杭州西溪湿地区域尺度内水质的比较分析

谢长永，徐同凯，黄瑞建，汪旭伦，陈 波

（杭州师范大学生命与环境科学学院，浙江杭州 310036）

杭州西溪湿地区域尺度内水质的比较分析

谢长永，徐同凯，黄瑞建，汪旭伦，陈 波＊

（杭州师范大学生命与环境科学学院，浙江杭州 310036）

对杭州西溪湿地区域尺度内不同水体的水质状况进行了调查与比较分析.结果表明在区域水平上，西溪湿地区域空间范围内各水体水质不同：湿地公园内部水体质量好于外部水体，其中COD，TN，TP含量较公园外围保护地带水域中的含量分别降低29.6%，69.7%和56.1%，NH＋4，NO－3和PO3－4分别降低88.5%，77.9%和19%.在公园外围区域的水系中，北面水系相对较好.西溪湿地保护区内不同水体类型（大湖面、封闭水潭、通船河道）的水质也不相同，大湖面水体状况较好.

西溪湿地；公园外围；公园内部；水质

湿地生态系统具有巨大的生态系统服务功能价值，健康的湿地生态系统是区域生态安全的重要组成部分，也是社会经济可持续发展的重要基础.随着城市化进程的加快，城市湿地生态系统遭受不同程度的威胁，有关城市湿地保护、恢复和重建等方面的研究成为关注的焦点［1－3］.

杭州西溪湿地有着1 800年的历史，在千余年人类渔耕经济的作用下，逐渐演变成次生湿地，植被和水系性质发生根本性改变，生态系统结构和功能退化严重.自2003年8月开始，杭州市委市政府实施西溪湿地综合保护工程［4－6］，通过一系列措施，对西溪湿地进行综合保护和恢复，使其成为中国目前唯一的一个集城市湿地、农耕湿地、文化湿地为一体的国家湿地公园.期间，不少学者针对西溪湿地一期工程范围内（面积为3.46km2）的生物多样性资源、植物生长与人工配置、水体与底泥、景观格局变化、可持续利用等方面开展了研究［7－16］.

西溪湿地综合保护工程使西溪湿地生态系统结构的时空属性发生了巨大变化，特别是公园内部景观单元之间、公园内部与外部区域间的联系更为密切，因此，需要对西溪湿地生态系统结构和功能开展持续研究.在整个西溪流域尺度上，针对水体开展的工作非常薄弱，该文着重对西溪湿地公园内部区域水质及其与公园外部区域水质进行初步分析和比较，以期为今后深入开展西溪湿地生态系统功能的研究奠定基础.

1 研究区概况

杭州西溪湿地位于杭州市的西郊（120°0′26″～120°9′27″E，30°3′35″～30°21′28″N），主要由6条纵横交错的河流（沿山河、顾家桥港河、五常港河、严家港河、蒋村港河、紫金港河）围合汇聚而成，隶属于杭州市区运河水系的运西片，处于低山丘陵与平原的过渡地带.该区域内的行洪河道主要有南北向的五常港、蒋村港、紫金港，这些河流最终向北均汇入余杭塘河；东西向的主要有沿山河.流域内河网密布，水系输入输出较为复杂［7］.

根据《杭州市西溪湿地保护区总体规划》、《杭州市西溪湿地保护区生态旅游专项规划》等，西溪湿地保护范围包括3个层次，即保护区范围、外围保护地带、周边景区控制区.其中内核区域东起紫金港路绿化带西侧，西接绕城公路绿化带东侧，南起沿山河，北到文二西路（图1），面积为11.5 km2.在保护区界线以外东至紫金港，南至老和山麓，西至绕城公路西侧绿化带，北至余杭塘河的为外围保护地带（面积15.7km2）.外围保护地带以外的周边景区控制区，主要涉及五常乡、闲林镇的两湿地水网区域（面积约50km2）.

图1 西溪湿地公园位置及取样点布设Fig.1 The location of Xixi Wetland Park and sampling plots

2 取样与方法

2.1 取样地点

通过对湿地公园外围和公园内部的详细踏查，结合西溪湿地保护范围内河道分布及其功能状况、水体干扰类型等，在2个尺度范围内设置取样点（图1）：1）在西溪湿地公园内核外围水系设置12个取样点（标记为S1～S12），分别位于沿山河，紫金港河和余杭塘河，五常港河以及公园外部蒋村港河、朝天莫港河等，文中分别将其计为外围南面水系、东面水系和北面水系，各取样点详见表1所示.2）踏查发现西溪湿地公园内部景观单元异质化程度较高，故根据公园水体的功能及干扰程度，在福堤区域两侧的大湖面、通船河道、封闭水潭等主要类型的水体中取样（标为T1～T12）（表2）.上述共计24个采样点.同时于西湖5个采样点采集水样.

表1 西溪湿地外部水域取样点Tab.1 The sampling plots in the external Xixi Wetland Park

表2 西溪湿地内部水域取样点Tab.2 The sampling plots in the internal Xixi Wetland Park

2.2 取样及分析

于2010年7月，用采水器在各取样点采集表层（水面0.5m以下）水样，装入500mL的聚乙烯水瓶中带回实验室.当天测定水样的化学耗氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）、铵态氮（NH＋4）、硝态氮（NO－3）和磷酸盐（PO3－4），各指标的测定参照标准［17－18］进行.

水质分类依照《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）进行.水体营养类型采用营养状态综合指数法计算［19］，公式如下：

式中：E—富营养化指数；c（COD）—化学耗氧量（mg／L）；c（DIN）—无机氮（mg／L），为NH＋4和NO－3的总和；c（DIP）—无机磷（mg／L），以PO3－4计.当E＜1时水体为贫营养型；E＞1时，表明水体呈富营养化.E值越高，富营养化程度越严重.

3 结果与分析

3.1 西溪湿地外部水域水质分析

结果表明，在区域水平上，西溪湿地区域各空间范围内水体质量变化不同（表3）.

表3 西溪湿地各类水体状况Tab.3 The water quality of the different water of the Xixi Wetland Park

整体上看，外部水体的富营养化程度明显高于公园内部，其中COD，DIN，DIP分别是公园内部水体的1.42，5.74和1.23倍.在公园外围区域的水系中，东面南北向紫金港水系的COD，DIN含量居于其它两个外部水系之间，但其DIP含量远高于北面和南面水体，分别是北面和南面水体的1.61和2.3倍，导致其富营养化程度最高.外围南面沿山河水体的COD，DIN含量最高，富营养化程度也较高，但其DIP含量较低，约为北面水系的70%和东面水系的43.5%.外围北面水系富营养化程度最低，同其它两者相比，其COD，DIN含量也最低.

西溪湿地外围区域各水体氮素含量也不相同（图2），外围南面水系的TN含量高于其它两个外围水系的，其TP含量约为东面水系的60%.外围东面水系的NH＋4，PO3－4含量分别是北面水系的1.4和1.6倍.

图2 西溪湿地各类水体中氮素和磷素的分布情况Fig.2 The contents of nitrogen and phosphorus of the different water of the Xixi Wetland Park

3.2 西溪湿地公园内部水体水质分析

在西溪湿地公园内部，大湖面水体的COD，DIP含量均明显低于通船河道和封闭水潭（表3），而DIP含量高于封闭水潭，其富营养化指数最低.封闭水潭的COD和DIP高于通船河道，而DIN只是通船河道的34%，其富营养化指数低于通船河道.

公园内部通船河道的TN含量最高，其TP含量分别只有大湖面和封闭水潭的50%和47%.通船河道的NH＋4含量分别比大湖面和封闭水潭的高出82%和115%，其NO－3分别高出127%和236%.封闭水潭的NH＋4含量最低，但其PO3－4含量分别是大湖面和通船河道的2.9和1.4倍.与西湖相比，西溪湿地公园内部水体的各项指标均低于西湖，而西溪湿地公园外部水系的各项指标均高于西湖的.氮磷含量等也表现类似趋势（图2）.

3.3 西溪湿地各类水体氮磷的关系

表4 西溪湿地水体中氮素间及磷素间的相关回归分析Tab.4 The relationships among the nitrogen and among phosphorus of the Xixi Wetland Park

4 讨 论

4.1 区域水平水系的水质特征

经过综合保护工程的建设，西溪湿地公园内部水体质量趋于变好［5－7］.该研究结果表明西溪湿地公园内部水体质量好于其外部水体质量，各指标含量都有明显的下降，湿地公园内部具有一定的滤过自净能力.与公园外围保护地带的水域相比，西溪湿地公园内部水体中CODTNTP分别降低29.6%69.7%和56.1%其中NH4NO3和PO4分别降低88.5%，77.9%和19%.西溪湿地公园内部水体甚至好于西湖水质.但其水体中PO3－4含量的降低较少，且相关分析显示TP和PO3－4之间的拟合度较差，说明磷的主要存在形式并非PO3－4，而是有机态磷等形式.有机态磷会在一定条件下矿化为无机磷，保护区内无机磷含量可能会进一步提高，因此磷酸盐是一个仍需重点关注的因子.

前文所述，在区域水平，西溪湿地外部水系包括东西向的沿山河、余杭塘河和南北向的五常港河、蒋村港河、紫金港河等，其中沿山河部分支流进入西溪，而五常港河、朝天莫港河、蒋村港河等南北向水系则由西溪湿地流出，汇入余杭塘河.该研究结果表明，公园外围北面水系的水体质量好于东面及南面水系.

东面水系取样点位于紫金港河、余杭塘河处，水质状况较差.外业调查时发现，周围有较多农户和渔户，分布有一些散落的农田、小企业和渔船，对水质造成一定的影响，其中无机磷为主要污染贡献因子，因此仍需要对这些地区的生活污水开展进一步整治工作.

南面水系也有部分未经截流处理的生活和工业污水排入湿地水体，外源性N，P等营养物质不仅影响水体的富营养化程度，而且易于在底泥表层富集，造成底泥富营养化问题，加剧治理难度并提高治理成本［10，15－16］.因此，也应加强此区域水体的综合控制，减少外来营养物质在南面水系的过量输入.

在区域尺度，作为西溪流域生态系统中的一个关键区域，西溪湿地公园内部水体状况不仅取决于园内的管理措施，也与湿地外围及整个区域的水资源治理、土地利用方式等相关，应综合考虑西溪湿地公园与整个区域之间的联系.此外，一般情况下，不同生态系统交错区域内物质交换和能量流动过程特殊，西溪湿地保护区范围、外围保护地带以及周边景区控制区水系的汇聚及物质交换过程的定点定时监测和研究应是今后亟需加强的方向.

4.2 西溪湿地公园内部水体的水质特征

研究结果表明西溪湿地公园内部水体也存在着差异，与李玉凤等［12］的研究结果类似.该文结果表明，西溪湿地公园内部大湖面的水质最优，这可能与大湖面为微流水体、水体流速较慢、水量大扩散稀释作用较强以及水中配置有大量芦苇、茭白等典型湿地植物有关，在一定程度上恢复了湿地的自净功能.通船河道的水质最差，虽然其水流较快，扩散稀释的作用较强，但由于水生植物基本分布在河道两侧，植物对污染物质的滞留作用较弱，且较快的水流使底泥和植物的吸收减少；另外游客游船较多，外源污染也较多.

城市湿地的水文地貌和植被配置及其构成的景观多样性是西溪湿地综合整治工程的重点之一，不仅构成湿地公园拓展生态旅游开发和提升其社会服务功能的基础，也是湿地生态系统功能过程良性发展的核心.由于不同水生植物构成的群落在湿地系统中吸收水体污染物和恢复受损水体所起的作用并不相同［3］，加之西溪湿地公园内部包括湖漾、河道、鱼塘、堤等多样化的异质景观单元，因此，今后在西溪湿地公园内部应重点开展不同植被配置及其在不同异质景观单元水体净化中作用的研究.

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Comparative Analysis on the Water Quality of Hangzhou Xixi Wetland Region

XIE Chang－yong，XU Tong-kai，HUANG Rui-jian，WANG Xu-lun，CHEN Bo

（College of Life and Environmental Sciences，Hangzhou Normal University，Hangzhou 310036，China）

The paper investigated and comparatively analyzed the water quality of different water bodies in Hangzhou Xixi Wetland region.The results show that there are remarkably different water quality of different water bodies in Hangzhou Xixi Wetland region.The water quality in the internal park is much better than that in the external park.Comparing with the water in the externel park，COD，TN and TP of the internal park decrease 29.6%，69.7%and 56.1% respectively，NH＋4，NO－3and PO3－4decrease 88.5%，77.9%and 19%respectively.In the external park，the water quality of the northern river is relatively better than that of the northern and the eastern river.In the internal park，the water quality is different in the big lake，the closed pond and the ship channel，the water quality in the big lake is superior.

Xixi Wetland Park；the external park；the internal park；water quality

S593

A

1674-232X（2011）03-0242-06

10.3969／j.issn.1674-232X.2011.03.011

2011-01-20

国家自然科学基金项目（40971041）；杭州市属高校重点实验室科技创新项目（20100333T08）；浙江省新苗人才计划创新创业孵化项目.

谢长永（1987—），男，浙江永嘉人，生态学专业硕士研究生，主要从事湿地生态学和城市生态学研究.

＊通信作者：陈 波（1966—），男，安徽怀远人，副教授，主要从事植物生态学和城市生态学研究.E-mail：bchen922＠163.com