不同连通类型对会仙湿地水质影响分析及评价

韦春伊，徐保利,*，马惠娟，代俊峰，方荣杰,，徐觉明，邹传林

(1．桂林理工大学环境科学与工程学院，广西 桂林 541004；2．广西环境污染控制理论与技术重点实验室，广西 桂林 541004；3．桂林理工大学岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心，广西 桂林 541004；4.恭城瑶族自治县科技开发和情报研究所，广西 恭城 542500)

湿地作为三大生态系统之一，被称为“地球之肾”，是重要的天然蓄水库和物种基因库，具有涵养水源、补充地下水、调节气候和净化水质等水文功能[1]。作为典型的岩溶湿地，会仙湿地为漓江流域中游提供了生态缓冲区和后备区，但是不合理的人类活动导致诸多生态环境问题[2]。近几十年来，随着农业种植、养殖的发展，会仙湿地来水量减少，耗水和污染物增加，湿地面积由42 km2缩减至15 km2，常年存水面积不足6 km2，大量湿地被围垦为鱼塘、农田、果园，湿地生态功能减弱，水体环境容量显著降低，出现了不同程度的污染[3]。现有研究显示，会仙湿地地表水体水质为Ⅴ类和劣Ⅴ类，主要超标污染物是总磷，特别是汇入会仙湿地核心区睦洞湖的睦洞河和古桂柳运河，水质较差，而且不同流域尺度河流氮磷季节变化受到水文条件的影响[4-6]。

在农田、村庄、鱼塘等人类景观的分隔下，会仙湿地生境破碎，形成多种水文连通、半连通甚至孤立的湿地。水文连通是湿地生态过程主要的非生物驱动因子，完整的水文连通能够促进营养物质及能量的循环[7]。陈世峰[8]研究表明水系连通工程加强了博斯腾湖水体交换和更新能力，对改善水质有重要作用；韩汉[9]在洞庭湖湿地的研究发现，水文连通度主要影响水体透明度、水深、总磷等环境因子。夏军等[10]认为维持水系连通可以明显地改善湿地生态环境，但原本水质好的河流和水质相对较差河流连通后会降低原来河流的水质。由此可见，湿地连通对水环境的影响机理较为复杂。在会仙湿地整体出现面积萎缩、功能退化的背景下，不同连通类型的湿地水环境质量状况如何变化仍不清楚。

因此，本文以会仙河滨湿地、河道相连水塘湿地、孤立水塘湿地为研究对象，分析不同时期3种连通类型湿地水体污染特征，并开展水质评价，以加深对会仙湿地水环境状况的认识，为湿地保护和修复提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

会仙湿地横跨桂林市临桂县会仙镇、四塘镇和雁山区东部(110°08′15″～110°18′00″E，25°01′30″～25°11′15″N)，属亚热带季风气候区，年均气温在16.5～20.5℃，年均降雨量1 890.4 mm。会仙湿地属珠江水系一级支流漓江(桂江)流域与柳江流域(洛清江)的分水岭地带，主要水体有分水塘、古桂柳运河及睦洞湖等，生态功能丰富[11]。

1.2 监测点布设及水样分析

选取会仙湿地连通的河滨湿地(HB)、河道相连水塘湿地(XL)以及孤立水塘湿地(GL)为研究对象，3种类型湿地均布设4个采样点(图1)，分别于2021年6月(丰水期)、2021年10月(枯水期01)和2021年12月(枯水期02)采集水样，采样点信息见表1。

图1 会仙湿地不同连通类型采样点分布

表1 会仙湿地不同连通类型采样点信息

1.3 水环境质量评价方法

采用单因子评价法判别污染指标和超标倍数，依据《地表水环境质量标准》评价水质等级[12]，然后采用综合污染指数法评价水质等级(表2)，并以污染分担率表征各污染物贡献[13]，最后采用对数型幂函数普适指数公式评价水体富营养化等级[14](表3)。

表2 综合污染指数分级标准

表3 水体富营养化评价等级

2 结果与分析

2.1 不同连通类型湿地水质变化特征

2.1.1湿地水质物理指标变化

监测期间湿地pH在6.69～9.40，除枯水期02孤立水塘湿地02的水质呈弱酸性外，其余时期各点水质均呈弱碱性。监测期水温在12.72～34.82℃，与气温变化一致，电导率在177.238～519.410 μs/cm，平均电导率323.385 μs/cm。

会仙湿地DO浓度在2.05～15.9 mg/L，其中河道相连水塘湿地DO浓度最高，河滨湿地DO浓度最低，特别是丰水期河道相连水塘湿地DO浓度显著高于其他类型湿地(图2)。河道相连水塘湿地水体中有水葫芦、大薸等水生植物，在光合作用下DO浓度增加；而河滨湿地虽有大量水生植物进行光合作用，但受养殖尾水污染，未矿化分解的有机质增加[15]，微生物活动活跃，增大湿地耗氧量，因而河滨湿地的DO浓度偏低。

表4 湿地水质物理指标

a)丰水期

2.1.2不同类型湿地污染状况

2.1.2.1不同类型湿地氮素污染分析

d)丰水期硝氮

2.1.2.2不同湿地类型总磷污染分析

会仙湿地TP浓度在0.04～0.29 mg/L，河道相连水塘的TP浓度高于其他2种类型湿地，其原因可能是河道相连水塘湿地水面水生植物覆盖率较高(85%)，生长空间受到限制时，水生植物吸附的氮磷量降低且会出现死亡现象，沉入水体释放氮磷，造成二次污染[20]。监测期间孤立水塘湿地间总磷浓度波动幅度显著高于其余湿地，河滨湿地间总磷浓度波动幅度最小(图4)，这是由于河滨湿地连通性较好，有助于水体流动，不同点位水体相互掺混降低了总磷浓度波动幅度，而孤立水塘湿地连通性差，来水主要为稻田排水，不同点位水塘的稻田排水TP浓度差异较大，导致受纳排水的孤立水塘TP浓度波动幅度升高。

a)丰水期

2.1.2.3不同湿地类型化学需氧量分析

会仙湿地CODCr浓度在6.19～120.28 mg/L，其中孤立水塘湿地CODCr平均浓度最高，而河道相连水塘湿地CODCr平均浓度最低(图5)。孤立水塘湿地连通性极差，虽然污染来源较少，但其水循环、水体净化能力弱，污染物逐渐累积，使CODCr平均浓度大于其它湿地；而河滨湿地较河道相连水塘连通性强，受水产养殖尾水污染严重，CODCr平均浓度大于河道相连水塘。

a)丰水期

2.2 会仙湿地水环境质量评价

单因子评价结果显示，会仙不同连通类型湿地水体皆为劣Ⅴ水质，主要超标因子为TN和CODCr(表5)。与III类水标准值相比，河滨湿地TN超标倍数最大(1.37倍)、孤立水塘湿地次之(1.00倍)；孤立水塘湿地CODCr超标倍数最大(1.06倍)，河滨湿地次之(0.83倍)，河道相连水塘湿地TN和CODCr超标倍数均最小。

表5 不同连通类型各时期单因子水质评价结果

综合污染指数法评价结果显示，河滨湿地、河道相连水塘湿地、孤立水塘湿地均为重度污染，河道相连水塘湿地的水质略优于河滨湿地和孤立水塘湿地(表6)。除孤立水塘湿地01、04点和河道相连水塘湿地01、04点为中度污染，其余各点均为重度污染。

表6 不同连通类型各时期综合污染指数评价结果

河滨湿地、河道相连水塘湿地污染物分担率均为TN污染最高，CODCr次之，且河道相连水塘TN、CODCr分担率略低于河滨湿地(表7)，说明虽然这两个水质指标分别是两类湿地的第一和第二污染物，但河道相连水塘湿地其他污染物的贡献率略高。孤立水塘湿地CODCr分担率污染最高，TN次之，这可能是由于孤立水塘靠近农田与村落，受农田排水与生活污水排放，且孤立水塘连通性弱，常年积累导致CODCr污染加重。

表7 不同类型湿地水质指标分担率 %

会仙各时期不同类型湿地营养状态综合指数(EI)均值都大于40，均处于富营养化状态，其中河滨湿地富营养化程度最严重，孤立水塘湿地富营养化程度相对较轻(图6)。会仙湿地周边水体受农业种植、鱼塘尾水、人类活动等影响，导致氮素浓度较高，连通性强有助于周边氮素浓度较高水体进入河滨湿地，从而使水体氮素含量增加，因此随连通性的增强富营养化程度逐渐加重。

a)丰水期

3 结论

b)水质评价结果表明，会仙不同连通类型湿地水质皆处于劣Ⅴ类，主要污染因子是TN和CODCr。受到周边污染物的影响，不同连通类型湿地水质均处于富营养化状态，且富营养化程度随连通性增强而逐渐加重。

c)由于人类活动的增加，会仙湿地受到生活污水、养殖尾水、农田排水等污染源的影响较大，虽然水文连通能够改善水动力条件，但应在考虑湿地水环境容量的基础上，合理控制进入湿地的污染物，特别是控制主要超标因子TN和CODCr，防止污染物沿着连通路径污染湿地水环境，为下一步会仙湿地的水质改善提供指导。