X地區(qū)庫(kù)塘濕地水體理化性質(zhì)分析

摘要""為探究X地區(qū)庫(kù)塘濕地水質(zhì)質(zhì)量，對(duì)小型庫(kù)塘樣本水質(zhì)進(jìn)行氧化還原電位（ORP）、化學(xué)需氧量（COD）和總磷（TP）等理化因子特征及相關(guān)性分析，并對(duì)其水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。理化因子特征分析表明，高錳酸鹽指數(shù)（COD_Mn）值總體偏高；個(gè)別樣點(diǎn)的COD值較高，出現(xiàn)水體富營(yíng)養(yǎng)化；大多數(shù)樣點(diǎn)的總氮（TN）濃度超出國(guó)家Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)；幾乎不存在氨氮和磷污染問(wèn)題。相關(guān)性分析表明，庫(kù)塘水體的ORP與TP、COD_Mn呈顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05）；濁度與pH呈極顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.01），與COD、氨氮（NH⁺₄-N）呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）；溶解氧（DO）與TN呈極顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.01）；pH與COD、NH⁺₄-N呈極顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.01），與TP呈顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05）；COD與-N、TP、COD_Mn呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01），TP與COD_Mn呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）。單指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，庫(kù)塘樣本水質(zhì)在COD方面均達(dá)到Ⅲ類及以上標(biāo)準(zhǔn)，NH⁺₄-N和TP達(dá)到了Ⅱ類及以上標(biāo)準(zhǔn)，TN達(dá)到了Ⅴ類及以上標(biāo)準(zhǔn)，COD_Mn達(dá)到了Ⅳ類及以上標(biāo)準(zhǔn)。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，PM水源涵養(yǎng)地、DY湖和PY湖的水質(zhì)為Ⅳ類，TX湖為Ⅴ類，F(xiàn)湖則達(dá)到了Ⅲ類。研究結(jié)果可為X地區(qū)小型庫(kù)塘水體管理提供參考。

關(guān)鍵詞""濕地水體；水質(zhì)；物理因子；化學(xué)因子；指數(shù)評(píng)價(jià)法

中圖分類號(hào)""X824 """"""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼""A """"""文章編號(hào)""1007-7731（2025）04-0080-06

DOI號(hào)""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(jié)合的生態(tài)系統(tǒng)，不僅具有調(diào)節(jié)氣候、蓄洪防旱和凈化水質(zhì)等多重生態(tài)服務(wù)功能，還是生物多樣性保護(hù)的重要區(qū)域^[1]。然而，隨著人類活動(dòng)的不斷加劇，濕地生態(tài)系統(tǒng)面臨較大壓力，其水體理化性質(zhì)的改變直接影響濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康與穩(wěn)定^[2]。工業(yè)廢水排放、農(nóng)業(yè)面源污染、生活污水未經(jīng)處理直接排放等，都是導(dǎo)致濕地水質(zhì)惡化的主要原因^[3]。針對(duì)上述問(wèn)題，相關(guān)學(xué)者開(kāi)展了大量研究，探討了不同污染源對(duì)水質(zhì)的影響機(jī)制，以及如何通過(guò)生態(tài)修復(fù)、污染控制等措施改善水質(zhì)^[4-6]。研究表明，水體理化性質(zhì)如溶解氧（DO）、pH、氧化還原電位（ORP）、濁度、化學(xué)需氧量（COD）和氮磷含量等是衡量水質(zhì)狀況的重要指標(biāo)，對(duì)于評(píng)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(diào)整以及季節(jié)更替等因素也被認(rèn)為是影響水體理化性質(zhì)的重要因素^[10-12]。

本研究選取了X地區(qū)具有代表性的PM水源涵養(yǎng)地、DY湖、PY湖、TX湖和F湖等庫(kù)塘，通過(guò)野外采樣與實(shí)驗(yàn)室分析相結(jié)合的方式，測(cè)定庫(kù)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(xué)因子，旨在揭示該地區(qū)庫(kù)塘濕地水體的理化性質(zhì)特征、各因子間的相關(guān)性，評(píng)估其水質(zhì)狀況。研究結(jié)果為該地濕地生態(tài)保護(hù)、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(qū)基本情況

本研究以X地區(qū)具有代表性的小型庫(kù)塘（PM水源涵養(yǎng)地、DY湖和PY湖等）水質(zhì)為調(diào)查對(duì)象。該地屬暖溫帶大陸性季風(fēng)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(jìn)行庫(kù)塘水樣采集。采集過(guò)程嚴(yán)格遵守HJ 494—2009《水質(zhì)"采樣技術(shù)指導(dǎo)》標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范。采樣器及水樣容器均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格清洗，并按照項(xiàng)目要求定點(diǎn)、定項(xiàng)使用。采樣人員詳細(xì)填寫(xiě)采樣記錄單，對(duì)樣品及采集信息進(jìn)行全面描述，并確保樣品標(biāo)簽清晰無(wú)誤。

1.3 水質(zhì)測(cè)定指標(biāo)與方法

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

1.4 水質(zhì)評(píng)價(jià)

在湖泊、水庫(kù)的水質(zhì)評(píng)價(jià)中，監(jiān)測(cè)指數(shù)評(píng)價(jià)法被廣泛采用，主要包括單指數(shù)評(píng)價(jià)法和綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法^[13-14]。

單指數(shù)評(píng)價(jià)法通過(guò)分別檢測(cè)各類單項(xiàng)指標(biāo)，并與GB 3838－2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（表2）進(jìn)行對(duì)比，分析各類指標(biāo)的超標(biāo)情況，選取超標(biāo)最嚴(yán)重的指標(biāo)作為水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果。計(jì)算如式（1）～（2）。

Ｓ＝C_i／C_si（1）

P_i"＝S_i－１（2）

式中，S_i為評(píng)價(jià)因子在取樣點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)；C_i為評(píng)價(jià)因子在取樣點(diǎn)的實(shí)測(cè)值，mg/L；C_si為評(píng)價(jià)因子的標(biāo)準(zhǔn)值，mg/L；P_i為評(píng)價(jià)因子的超標(biāo)倍數(shù)。當(dāng)P_i"lt; 1時(shí)，表明該評(píng)價(jià)因子滿足選定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)P_i"gt; 1時(shí)，表明該評(píng)價(jià)因子超出選定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，不滿足使用要求。

綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法是對(duì)整體水質(zhì)進(jìn)行定量描述，從總體上反映水體污染的性質(zhì)和程度。算術(shù)平均法作為較簡(jiǎn)單的一種綜合指數(shù)法，其實(shí)質(zhì)是各項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的污染分指數(shù)加和算術(shù)平均值，計(jì)算如式（3）。

式中，I_j表示斷面項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的綜合指數(shù)值；C_i表示評(píng)價(jià)因子的實(shí)測(cè)值，mg/L；C_si為評(píng)價(jià)因子的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，mg/L；m為選取評(píng)價(jià)因子的項(xiàng)數(shù)。根據(jù)算術(shù)平均法得到的水質(zhì)污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 15.0軟件進(jìn)行雙變量相關(guān)性分析，以檢驗(yàn)各個(gè)水質(zhì)因子之間的相關(guān)性是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)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(zhì)的指標(biāo)，其值越高表明氧化性越強(qiáng)。如表4所示，各采樣點(diǎn)的ORP值波動(dòng)較小，其中T3與T5的ORP值最高，而T8最低。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，各采樣點(diǎn)之間的ORP差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)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(dá)126.90 NTU，而T1的濁度最低，為3.93 NTU，較T7低96.90％。T7和T8樣點(diǎn)的濁度與其他樣點(diǎn)相比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05），其他采樣點(diǎn)的水質(zhì)濁度較為接近，在3.93～7.37 NTU，且采樣點(diǎn)之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。DO和pH的變化幅度較小，各樣點(diǎn)水體間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。

2.2 水體化學(xué)因子特征

COD是衡量水體中有機(jī)物污染程度的重要指標(biāo)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(tǒng)計(jì)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）；其他樣點(diǎn)間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05）。

高濃度的NH⁺₄-N會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）；其他樣點(diǎn)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(dòng)等可能會(huì)導(dǎo)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(guò)濾性固體中的含氮物質(zhì)總量，包括硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、無(wú)機(jī)銨鹽和溶解態(tài)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(diǎn)間的TN含量差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05）。

COD_Mn是評(píng)估水體有機(jī)物污染的重要指標(biāo)。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(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05），與其他水庫(kù)之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。

2.3 指標(biāo)相關(guān)性

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

2.4 水質(zhì)評(píng)價(jià)

水質(zhì)單指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果如表7所示，就COD_Mn而言，T8水質(zhì)達(dá)到Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，其他庫(kù)塘均達(dá)到Ⅱ類或Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)；就COD而言，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T9和T10水質(zhì)達(dá)到Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)，T7和T8達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)；就NH⁺₄-N而言，T1、T3、T4、T5、T6和T10水質(zhì)達(dá)到Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)，T2、T7、T8和T9水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)；就TN而言，T7、T9達(dá)到Ⅳ類及以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，T10達(dá)到Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，T1、T2、T3、T4、T5、T6和T8達(dá)到Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；就TP而言，T1、T2、T3、T4、T5和T6達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，T7、T8、T9和T10達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

綜合評(píng)價(jià)分析結(jié)果表明（表8），T10達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，T9達(dá)到Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論與討論

本研究分析了庫(kù)塘濕地10處樣本水質(zhì)的理化因子特征，結(jié)果表明COD_Mn值總體偏高；個(gè)別區(qū)域的COD值較高，出現(xiàn)水體富營(yíng)養(yǎng)化；大多數(shù)樣點(diǎn)的TN濃度超出國(guó)家Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)；幾乎不存在氨氮和磷污染問(wèn)題。水體指標(biāo)相關(guān)性分析表明，ORP與TP、COD_Mn呈顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05）；濁度與pH呈極顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.01），與COD、NH⁺₄-N呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）；DO與TN呈極顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.01）；"pH與COD、NH⁺₄-N呈極顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.01），與TP呈顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05）；COD與NH⁺₄-N、TP、COD_Mn呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）；TP與COD_Mn呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）。庫(kù)塘樣本水質(zhì)單指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，就COD_Mn而言，采樣點(diǎn)的水質(zhì)狀況欠佳。COD的評(píng)估結(jié)果顯示，DY湖與PY湖采樣點(diǎn)水體污染問(wèn)題較為突出，出現(xiàn)較為嚴(yán)重的水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。這一現(xiàn)象可能與兩湖周邊密布農(nóng)田、人口高度集中以及農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)等活動(dòng)的快速發(fā)展密切相關(guān)，在一定程度上加劇了水體的污染^[15]。在NH⁺₄-N方面，采樣點(diǎn)水質(zhì)普遍達(dá)到了Ⅰ類或Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)；而就TN而言，有8個(gè)樣點(diǎn)的TN濃度為國(guó)家Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，其他2個(gè)樣點(diǎn)分別達(dá)到Ⅲ類或Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，這表明采樣區(qū)域面臨較為嚴(yán)重的水污染挑戰(zhàn)。這一發(fā)現(xiàn)與梅涵一等^[16]的研究結(jié)果相吻合，在污染嚴(yán)重的水體中，總氮濃度往往遠(yuǎn)超國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。TP的評(píng)價(jià)結(jié)果表明，采樣點(diǎn)水質(zhì)達(dá)到Ⅰ類或Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，表明采樣區(qū)域內(nèi)庫(kù)塘水體中的總磷含量相對(duì)較低^[17]。盡管如此，鑒于TP是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要驅(qū)動(dòng)因子之一，其潛在影響仍不容忽視。

庫(kù)塘樣本水質(zhì)的綜合指標(biāo)分析表明，PM水源涵養(yǎng)地、DY湖和PY湖的水質(zhì)為Ⅳ類，TX湖為Ⅴ類，F(xiàn)湖則達(dá)到了Ⅲ類，整體水質(zhì)相對(duì)較好。其中PM水源涵養(yǎng)地的水質(zhì)達(dá)到Ⅳ類，水質(zhì)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(yǎng)區(qū)的特殊功能。這一發(fā)現(xiàn)不僅凸顯了地理位置與生態(tài)功能對(duì)水質(zhì)保護(hù)的積極影響，也為未來(lái)水質(zhì)管理提供了有益參考。

綜上，本研究探究了X地區(qū)10處具有代表性的庫(kù)塘濕地水質(zhì)質(zhì)量，對(duì)小型庫(kù)塘樣本水質(zhì)進(jìn)行氧化還原電位（ORP）、化學(xué)需氧量（COD）和總磷（TP）等理化因子特征、相關(guān)性分析，并對(duì)其水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。綜合指標(biāo)分析表明，PM水源涵養(yǎng)地、DY湖和PY湖的水質(zhì)為Ⅳ類，TX湖為Ⅴ類，F(xiàn)湖達(dá)到了Ⅲ類，整體水質(zhì)相對(duì)較好。本研究為X地區(qū)小型庫(kù)塘水體管理提供了參考。

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