北京市绿地中不同水体水质状况的监测与比较

陈思佳，苏德荣

（北京林业大学 森林培育教育部重点实验室，北京 100083）

北京市绿地中不同水体水质状况的监测与比较

陈思佳，苏德荣

（北京林业大学 森林培育教育部重点实验室，北京 100083）

水域景观是城市绿地，尤其是公园绿地中最为重要的组成部分，其水体水质状况的优劣经常成为社会、媒体关注城市生态环境的一个焦点。本文使用YSI 6600EDS多参数水质检测仪，选择了北京城市绿地中水源不同、可能污染源不同的4个典型水体（公园湖泊、河道水域、再生水人工湖以及高尔夫球场水体）进行为期3个月的水质监测，分析比较了不同水体水质变化的原因。结果表明，以再生水为水源的水体电导率及盐度均高于其它水体，而高尔夫球场水体的溶解性总固体及蓝藻密度均高于其它水体，说明城市绿地中水体的水质不仅与供水水源有关，也与水体周边的绿地面源污染有关。

城市绿地；水域；水质监测；北京

水域景观是城市绿地，特别是公园绿地、高尔夫球场的重要组成部分之一，城市绿地中的水体对于绿地的景观构成、绿地灌溉供水、蓄水防洪、生物多样性保护等具有重要作用和功能[1-2]。城市绿地中的水体也是与公众最为贴近的水体，其水环境质量的变化，往往引发较多的社会关注。如果城市绿地中水体受到污染，水环境状况恶化，不仅对城市绿地景观造成影响，也对一个城市的声誉以及城市管理产生不良影响[3-4]。为此，对城市绿地中的水体水环境状况进行经常性的监测是十分必要的，通过监测可以及时发现水体质量状况，以便分析原因找出治理对策。

城市绿地中水体水质状况变化的原因很多，目前的研究大多是从水源追溯水质变化的原因。比如，以再生水为城市绿地水域的补给水源造成水质变化方面，孟庆义（2011）等人研究了北京潮白河再生水补给后景观水体的水质变化情况，研究表明：再生水进入河道后有机污染和叶绿素浓度上升，藻类大量繁殖，河道水体表现出富营养化趋势[5]。卫新锋（2009）等人对北京市5个景观湖泊浮游藻类状况的分析表明，以再生水和自然水为来源的水体，其浮游藻类种属结构变化明显，5个景观湖中，朝阳公园、玉渊潭、昆明湖与什刹海均处于富营养化状态[6]。有降雨径流补给的城市绿地水体，侯立柱（2006）等人分析了北京城区不同下垫面雨水径流水质情况，结果表明：与过去比较，现状雨水径流污染较20世纪90年代严重，其主要污染物为有机物、营养物及悬浮固体，径流污染主要来源于下垫面的污染物积累[7]。侯培强（2012）等人对北京市城市道路降雨径流水质进行了分析，结果显示环路干道径流综合水质最差，超出国家地表水V类水质标准，环路干道径流水质污染物主要来源于机动车辆轮胎和路面材质污染源以及与溶解态重金属污染有关的大气干湿沉降和机动车尾气污染源[8]。祝遵凌（2010）等人对淮盐高速公路沿线湿地水环境进行调查和检测，结果表明沿线湿地水环境中的水温、水深、SS等指标变化具有明显的季节性；总氮含量在通车前后存在显著差异；总磷含量空间变化上与其他样点存在极显著差异[9]。赵兴媛（2012）等人对北京玉渊潭水化学特征进行了分析，结果表明玉渊潭水体污染主要来源于上游农业生产地区化肥的施用、工业生产及人类活动排放引起的污染[10]。

上述这些研究着重从水的来源中分析水质变化的原因，较少看到不同城市绿地类型中的水体水质状况与绿地类型的关系，特别是近年来一些城郊型的大型城市绿地，比如高尔夫球场，其水体的水源或许与一般城市绿地中水体的水源相同，但水体水质状况有很大的不同。高尔夫球场就其功能和草坪灌溉的需要都要建造面积较大的水域[11]。为了保持高尔夫球场草坪的运动使用质量，在草坪养护过程中不可避免地要施用化肥包括有机肥、杀菌剂、杀虫剂以及除草剂等农药，这对于高尔夫球场及其周边水体造成了潜在的水环境风险。Kohler（2004）和 King（2007）等人的研究表明，草坪施用的氮、磷肥在降雨、灌溉后会造成部分流失，并随地表径流进入球场水体，引起藻类繁殖，导致水质变差，并逐渐呈现富营养状态[12-13]。金克林（2009）等人在模拟条件下测试了高尔夫球场土壤氮、磷淋溶规律及其对水质的影响，结果表明：速效磷浸出较快并溶入水体，水体中总氮和硝酸盐氮含量随时间呈上升趋势，二者含量高时可达原入库水含量的3倍[14]。因此，本文选择北京市4种不同的城市绿地类型及其水体进行了为期3个月的定点监测，以比较不同绿地类型中水体水质变化的差别，为制定差异化的城市绿地水体水质管理方案提供依据。

1 研究方法

1.1 研究区域

为了比较北京不同城市绿地类型的水体水质状况，分别选取了玉渊潭公园人工湖、昆玉河、奥运公园水体、高尔夫球场水体作为研究区域。所选择的四个研究区域都属于北京市城市绿地，但绿地类型及特点差别较大，见表1。其中，玉渊潭公园为北京市十一大公园之一，公园历史悠久，占地面积137 hm2，其中一半为水面，绿化覆盖率达到95%以上，人工湖水源来自京密及永定引水渠，可能污染主要来源于上游农业面源污染及生活污水。昆玉河是京密引水渠下游自颐和园到玉渊潭的引水渠，全长约10 km，水源与玉渊潭同来自密云水库，但环河岸带城市道路上的汽车尾气排放及降雨径流带来一定的污染。奥林匹克森林公园（奥运公园）是2003年开始建设的现代城市绿地，它占地面积680 hm2，其中水面122 hm2。奥运公园人工湖水源为再生水。选择的高尔夫球场位于北京市朝阳区，占地面积155 hm2，其中水面面积12 hm2，球场人工湖作为草坪灌溉的水源，用地下水补给。可能的污染源来自施用化肥、农药及灌溉、降雨形成的径流。

表1 监测的4种城市绿地中水体来源及可能污染源Table 1 Water sources and potential contaminant of four different urban green spaces water under survey

1.2 监测方法

采用YSI 6600EDS型多参数水质监测仪（美国多普勒公司产）监测溶解氧、电导率、盐度、总溶解固体量、温度、pH、深度、浊度、叶绿素浓度（Chl）、蓝藻密度（CBD）等指标，监测数据直接连接计算机进行采集。为了监测4个研究区水体的各项指标，在每个研究区的人工湖上选择有桥的位置作为监测点，参照《水和废水监测分析方法》在桥上设置了3个采样点，每个采样点的取样水深均为0.5 m，监测时每个测点取样3个，监测指标数据取平均值。采样时间为分别为2011年9、10、11月，在4天之内取完4个研究水体的水样并现场采集监测数据。

2 结果与分析

2.1 水温

由于水温与所测当天气温密切相关，虽然所观测水体区域不同、水源不同，但同月内数值较为接近，水温变化趋势都是从9月到11月逐渐下降，见图1。

图1 北京不同绿地水体水温的比较Fig.1 Comparison of temperature in different urban green space waters in Beijing

2.2 溶解氧（DO）

水中的DO主要受水温、光照强度、深度、水体内藻类数量等指标影响。水温直接影响氧气在水中的溶解率；光照强度主要影响水体内藻类的光合作用强度，从而影响其释放出的氧气数量；叶绿素浓度反映出水体内含藻类的数量，从而影响水中的溶解氧的多少。由于所测地点水温相似，且都是表层水，表层与大气交流频繁，因此，其数值变化不大，在1～14 mg/L之间，但玉渊潭、昆玉河、奥运公园湖内的DO略高于高尔夫球场人工湖中的DO，见图2。

图2 北京不同绿地水体溶解氧的比较Fig.2 Comparison of dissolved oxygen for different urban green space waters in Beijing

2.3 电导率和含盐量

电导率是表示物质导电性能的物理指标。电导率越大则物质导电性能越强，电阻就越小，反之导电性能越差，电阻越大。溶液的电导率等于溶液中各种离子电导率之和[15]。由图3可以看出，奥运公园人工湖内电导率在0.8 uS/cm左右，明显高于其它3个监测点，甚至其11月份所测电导率是玉渊潭人工湖水11月份所测电导率的近4倍；而高尔夫球场的人工湖的电导率在0.6 uS/cm左右，也要比昆玉河和玉渊潭公园人工湖内电导率略高。而所测的含盐量与电导率基本一致（图4）。含盐量最高的是奥运公园，在0.42 ppt左右，其次是球场人工湖在0.29 ppt附近，玉渊潭公园和昆玉河则相差不大，在0.2 ppt左右变化。在产生此现象的原因是：玉渊潭公园人工湖及昆玉河均来源于天然水体，含有少量的电解质，所以具有一定的导电能力。而奥运公园人工湖内水主要来源于再生水的补充，再生水内所含电解质高，而用再生水作为补充水的景观用水，再生水回用量大的水体其稀释能力差，长期使用会引起营养盐的积累[16]。而高尔夫球场人工湖内水虽然主要来源于地下水，但是为了保持良好的草坪质量，在球场草坪管理养护过程中需要施用适量的化肥、农药，所施用的营养物质会随降雨、灌溉以地表径流进入球场人工湖，导致水体中营养盐等物质超标，电导率上升。

图3 北京不同绿地水体电导率的比较Fig.3 Comparison of conductivity of different urban green space waters in Beijing

2.4 溶解性总固体（TDS）

图4 北京不同绿地水体盐度的比较Fig.4 Comparison of salinity of different urban green space waters in Beijing

图5 北京不同绿地水体溶解性总固体的比较Fig.5 Comparison of total dissolved solid of different urban green space waters in Beijing

由图5可以看出，所测得各个水体中总溶解性固体含量中，高尔夫球场人工湖内TDS要明显大于奥运公园人工湖大于昆玉河和玉渊潭人工湖水域所测值，数值在2 g/L左右，其次是奥运公园，数值在0.54 g/L，而昆玉河和玉渊潭公园所测的TDS含量相差不大，均在0.25 g/L左右。球场人工湖所测TDS是玉渊潭公园人工湖和昆玉河的近8倍。虽然球场人工湖水源主要来源于地下水，但是由于高尔夫球场湖两岸按照自然驳岸设计，不像其它3个地区属于硬化水泥湖岸，同时球场岸边主要以沙坑、草坪为主，打球活动、草坪的管理养护活动如打孔、覆沙及降雨、灌溉等使各种物质进入水体的机会大大增加，对水体环境的扰动作用相比其它种植低矮灌木的湖岸更为明显。而奥运公园内TDS比玉渊潭公园和昆玉河稍高的主要原因可能是由于其水源为再生水，所含的营养盐及其他成分含量较高，同时再生水的稀释能力没有天然水库中的水能力强所导致的。

2.5 叶绿素浓度与蓝藻密度

叶绿素以多种形式存在于藻类中,通常不同的藻类,其所含叶绿素的类型各不相同。用YSI 6025叶绿素传感器所测定的是水体中全部藻类的叶绿素（叶绿素a、b、c）[17]。由图6可以看出，玉渊潭人工湖和昆玉河中叶绿素浓度要高于奥运公园和高尔夫球场人工湖。其中，玉渊潭湖水中的叶绿素浓度变化较平稳，在40 mg/m3左右，而昆玉河河水中叶绿素浓度变化幅度稍大，在9月测得叶绿素浓度为25 mg/m3，而在11月份测得浓度为48.5 mg/m3；而奥运公园与高尔夫球场人工湖内所测叶绿素浓度相差不大，均在20 mg/m3左右，低于玉渊潭人工湖和昆玉河中所测值。球场和奥运公园受人为因素影响较大，球场内人工湖水还要作为灌溉用水，又以地下水进行补充，导致球场内水循环较为频繁，藻类生长繁殖速度相对缓慢。而奥运公园由再生水补充，某种程度上应更易于藻类繁殖，但监测结果显示，其叶绿素浓度和蓝藻密度均低于其它水体。可能原因是，玉渊潭公园人工湖湖水更新慢，流动缓慢，受人为扰动较小，使其环境适宜藻类生长繁殖，导致其叶绿素浓度较高。同样受人为影响较小的昆玉河，因为河水流动相对较快，致使其叶绿素浓度变化没有玉渊潭公园人工湖稳定。

图6 北京不同绿地水体叶绿素浓度的比较Fig.6 Comparison of chlorophyll concentration of different urban green space waters in Beijing

YSI6131蓝藻传感器根据蓝藻体内特有的藻蓝蛋白进行定量,测量值仅代表水体中蓝藻门的藻类密度[17]。蓝藻的大量出现是富营养化的征兆，随着富营养化程度的逐渐加重，最后变成以蓝藻为主[18]。由图7可以看出，蓝藻密度随时间变化幅度较大，温度较高的9月份相对更适宜藻类的生长繁殖，而随着温度的下降，藻类活动逐渐变的不频繁；同时，相比其它所测地点，球场人工湖藻类变化幅度较小，原因是球场施用的化肥等经地表径流进入水环境，为蓝藻提供了生长繁殖所必要的N、P元素等营养物质，导致其比其它水体中的蓝藻生长繁殖稍快，下降的速率较小；玉渊潭公园人工湖内蓝藻数量要高于昆玉河及奥运公园人工湖内所测蓝藻密度，原因可能由于上游农业生产地区化肥的施用、工业生产及人类活动排放的废物引起上游属于农业生产地施用化肥部分进入公园人工湖，使其湖内各种含氮营养元素较高，为蓝藻生长提供了营养物质[10]，同时，玉渊潭人工湖水流动性较其他水体差，也是利于藻类繁殖的因素之一。

图7 北京不同绿地水体蓝藻密度的比较Fig.7 Comparison of algae density of different urban green space waters in Beijing

2.6 pH

由图8可以看出，所监测的4个地区水域的pH值相差不大，都属于偏碱性水质；同时玉渊潭人工湖水pH高稍要于其它3个所监测地区，在8.4附近；其次是高尔夫球场人工湖，在8.3左右；pH最低的是昆玉河，数值在7.93左右。当pH＞8时适宜蓝藻的生长繁殖，在一定温度条件下，更容易造成藻类水华现象的发生。水华大多暴发在pH为弱碱性或碱性的水体中。在富营养化水体中，随着富营养化的发展，水的pH呈现随藻类生长而显著增高的趋势。这是由于藻类光合作用消耗水中的二氧化碳，致使水中氢离子减少，pH升高[18]。这可能与上文中提到的玉渊潭及高尔夫球场人工湖蓝藻数量较高的原因相同。

3 结 论

针对北京市4种不同类型城市绿地中的水体所监测的水质指标比较可以看出：

图8 北京市不同绿地水体pH的比较Fig.8 Comparison of pH of different urban green space waters in Beijing

4类绿地中的水体其水温、DO、pH相差不大，而叶绿素浓度、蓝藻密度、TDS、电导率、含盐量相差较大。这与4类水体的水源来源有关，也与可能的污染源紧密相关。以再生水为水源的奥运公园其含盐量、电导率要明显高于其它水体；而高尔夫球场人工湖水质受人为因素（球场绿地养护管理）影响较大，其次是施用化肥、农药等通过地表径流进入水体的可能性及数量较大，导致蓝藻含量高，易造成水体富营养化。玉渊潭公园水体叶绿素浓度较高，在某种程度上也受上游农业生产化肥施用的影响。

从不同类型绿地中水体的水质比较中可以看出，以再生水为水源的水体电导率及盐度均高于其它水体，而高尔夫球场水体的溶解性总固体及蓝藻密度均高于其它水体，说明城市绿地中水体的水质管理不仅要从水源源头上进行监控，而且也要对水体周边绿地的养护管理进行监控，针对城市绿地的类型制定具有针对性的水体环境质量保障措施更为必要。

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Comparison and monitoring of water quality in different water area of urban green space in Beijing

CHEN Si-jia, SU De-rong
(Key Lab. for Silviculture and Conservation Attached to China Ministry of Education, Beijing Forestry University,Beijing 100083, China)

Water landscape is a kind urban green space, especially is one of most important part of urban park green space, the advantages and disadvantages of water quality conditions became a focus of social and media attentions in urban ecological environment. By choosing the four typical water areas (park lakes, river water, artificial lakes and golf course water) with different water sources, different possible pollution sources as the observation objects, the water quality monitoring to the four typical water areas were conducted for a period of 3 months by using YSI 6600EDS multi-parameter water quality detection instrument, and the causes of the water quality changes in different water areas were analyzed. The findings show that the conductivity and salinity of the water which took the recycled water as water source were higher than that in other water. This proved that the water quality in urban green space not only associated with water sources but also and did with the green ground source pollution around the water.

urban green space; water area; water quality monitoring; Beijing

S731.2

A

1673-923X(2013)06-0122-05

2012-12-11

不同生态区域优良牧草品种优化配置及丰产栽培技术研究（2011BAD17B01-05）

陈思佳（1987-），女，硕士研究生，研究方向：城市绿地生态用水管理

苏德荣，男，教授，博导，研究方向：城市绿地生态用水管理研究；E-mail：suderong@163.com

[本文编校：吴 彬]