣候條件。該地區(qū)季風(fēng)變化特別明顯，夏季主要以東南風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向，冬季主要以北風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向，年平均風(fēng)速2m/s。臺風(fēng)等自然災(zāi)害多頻發(fā)在夏季和冬季（王東秀等，2017;邱霓等，2017;李晶等，2007）。

3南沙濕地公園水質(zhì)分析

3.1水樣采集與分析方法

3.1.1水樣的采集

2017年的7月28日研究小組一行7人前往南沙濕地公園進行水質(zhì)采樣。由于南沙濕地公園水道復(fù)雜，且沒有租用船只，不能深入濕地公園內(nèi)部，因此水質(zhì)樣品采樣點主要在南沙濕地公園外圍進行，共選擇了四個采集點進行水質(zhì)樣品的采集﹙見圖1﹚。水質(zhì)采樣器由一根長繩和一個純凈水瓶組成。水樣采集之前，先在瓶內(nèi)灌入半瓶大理石子，以保證能夠順利沉入水下采集水樣，大理石子用濕地公園的水清洗十遍左右，保證大理石子不會對水樣產(chǎn)生較大影響。每個采樣點采集水樣前，也會事先用采樣點的水清洗采樣器四遍，以保證分析的水樣水質(zhì)不會受到其他采樣點的水樣的影響，而對水質(zhì)結(jié)果產(chǎn)生影響。每個采樣點的分析指標(biāo)都會單獨采集水樣進行分析，以保證水樣在采集器中停留的時間不會過長而影響水質(zhì)結(jié)果。

3.1.2水質(zhì)分析方法

研究小組共采集了南沙濕地公園四個點共四個水樣進行分析。絕大多數(shù)水質(zhì)指標(biāo)采用多參數(shù)水質(zhì)分析儀進行分析和檢測，多參數(shù)水質(zhì)分析儀從網(wǎng)上專業(yè)水質(zhì)儀器生產(chǎn)公司購買，在購買水質(zhì)分析儀的同時還購買了檢測試劑，進行現(xiàn)場水質(zhì)指標(biāo)分析。在采取水樣的同時，還現(xiàn)場分析pH 值、電導(dǎo)率值、鹽度值和溶解氧，所用儀器為便攜式pH 計、電導(dǎo)率/鹽度儀和溶解氧測定儀?，F(xiàn)場采用溫度計測定氣溫和水溫值。本文所涉及的分析項目包括總?cè)芙夤腆w（TDS）、礦物質(zhì)、余氯、鹽度、溶解氧、pH、重金屬、鋅、抗氧化性、活性、軟硬度。在分析水樣的同時，觀測南沙濕地水環(huán)境中的透明度、流速、流量、測定水溫和氣溫。所測定指標(biāo)見圖2。

3.2南沙濕地公園水質(zhì)分析

南沙濕地公園四個水樣中，總?cè)芙夤腆w（TDS）含量都大于525ppm-812ppm之間，表明南沙濕地公園水質(zhì)總體上礦化度較高，水質(zhì)總體上較硬，從軟硬度指標(biāo)也進一步印證了這個結(jié)果。四個采水點的余氯含量數(shù)值較小，說明水質(zhì)污染并不嚴重。余氯是指氯投入水中后，除了與水中細菌、微生物、有機物、無機物等作用消耗一部分氯量外，還剩下了一部分氯量，這部分氯量就叫作余氯。水中余氯有總余氯、游離余氯和化合余氯三種存在形式。從結(jié)果看，南沙濕地公園水質(zhì)余氯含量較樂觀，總體上沒有對水質(zhì)產(chǎn)生較大影響。重金屬含量也較樂觀，雖然只有一個水樣測定結(jié)果顯示不含有重金屬，但其余三個水樣指標(biāo)都不是特別高，在可控制范圍內(nèi)，進一步表明濕地公園水質(zhì)總體良好。從水質(zhì)活性來看，四個采樣點所測定的結(jié)果都顯示為原生態(tài)水?？寡趸詠砜?，結(jié)果不是特別理想，四個采樣點測定結(jié)果都顯示已被氧化。從pH值來看，濕地公園的水質(zhì)呈現(xiàn)出偏堿性的特征，最低的pH值都是7.90。從電導(dǎo)率來看，南沙濕地公園水質(zhì)電導(dǎo)率較高，導(dǎo)電性較好，數(shù)值從1556——2215之間，也說明其水質(zhì)確實已經(jīng)被氧化，電導(dǎo)率較高也是很正常的。溶解氧的差距比較大，在我們認為的建筑物比較多的采樣點3（十八涌上游）反而溶解氧含量最高，而綠色植被非常豐富的采樣點2（木棧道）溶解氧含量最低，這也給我們研究小組提出了考驗，并且還要進一步獲取資料才能解釋其原因。鹽度都在1ppt以下，均屬于正常范圍。南沙濕地公園水質(zhì)中含有鋅，由于儀器精密度有限，不能測定其具體數(shù)值，但是值得我們進一步去思考。從觀測結(jié)果看，南沙濕地公園水體透明度較差，四個采樣點觀測結(jié)果都顯示為較為渾濁，透明度不到1米，主要原因可能是跟季節(jié)有關(guān)。采集水樣時正是盛夏季節(jié)，氣溫較高，水體內(nèi)生物活躍程度高，水生生物也較多，各種各樣浮游生物以及枯枝落葉也較多，長時期在水體內(nèi)存在導(dǎo)致水體透明度較差。南沙濕地公園水體流速較穩(wěn)定并且平穩(wěn)，這與南沙濕地公園處于珠江口的平原地形有關(guān)，地形起伏很小，而且水域相對較封閉，因此水流速度平穩(wěn)，水面較靜。由于處于夏季，所以整個南沙濕地公園在測試期間觀測到水量都較大，水位較高。

3.3南沙濕地公園水質(zhì)討論

3.3.1南沙濕地公園水質(zhì)結(jié)果討論

研究小組經(jīng)過一年的準(zhǔn)備，整整一天進行水樣的采集，得到了相當(dāng)滿意的結(jié)果，對南沙濕地公園水體水質(zhì)有了感性和理性多方面的認識，也對南沙濕地公園水體水質(zhì)有了深刻的探討和理解。通過多參數(shù)水質(zhì)分析儀以及便攜式pH計、便攜式電導(dǎo)率/鹽度儀器和便攜式溶解氧儀等工具和手段，收集測定了該水體多個水質(zhì)指標(biāo)。但是這僅僅是我們研究小組唯一一次的樣品采集和分析，采集點只有四個，相對來說，樣本容量和樣本信度、效度都較差，這樣而得來的結(jié)果肯定不能全方面的涵蓋南沙濕地公園水體水質(zhì)的全部狀況，尤其是只有一次采集樣品，各種水質(zhì)指標(biāo)沒有季節(jié)差異的對比，因此降水量、氣溫、植被、土地利用、人類活動對水質(zhì)的影響就沒有對比研究，也就對結(jié)果造成了極大的影響。

針對個別指標(biāo)的內(nèi)部差別，研究小組在有限的資源和條件下，不能正確的解釋其原因，也找不到合理的解決方案，還有待進一步加強研究和調(diào)研。溶解氧值差距特別大，在植被覆蓋度較高的木棧道和原野步行區(qū)，其溶解氧值反而是最低的，所測試的水樣，木棧道使用采集的水樣測定時甚至顯示溶解氧為0.1，幾乎為0，而建筑物密度較大和植被覆蓋度較差的十八涌中游和上游，反而溶解氧值非常高，達到7左右，接近飽和狀態(tài)。這是我們研究小組不能解決的問題，還有待進一步的測試和采樣分析。

四個采樣點的水質(zhì)數(shù)據(jù)也有差距，包括總?cè)芙夤腆w（TDS）、pH、鹽度和電導(dǎo)率差別明顯，而四個采樣點水質(zhì)數(shù)據(jù)的差別是否受到水流過程中上下游關(guān)系的影響還不得而知，這主要是對于南沙濕地公園水體的出入口還不明確有關(guān)，四個水質(zhì)采樣點的相互影響關(guān)系并不明確，也就不能對其水質(zhì)數(shù)據(jù)的內(nèi)部差別做出精確而科學(xué)的解釋，原因就更加不能明確的得出，這就對后期采樣分析工作提出了更大的挑戰(zhàn)。另一方面，四個采樣點水質(zhì)數(shù)據(jù)的內(nèi)部差別除了受到上下游關(guān)系、氣溫、植被覆蓋度、降水量等自然因素的影響外，人類活動的影響機制完全沒有一個參考方案。而人類活動應(yīng)該是影響南沙濕地公園水體水質(zhì)最大的因素，包括生活污水、工業(yè)廢水、生活垃圾固體廢棄物、旅游污染、汽車尾氣等，這些因素對南沙濕地公園水質(zhì)的影響應(yīng)該是巨大的，但是找不到這些因子對水質(zhì)產(chǎn)生影響的突破口，也就無法做出相應(yīng)科學(xué)精準(zhǔn)的判斷，研究的意義也會大打折扣，對南沙濕地公園的保護和進一步開發(fā)的決策也會產(chǎn)生巨大影響。

3.3.2南沙濕地公園水質(zhì)政策討論

現(xiàn)在的南沙濕地公園是一個全面向外開放的公眾旅游區(qū)，公園內(nèi)面臨游客眾多、汽車等交通工具橫行、旅游業(yè)方興未艾、生活污水和生活垃圾規(guī)模越來越龐大，景區(qū)建設(shè)和進一步開發(fā)等問題。公園游客在未來數(shù)年內(nèi)必然會成規(guī)模的增長，這就必然帶來交通工具的增多，旅游業(yè)進一步發(fā)展，景區(qū)必然擴大規(guī)模和加強開發(fā)，這些方面都是牽一發(fā)而動全身的影響，一旦一個方面把控不好，其他方面必然受到巨大的影響，對于南沙濕地公園水質(zhì)來說，隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模越來越大，污水和廢棄物排放量必然增加，這必然降低其水質(zhì)質(zhì)量，本身南沙濕地公園水體水質(zhì)現(xiàn)狀并非絕對的樂觀，如何解決以及未來如何發(fā)展，完全取決于相關(guān)部門和政府的決策。未來政策如何決策以及其走向如何，這不是我們研究小組，以及個別公眾能決定和解決的，而對于南沙濕地公園來說，到底是繼續(xù)擴大開發(fā)規(guī)模，加強開發(fā)深度，進一步加強旅游業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還是保護性開發(fā)，甚至對濕地公園采取嚴格的保護制度，都應(yīng)該要經(jīng)過嚴密而周到的部署和研究，才能最終定下決策基調(diào)，而其方向必須是保護南沙濕地公園，進一步改善其水質(zhì)，改善其生態(tài)系統(tǒng)，力求能增加濕地公園的生物多樣性，這才是大眾和政府相關(guān)部門面對南沙濕地公園應(yīng)有的態(tài)度和目標(biāo)，也才是現(xiàn)代社會正確的價值觀導(dǎo)向。

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