石河子大学校园降水资源利用探讨*

薛 伟，徐 凤，李 松，汪 磊，刘紫洋，田 傲，杨国超（石河子大学水利建筑工程学院，新疆 石河子 83000；石河子泽众水务集团，新疆 石河子 83003）

1 石河子地区环境状况

石河子大学位于荣获“联合国人居环境改善最佳范例迪拜奖”的新疆石河子市。石河子市是旅游型城市、轻工业城市。石河子大学在石河子市有南区、中区、北区、东区4个校区。校园面积1.83×106m2，校舍面积9.5×105m2，学校校园绿化覆盖率达到43%。石河子地区海拔高度差异较大。无霜期为168～171 d。1 a中的最高气温出现在7月，最低气温出现在1月。年降水量为125.0～207.7mm。日照充沛，年日照时数为2721～2818 h。2013年石河子市平均气温、降水总量如表1所示。

表1 2013年石河子市平均气温、降水总量

由表1可知，2013年石河子地区最高气温出现在7月，最低气温出现在1月。年降水量为211.1mm。

2 实验材料与方法

2.1 取样地点

采样点布设在石河子大学北区4号宿舍楼旁，周边没有局部污染源，四周无遮挡雨、雪的高大树木或建筑物。

2.2 收集装置

实验室自制降水收集装置。尺寸为50 cm×50 cm×50cm的有机玻璃降水收集容器，外壁设测量标尺2个，装置底部设取样口，如图1所示。

图1 降水收集装置

2.3 实验方法

以石河子大学降水水质为研究对象，参照《水和废水监测分析方法》［1］测定不同时期降水的pH、氨氮、COD、悬浮物（SS）。

3 结果及讨论

对2013年11月至2014年12月石河子大学北区4号宿舍楼旁进行降水收集监测，其中降雨23场，监测16场，降雪15场，监测11场。根据2.3中的实验方法及时进行水质检测。实验数据与GB/T 18920—2002城市污水再生利用城市杂用水水质［2］和GB/T 18921—2002城市污水再生利用景观用水水质作比较，如表2、3所示。

表2 石河子大学北区4号楼门前不同时期降雪收集数据与不同标准对比

表3 石河子大学北区4号楼门前不同时期降雨收集数据与不同标准对比

由表2知，对石河子大学北区4号楼前不同时期检测的雪水pH、氨氮符合GB/T 18920—2002中城市绿化、冲厕、道路清扫、消防、车辆冲洗标准中的要求，SS、COD在该标准中没有限定。监测雪水的pH、氨氮符合GB/T18920—2002要求，SS严重超标，COD在该标准中没有限定。因此，石河子大学北区4号楼前的天然雪水具有作为城市杂用水和景观用水的潜力。

分析表3可知，对石河子大学北区4号楼前不同时期检测的降雨pH、氨氮符合GB/T 18920—2002中城市绿化、冲厕、道路清扫、消防、车辆冲洗标准中的要求，SS、COD在该标准中没有限定。监测雨水的pH、氨氮符合GB/T18920—2002要求，大部分时间段检测SS的略高于标准要求，COD在该标准中没有限定。因此，石河子大学北区4号楼前的天然降雨具有作为城市杂用水和景观用水的潜力。

对比表2～3降雪与降雨的水质检测参数可以看出，雪中氨氮的含量明显高于雨中的含量。降雪中的SS含量高于降雨中的SS。降雪与降雨中CODCr含量相差不明显。

4 种植实验

为了验证天然降水可利用，进行了以天然降水与生活饮用水作为培养水源的景观植物栽培对比试验。选用了以土栽培的凤仙花和以水栽培的水竹进行试验。

4.1 凤仙花培养

4.1.1 实验材料

凤仙花种子一把，挑选大小一样、外形饱满的种子数颗待用。口径为15 cm的圆形塑料花盆10个。普通种植土样一堆。收集的天然雨水一定量。

4.1.2 试验方法

2014年5月12日将种植土样经过翻晒简单处理后装至花盆中。然后将挑选过的种子每个花盆分散放置4颗，用天然雨水、生活饮用水分别浇透土样。以天然雨水、生活饮用水浇灌各4盆。待花发芽后每天晚上各浇1次水，保持土壤湿润［2］。在整个生长过程中，不进行施肥。以凤仙花发芽情况、叶片数和花干高度为研究对象进行观察记录。

4.1.3 结果与分析

第45天自来水培养的凤仙花“自4”花盆中花株叶片为7片，株高7 cm；天然雨水培养的凤仙花“雨4”花盆中花株的叶片为13片，株高为7.5cm。

通过对比分析可知，天然雨水培养的凤仙花在累计叶片总数上明显高于生活饮用水培养的。通过对天然雨水检测所获得的相关数据与中华人民共和国生活饮用水卫生标准的对比可以看出，天然雨水的氮磷含量要明显高于生活饮用水卫生标准，对于凤仙花叶片数的生长有一定的促进作用。同时我们发现天然雨水培养的凤仙花在花干高度上不占优势，可知氮磷促进了叶片数增长，但是不促进高度增长。

4.2 水竹培养

4.2.1 实验材料

水竹4根，购买大小一样、长势相似、带芽数目相等的水竹待用。1.5 L矿泉水瓶4个。生活饮用水、天然雨水一定量。

4.2.2 试验方法

2014年8月20日将购买的水竹移植到装有生活饮用水和天然雨水的矿泉水瓶中进行生长试验研究。每月换水1次。在整个生长过程中，不进行施肥。以芽茎高度为对象进行观察记录。

4.2.3 结果与分析

第0天天然雨水培养的水竹“雨2”下侧芽高6 cm，上侧芽高6 cm；“自2”下侧芽高6 cm，上侧芽高6 cm。第60天天然雨水培养的水竹“雨2”下侧芽高12cm，上侧芽高16cm；“自2”下侧芽高8.3cm，上侧芽高11cm。第120天天然雨水培养的水竹“雨2”下侧芽高20 cm，上侧芽高18 cm；“自2”下侧芽高11 cm，上侧芽高14 cm。

通过对水竹的生长记录比较发现，第60天时天然雨水培养的水竹芽茎平均高度为14cm，而生活饮用水培养的水竹芽茎平均高度为9.65cm；第120天时天然雨水培养的水竹芽茎平均高度为19 cm，而生活饮用水培养的水竹芽茎平均高度为12.5 cm。天然雨水培养的水竹在芽茎高度上占有很大的优势。由于培养水竹完全是在水环境中进行的，故其生长所需的营养物质完全是从培养水源中吸取的。从其芽茎高度可以看出，天然雨水更易于水竹的生长。

5 结论

通过对石河子大学北区4号宿舍楼旁降水进行为期17个月左右的收集监测，将监测数据与GB/T 18920—2002城市绿化、冲厕、道路清扫、消防、车辆冲洗标准及GB/T 18921—2002水质标准进行对照，可知，石河子大学北校区的降水经过一定的处理可以作为绿化、冲厕、道路清扫、消防、车辆冲洗用水及观赏性景观水景类环境用水。通过养花实验数据分析，天然降水中COD较高，但由于植物对外界毒物具有耐受性，依然可以正常生长，所以天然降水经过简单处理即可资源性利用。

［1］ 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法［M］.4版.北京：中国环境科学出版社，2002.

［2］ 满桂林.几种花灌木在包头地区的引种试验［J］.内蒙古农业科技，2012（2）：59.