杭州西湖與京杭大運河杭州城區(qū)段水質(zhì)對比研究

張志兵，施心路，楊仙玉，劉桂杰，趙元莙，劉曉江

（1．杭州師范大學杭州市動物適應與進化重點實驗室，浙江 杭州310036；2．浙江農(nóng)林大學林業(yè)與生物技術學院，浙江 杭州311300；3．重慶師范大學重慶市動物生物學重點實驗室，重慶400047；4．浙江安吉梅溪中學，浙江 安吉313300）

杭州西湖與京杭大運河杭州城區(qū)段水質(zhì)對比研究

張志兵1，4，施心路1，3＊，楊仙玉2，劉桂杰1，趙元莙3，劉曉江1

（1．杭州師范大學杭州市動物適應與進化重點實驗室，浙江 杭州310036；2．浙江農(nóng)林大學林業(yè)與生物技術學院，浙江 杭州311300；3．重慶師范大學重慶市動物生物學重點實驗室，重慶400047；4．浙江安吉梅溪中學，浙江 安吉313300）

于2008年1月，在杭州西湖及京杭大運河杭州城區(qū)段各設6個采樣站，依據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》對杭州西湖及京杭大運河杭州城區(qū)段水體的水溫（T）、pH值、溶解氧（DO）、五日生化需氧量（BOD5）、化學需氧量（CODCr）、總氮（TN）和總磷（TP）等理化指標進行測定．參照《水質(zhì)標準匯編》（下冊）有關“地表水環(huán)境質(zhì)量標準基本項目標準限值”對兩水域的水質(zhì)進行大體評價，對比兩水域的水質(zhì)狀況．結(jié)果表明：1）京杭大運河杭州段上游入口處（樣站1）水質(zhì)好于運河杭州城區(qū)段；2）杭州西湖水域呈現(xiàn)的理化指標（平均值DO：9．96mg／L，CODCr：19．00mg／L，BOD5：1．25mg／L，TN：2．88mg／L，TP：0．247mg／L）均好于京杭大運河杭州城區(qū)段水域（平均值 DO：5．54mg／L，CODCr：25．95mg／L，BOD5：3．05mg／L，TN：6．21mg／L，TP：0．525mg／L）；3）兩水域的TN和TP（TN：西湖為2．13～3．88mg／L，運河為4．83～9．15mg／L；TP：西湖為0．099～0．376mg／L，運河為0．429～0．752mg／L）含量明顯超標，均屬典型富營養(yǎng)化水體．

杭州西湖；京杭大運河；理化指標；水質(zhì)

杭州西湖是中國著名的旅游景點，位于杭州市西側(cè)，一面瀕臨市區(qū)，三面環(huán)山，平均水深僅1．56m，全湖被蘇堤、白堤分割成5個子湖區(qū)：外湖、北里湖、西里湖、岳湖和小南湖，各湖區(qū)的水體通過堤下的橋洞相互溝通．湖中有三潭印月、湖心亭和阮公墩3個小島．有關研究資料［1－5］表明：杭州西湖浮游藻類的種類極為豐富，其中藍藻、綠藻占優(yōu)勢，水體中氮磷含量普遍存在超標現(xiàn)象，是造成水體富營養(yǎng)化的主因．主要原因是水體中可溶性氮和磷濃度含量過高，刺激了浮游藻類的生長．

京杭大運河是世界上里程最長、工程最大的運河，也是最古老的運河之一．京杭大運河北起北京（涿郡），南至杭州（余杭），貫通海河、黃河、淮河、長江和錢塘江五大水系，全長約1 794km．

有關研究［6－10］表明，京杭大運河杭州城區(qū)段水質(zhì)不容樂觀，主要超標項目為有機污染物．主要污染因子為糞大腸菌群、CODMn、TP和NH3－N［11］．京杭大運河杭州城區(qū)段水體屬于耗氧和富營養(yǎng)復合型有機污染，CODMn、BOD5、TN 和 TP嚴重超標［12］．

該文旨在通過對杭州西湖和京杭大運河杭州城區(qū)段水體理化指標的對比研究，為兩水域水體的綜合治理提供理論上的補充資料．

1 材料與方法

1．1 監(jiān)測斷面設置

在杭州西湖共設6個采樣站（圖1）：樣站1，設于曲苑鳳荷，位于岳湖；樣站2，位于北里湖；樣站3，位于外湖出水口處；樣站4，涌金池，位于外湖；樣站5，蘇堤入水口處，位于小南湖；樣站6，丁家山景區(qū)，位于西里湖．京杭大運河杭州城區(qū)段6個采樣站（圖2）：樣站1，三堡船閘，錢塘江水流入京杭大運河杭州城區(qū)段入口處；樣站2，設在杭州汽車東站附近；樣站3，位于杭州西湖廣場處；樣站4，賣魚橋，有支流；樣站5，位于小河直街處；樣站6，設于拱宸橋下．

1．2 水樣采集與固定

于2008年1月，用1L的采水器取各樣站上、中、下3個不同的水層，小心混勻．現(xiàn)場測定水樣溫度，加入1ml硫酸錳溶液和2ml堿性碘化鉀固定水樣以測其溶解氧，總氮水樣加硫酸酸化至pH≤1保存，總磷水樣加硫酸酸化至pH＜2，4℃保存［13］．

1．3 水質(zhì)狀況分析

對所采集的水樣按水質(zhì)評價和監(jiān)測標準［13－15］進行理化指標分析．主要包括：T（溫度）、pH值、DO（溶解氧）、BOD5（五日生化需氧量）、CODCr（化學需氧量）、TN（總氮）、TP（總磷）．

2 結(jié) 果

2．1 杭州西湖與京杭大運河杭州城區(qū)段水質(zhì)對比情況

2．1．1 水溫、pH 值對比

由圖3和圖4可見：杭州西湖1月份的水溫在7～8℃的范圍內(nèi)變化，京杭大運河杭州城區(qū)段各樣站的水溫幾乎完全一致（約7．5℃）；兩水域的pH值大體相近，為中性稍偏堿性（pH：7．66～8．09）．2．1．2 DO、CODCr對比

兩水域的平均DO相差約2mg／L，京杭大運河杭州城區(qū)段的CODCr（11．5～42．32mg／L）總體要高于杭州西湖的CODCr（9．68～26．4mg／L），如圖5和圖6所示．

2．1．3 BOD5、TN 對比

由圖7和圖8可知：兩水域的BOD5平均值分別為3．05mg／L和1．29mg／L；兩水域的TN相差很大，京杭大運河杭州城區(qū)段的 TN（6．21mg／L）是杭州西湖（2．88mg／L）的2倍多．

2．1．4 TP對比

京杭大運河杭州城區(qū)段各樣站TN的平均值為0．525mg／L，杭州西湖各樣站TN的平均值為0．247mg／L，如圖9所示．

研究發(fā)現(xiàn)，京杭州大運河杭州城區(qū)段各樣站的水溫差距很小，主要原因是運河各樣站的水深要超過杭州西湖水深．也有研究［16］表明：水溫的高低可能會影響水體中的pH值和其他化學指標．兩水域pH值均為中性略偏堿性（7．66～8．09），屬正常水質(zhì)范圍．杭州西湖所有樣站的DO含量（8．93～10．42mg／L）均達Ⅰ類水（≥7．5mg／L）標準，高于京杭大運河杭州城區(qū)段（3．76～6．38mg／L）．杭州西湖的CODCr（9．68～26．4mg／L）在Ⅰ～Ⅳ類之間變化，京杭大運河杭州城區(qū)段的CODCr在11．5～42．3mg／L的范圍內(nèi)變化，其中樣站2最差（42．3mg／L），屬于Ⅴ類水體．杭州西湖的BOD5達到Ⅰ類（0．92～1．74mg／L）水質(zhì)標準，好于運河杭州城區(qū)段水體（1．58～5．19mg／L）；TN和TP，杭州西湖（TN：2．13～3．88mg／L，TP：0．099～0．376mg／L）和京杭大運河杭州城區(qū)段（TN：4．83～9．15mg／L，TP：0．413～0．752mg／L），除了杭州西湖中的樣點1（0．099mg／L）屬于Ⅳ類外，其他5個樣站及運河杭州城區(qū)段的所有樣站TN和TP均屬于Ⅴ類水質(zhì)標準以下，說明兩水域TN和TP含量超標現(xiàn)象嚴重，均屬典型的富營養(yǎng)化水體．

2．2 杭州西湖與京杭大運河杭州城區(qū)段水質(zhì)評價依據(jù)（表1）

表1 地表水環(huán)境質(zhì)量標準基本項目標準限值Tab．1 Environmental Quality Standard for surface water standard limits basic project ／（mg／L）

3 討 論

水體富營養(yǎng)化是個世界性難題，國內(nèi)許多湖泊的水質(zhì)都不容樂觀［17－19］．杭州西湖的DO、CODCr、BOD5等較以前均有很大改善［3－5］，西湖水質(zhì)較整治前有明顯的改善，一些清水藻類的物種逐步增多［20］．但TN和TP含量仍然超標，可能存在以下原因：杭州西湖已經(jīng)有近2 000年歷史，自身凈化能力較弱，加上地處鬧市，大量游客和機動車在景區(qū)附近的活動加大了對西湖水質(zhì)改善的難度；西湖周圍有大片茶樹林，下雨時含P、N很高的雨水從上游流入西湖．為此，近年來有關部門定期引錢塘江之水凈化處理后，經(jīng)樣點5注入西湖進行換水，并加大管理和環(huán)保宣傳力度．目前，西湖各項水質(zhì)指標已得到有效控制并逐漸轉(zhuǎn)好，水螅等凈水性指示生物也正逐漸增多．

京杭大運河杭州城區(qū)段水質(zhì)同樣不容樂觀，特別是TN和TP，超標現(xiàn)象尤為嚴重．將錢塘江入水口處樣站1與其他幾個設在城區(qū)段的樣站相比較發(fā)現(xiàn)：隨著運河往城區(qū)的延伸，其水質(zhì)變得越來越差，特別是TN和TP表現(xiàn)得最為明顯．究其原因，主要是城區(qū)生活污水的大量排放，加上杭州城區(qū)段水流平緩，生物種群簡單，自凈能力較差，運河上過往船只繁多等因素都會而引起TN和TP含量的增高［12］．

綜合兩地水域所有理化指標可以看出，杭州西湖的水質(zhì)整體要好于京杭大運河杭州城區(qū)段，但兩者均屬典型富營養(yǎng)化水體．TN和TP含量超標是引起水質(zhì)變差的主要原因．除了要解決兩水域水淺泥多、生物種群簡單等客觀因素外，還應加大管理整治力度，嚴禁向兩地排放生活污水和廢棄物，堅決關閉水域附近的工廠．同時，有關部門要引進新的治理方法［21］，如構(gòu)建更多更復雜的食物鏈，讓N、P成為更多水生生物的營養(yǎng)元素，或在水域內(nèi)種植一些清水性的經(jīng)濟植物，吸收水體中的N、P．

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Abstract：In January 2008，six sampling stations were set up respectively in the West Lake（Hangzhou）and Hangzhou urban section of Beijing－Hangzhou Grand Canal．According to“water and wastewater monitoring and analysis methods”，the experiment measured physical and chemical indexes of them，including the water temperature （T），pH value（pH），dissolved oxygen（DO），biochemical oxygen demand（BOD5），chemical oxygen demand（CODCr），total nitrogen（TN）and total phosphorus（TP）．Referring to the“l(fā)imiting value about the basic items of environmental quality standard for surface water”from “compilation of water quality standard”，and comparing the water quality of two water areas，the results show that the water quality of the upstream section in Hangzhou section of Beijing－Hangzhou Grand Canal（sampling station 1）is better than that of the urban section．Overall，the water quality of West Lake（Hangzhou）（average DO is 9．96mg／L，CODCris 19．00mg／L，BOD5is 1．25mg／L，TN is 2．88mg／L，TP is 0．247mg／L）is better than that of Hangzhou urban section of Beijing－Hangzhou Grand Canal（average DO is 5．54mg／L，CODCris 25．95mg／L，BOD5is 3．05mg／L，TN is 6．21mg／L，TP is 0．525mg／L）．Two water areas TN（the TN of West Lake（Hangzhou）is 2．13 3．88mg／L，and the TN of Hangzhou urban section of Beijing－Hangzhou Grand Canal is 4．83 9．15mg／L）and TP（the TP of West Lake（Hangzhou）is 0．099 0．376mg／L，and the TP of Hangzhou urban section of Beijing－Hangzhou Grand Canal is 0．429 0．752mg／L）significantly have levels exceeding the standard，it means that they belong to typical eutrophic water．

Key words：West Lake（Hangzhou）；Beijing－Hangzhou Grand Canal；physical and chemical indexes；water quality

The Water Quality Comparative Study on the West Lake（Hangzhou）and Hangzhou Urban Section of Beijing－Hangzhou Grand Canal

ZHANG Zhi－bing1，3，SHI Xin－lu1，3＊，YANG Xian－yu2，LIU Gui－jie1，ZHAO Yuan－jun3，LIU Xiao－jiang1
（1．Hangzhou Key Laboratory for Animal Sciences and Technology，Hangzhou Normal University，Hangzhou 310036，China；
2．School of Forestry and Bio－technology，Zhejiang A ＆F University，Hangzhou 311300，China；
3．Key Laboratory of Animal Biology，Chongqing Normal University，Chongqing 400047，China）

X832

A

1674－232X（2011）01－0059－05

10．3969／j．issn．1674－232X．2011．01．012

2010－03－18

國家自然科學基金（30670222，30670297）；淡水生態(tài)與生物技術國家開放實驗室基金（2009BF11）；杭州市動物適應與進化重點實驗室基金（20100333T05）；重慶市動物學重點實驗室（2009001）部分基金資助．

張志兵（1980—），男，湖南隆回人，淡水生態(tài)學專業(yè)碩士，主要從事水生生物研究．

＊通信作者：施心路（1955—），男，江蘇宜興人，教授，博士，主要從事水生生物生態(tài)學研究．E－mail：shixl56＠163．com