【S河湿地水质差异性探究（论文）9300字】

PAGEIS河湿地水质差异性研究摘要随着湿地的不断开垦，大量农田退水也大量排入湿地，湿地的各项生态功能，尤其是水质进化功能首当其冲，受到一定影响，所以研究湿地水质的退化情况对于深入分析在人类强烈干扰下湿地生态功能的表现形式和制约原理非常重要。本研究以中国最为典型的挠力河湿地为研究区，经过在湿地刚刚开化，没有接纳农田退水时期，雨季大量接纳农田的排水和秋季雨季结束，农田排水收割的3个时间点进行采样，经过多次多个采样点进行采样，进行对比分析揭示水体的指标情况，分别测试8个水质指标，进行常规统计和采样点数据与5类水质的关系认识水质在不同阶段的基本情况，反应水质变化的特征，同时利用模糊综合评判法深入解析湿地水质的退化机理，结果显示在湿地接纳农田退水的不同情况下，水质出现差异，在春季水质指标相对较好，说明湿地本底较好，湿地有很强的净化能力，在雨季随着大量降水进入湿地，随径流进入湿地后水质下降，空间差异加大，在秋季随着农田退水的大量排入，水质出现恶化现象，但是湿地凭借自身的强大净化功能，积极处理，湿地水质生态仍在可控范围之内，但是针对个别地点，富营养化趋势出现，还需要进行必要的检测，甚至进行干预，保证湿地的净化功能在许可范围之内。关键词：挠力河湿地水质差异农田排水富营养化目录TOC\o"1-3"\h\u25354摘要 I22322第一章绪论 166391.1研究意义 1166521.1.1理论意义 1118791.1.2现实意义 1276941.2国内外研究进展 1224031.2.1国内研究进展 1176581.2.2国外研究进展 221987第二章研究区总体情况 382382.1空间区域 3285192.2气候特征和地貌形态 3183992.3水文特征 315037第三章研究方法 4167103.1研究所用的指标 4216163.2水质指标的测试 566723.3数据的处置 512679第四章结果分析 691974.1湿地开化时期 6198204.1.1整体分析 618454.1.2不同采样点的具体情况 6289224.1.3湿地不同位置的差异 71284.2雨季 8299234.2.1整体分析 8211304.2.2不同采样点的具体情况 8240834.2.3湿地不同位置的差异 938844.3雨季结束 10320534.3.1整体分析 10311844.3.2不同采样点的具体情况 1140414.3.3湿地不同位置的差异 1219118第五章结论与讨论 13764参考文献 14PAGEPAGE2第一章绪论1.1研究意义1.1.1理论意义作为全球三大生态系统之一的湿地有着强大的功能，尤其是因积极的水质净化功能被称为地球之肾，在水文调节方面有着水量水位的调节，流域水源补给、区域净化等一系列作用，尤其固有的有效功能是流域水质的保证器。所以深入解析湿地的水质净化能力与空间差异，对于深入研究湿地的生态功能，全面认识湿地系统发挥的作用有一定的理论意义。1.1.2现实意义挠力河湿地位于三江平原的腹心，三江平原是中国目前重要的商品粮基地，对于我国粮食安全举足轻重，所以湿地的生态功能是否正常对于维系这个基地的生态安全，发挥粮食基地的作用有着一定的现实意义，尤其是对水环境安全日益得到重视的中国，如何认识湿地所能发挥的作用，为水质净化提供有利支持具有一定的实践价值和应用前景。1.2国内外研究进展1.2.1国内研究进展湿地被称为地球之肾，具有巨大的环境功能。在全球经济发展中与可持续发展的主题下，湿地环境充分的保证了物种多样性的稳定甚至提升。并且在水质净化方面发挥着重要的生态服务功能，尤其在净化污水,保持良好水质方面发挥重要作用。天然的过滤功效促使湿地承担了大自然的净化器。物理方面取得明显效果主要体现是在湿地具有一定的过滤、沉积和吸附的作用。化学方面所取得的效果主要体现在为湿地中有机微生物提供弱酸环境，转化和降解水中的重金属。针对挠力河湿地水质净化的分析采用恢复湿地与邻近湿地水质对比方式对夏季挠力河湿地水质净化能力进行分析；另外采用夏季和秋季水质对比方式分析湿地水质净化的持续能力。1.2.2国外研究进展湿地生态系统因为其分布广，再几乎所有温度带都有分布，所以其生态功能的表现形式引起世界的广泛关注，深入分析其固有价值也引起国外学者的极大兴趣额，对其研究，尤其是水质的研究也日益深入。俄国由于境内有着无数的沼泽湿地，所以对于湿地的水质研究也非常早，许多欧洲学者开创了湿地水质研究的理论和研究方法。随着理论的丰富和研究方法的成熟，人们对湿地水质的研究由感性走向理性，并且逐渐完善化和系统化。自1885年国际地理学会召开完毕，俄国人建立了一系列沼泽湿地观测站，对各大型湿地水质进行了观测研究，以著作和论文将研究结果陆续表达出来。另外由于北美和西欧也有湿地分布，所以美国和加拿大以其强大经济实力和科研实力为依托，强化对湿地的研究，后来居上，目前国际上处于领先地位，对水质的研究所发表的论文数量和质量都是非常显著的，涌现了大批湿地水质方面的优秀学者。推动了湿地研究的发展。美国和西欧由此成为了世界湿地研究中心，并带动了大量发展中国家开始研究湿地。现在，伴随各个国家纷纷加入《湿地公约》，推进了湿地研究与保护，使得湿地成为各国各学科学者更加关注的热门领域。第二章研究区总体情况2.1空间区域挠力河湿地位于三江平原腹地，连续占有黑龙江所辖的3个县与1个市。目前湿地总面积为160595.4公顷，其中缓冲区5312.4公顷，实验区70425.8公顷。自然保护区河流黑龙江水系的核心，河网稠密，湿地面积大，上中下游都有水富集区，尤其是中游地区，地形相对封闭，洼地众多，使湿地零星分布，是欧亚大陆候鸟迁徙的必经之地。同时既体现了我国内陆湿地和水域生态系统最为典型的地区也是三江平原原始湿地生态系统的缩影，具有极高的保护价值。2.2气候特征和地貌形态挠力河湿地所属的黑龙江省位于中纬度亚欧大陆东岸，夏季高温多雨,冬季寒冷而漫长，位于中温带大陆性季风气候区,。根据宝清站1955-2000年气象资料统计,最高气温出现在7月份,月平均气温为21.9℃,极温为36.6℃;最低气温出现在1月份,月平均气温为-18.1℃,极温为-37.2℃。多年平均年降水量为518mm,属于半干旱地带,降水大部分集中在6~9月份,占全年降水量的72%,挠力河干流宝清镇以上为低山丘陵区,以下为平原区。滩地非常多，洼地也非常多，尤其使许多高低镶嵌的河漫滩和低阶地，形成沼泽分布非常广，负地形非常多的地形，这样形成河流弯曲，流动慢，负地形大量蓄水形成了广泛分布的湿地。河道主槽整洁,无杂草,河底为细砂;滩地多丛林和杂草,一般为小叶章和沼柳。2.3水文特征挠力河的发源地位于完达山脉勃利县境内的七里嘎山，是该流域的主要干流，水源流向，自西南流向东北,均年降水量为518mm,属于半干旱地带,降水大部分集中在6~9分为大、小挠力河两支。小挠力河流向东偏北，经东升乡折向北。第三章研究方法3.1研究所用的指标本次实验的相关测试按照《水监测分析方法》（第4版）（国家环保总局编委会，2002）相关规定进行，项目包括酸碱性（pH）、氧化反应电位（ORP）、氨态氮（NH4-N）、总磷（TP）、总氮（TN）、化学需氧量（CODMn）、硝态氮（NO3-N）、溶解性固体总量（TDS）、水中溶解氧(DO)和BOD5。水中溶解氧(DO)采用碘量法现场固定实地测量，PH值采用PH计实地测量，结束后把样品冷藏带到室内按照上面题及的方式进行理化指标的检测。通过实验所得数据来对结果进行分析从而对水质及整条流域和采样点的水质进行一定标准化比对，从而验证水质高低。（1）溶解性固体总量（TDS）溶解性总固体(TDS)是指在水中所解离的无机盐和有机物的总称。TDS指对于水质状况有着直接的印证即TDS值越高，则表示水质越差，同理若TDS值越低则水质越好。（2）酸碱度（PH）酸碱度（PH）是指溶液的酸碱性强弱程度，一般用PH值来表示。作为最重要的参数之一，PH值在多方面有着重要的衡量作用如有关于水溶液的化学研究。（3）氧化反应电位(ORP)氧化反应电位是作为氧化或还原性质的一个重要参考指标。水溶液进行电子交换是在H+粒子交换下的酸或碱反应。即表明在水中存在氧化剂或还原剂。普通水的ORP值呈较高值，软水的ORP值最高。自来水的ORP值在+150至+550之间。（4）硝态氮（NO3-N）硝态氮属于无机态氮，是氮最常见的形态，包括硝酸钾中的氮，硝酸铵中的氮等。硝态氮只能存在于水中。当水体中硝氮含量过高，会对水中各种动植物，尤其是鱼类等产生毒害作用，所以硝态氮（NO3-N）是水体受到污染的一种信息，是最常见的化学污染，是衡量水质的一个重要指标。（5）氨态氮（NH4-N）氨态氮主要存在形式为离子键的NH4+（铵根离子）并更多体现于无机物中。被认为铵为铵氮。主要存在形式为共价键的，更多地体现于有机物中，被认为氨氮，在分析水质时被经常使用。水体中氨态氮的来源主要是生活污水、农田退水、养殖废水和工业废水等。（6）总氮（TN）总氮是指存在于水中各种形态无机和有机氮的总量。例如NO3-无机氮和蛋白质有机氮。衡量水质的标准之一是水中的总氮含量，在水体污染及及自净方面其数据具有重要意义。（7）总磷（TP）总磷是指水体中磷元素的含量，其主要以碳酸盐形式存在。对于正常的藻类植物生长来说，适量的磷是藻类生长的必要元素，若磷的含量过量则会引起水体污染及水体富营养化。（8）化学需氧量（CODMn）化学需氧量（COD）又称作化学耗氧量作为衡量水中还原物质的指标之一。化学需氧量（COD）也可以体现出水中有机物的多少。(9)水中溶解氧(DO)溶解氧是指空气中的分子态氧溶解在水中的含量，具体表述为水中的溶解氧因水中所含有的有机化合物在喜氧菌影响下促进了对于生物的降解。而水自净能力体现的主要标准是溶解氧值的高低。(10)五日生化需氧量(BOD5)五日生化需氧量(BOD5)是一种用微生物代谢作用所消耗的溶解氧量来间接表示水体被有机物污染程度的一个重要指标。生化需氧量是一种用微生物代谢作用所消耗的溶解氧量来间接表示水体被有机物污染程度的一个重要指标。由于工作日是五天所以所送样本取得结果定为5日。3.2水质指标的测试将得到的样品带到室内后，选择能够反映水质情况的指标，利用一系列仪器，采用常见的测量方法对样品进行测量与分析，得到实地的直接数据，为进行水质分析打下前提基础。3.3数据的处置我国对水质的需要和生产生活的实际要求，对水质指标进行相应的分类，一句实际水的使用方式共分五类，即用于生活用水的为1类水质，经过稍微处理就可以用于生活使用的为2类水，由于水源地保护和保护区的水质为3类水，用于工业用水，水质很差为4类水，最后只能作为其他用水，水质最差的为5类水。所以在对水质进行分析中都结合水质的分类进行研究，认识水质情况，本文也采用这个划分标准对湿地的水质情况进行分析。第四章结果分析4.1湿地开化时期4.1.1整体分析（1）水质整体情况从各个指标的整体情况看1类水质有3个，3类水质有3，4类以上的有2个，各个指标之间差异较大，其中多数为水质相对较好的状态，说明湿地有很强的净化作用，经过秋冬季的作用，水质趋于良好。各个指标的分布情况为氮磷指标相对数值较小，几乎都为4类水以下，尤以3类水以下为主，CODMn为3类，说明春季温度低，水体富营养化没有表现出来。从所有水质指标的标准差相对都比较小，湿地中各个位置上空间差异不大，但是TN和TP的标准差相对较高，BOD也不小，说明水质净化能力在不同地理位置还具有一定的空间差异，NH4-N的变异系数低说明湿地对氨态氮处理的最好。表4-3各个河段各个采样点各种水质指标的均值（各个指标单位为：NO3-N为ｕg/L，其余为mg/L）指标TDSpHORPNO3-NNH4-NTNTPCODMnDOBOD5极差0.178.6641.700.130.241.130.284.117.082.41最小值0.040.05-94.400.170.460.270.061.965.820.80最大值0.218.71-52.700.300.701.410.346.0612.903.20均值0.117.03-68.300.210.530.790.144.088.421.76标准差0.052.4911.490.050.070.360.081.281.770.77变异系数0.440.35-0.170.220.130.450.570.310.210.444.1.2不同采样点的具体情况不同采样点各个指标还是有非常大差异，说明湿地在不同位置和流域中的上下游地段水质不同。各个采样点的TDS指标水质相对最好，集中于1（9个）和2类水（1个），体现在湿地的几乎任何位置，水质净化的能力本底还是非常强大的；各个采样点的NO3-N指标对为3类（7个）和4类水（3个），表明湿地从秋末和冬季没有外来干扰的情况下混合充分，相对一致性强，但是氮也随着扩散出现全湿地水质相对下降的现象；NH4-N指标多为2类（3个）和3类水（7个），表明在温度上升，湿地解冻时期，湿地中水体氮以硝态氮为主；TN指标多为2类（2个）、3类（6个）和4类水（2个），表明这时水体含氮量不高，但是个别地段含量有上升趋势；全磷（TP）指标多为3类（3个）、4类（4个）和5类水（3个），磷（TP）指标的状况与TN相同；CODMn指标较好，多为1类（1个）、2类（5个）和3类水（4个），从这个指标来看说明湿地净化效果较好；DO指标多为1类（7个）、2类（2个）和3类（1个），表明湿地水质在这个时间段相对还是很好的；BOD5指标为1类（9个）2类（1个）水。表4-3各个河段各个采样点各种水质指标的均值（各个指标单位为：NO3-N为ｕg/L，其余为mg/L）指标TDSpHORPNO3-NNH4-NTNTPCODMnDOBOD510.217.51-68.630.190.460.840.343.827.651.0220.080.05-68.230.180.530.740.083.588.591.3430.137.36-62.300.200.510.790.153.428.332.2440.148.36-94.400.200.521.190.143.187.622.4150.057.23-65.300.300.490.270.065.108.431.4160.137.56-52.700.210.470.580.133.248.321.4970.137.78-62.600.290.701.410.191.968.301.2680.047.79-61.970.190.500.280.145.655.820.8090.098.71-66.570.190.570.960.076.0612.902.48100.127.94-80.270.170.570.870.124.838.253.20把各个采样点的结果经过多次反复叠加计算，得到所有各个采样点的综合结果（表4-8）表4-8采样点运算结果样点编号12345评价结果6278757284样点编号678910评价结果73657275764.1.3湿地不同位置的差异综合分析结果说明在温度刚刚上升的时期，湿地水质整体保持哟个相对优良的状态，80以上的样点有1个，整个湿地在一些零星位置惊呼能力高，水质非常好。80-60之间的样点有9个（90%），表明春季湿地整体上水质净化功能还是在许可范围之内，自净功能在所有湿地依然具有很强的能力，湿地的维护还是起到积极作用。表4-9水质模糊综合评价结果分析水质级别12345得分标准100-8080-6060-4040-2020-0水质描述优良中可差样点个数19000样点个数百分比1090000以上分析可以看出在春季，湿地的净化作用还是很强大的，湿地在几乎所有位置，在没有外来干扰的情况下还具有很强的净化功能，也说明湿地的保护非常重要。4.2雨季4.2.1整体分析从各个指标的整体情况看1类水质有2个，2类水质有2个，3类水质有2个，4类水质有1个，5类水质有1个，几乎覆盖了所有水质指标，前3类指标数量占大多数，整体上湿地水质还在可控范围内。其中水质较差的指标为氮磷，主要表现为指标多为4类和5类水质，湿地出现微富营养化的现象。所有指标的标准差都较大，湿地的不同位置差异很大，氮含量指标都大于1，最高，TDS和BOD含量也大于0.5，居其次，表明氮磷含量空间差异大是湿地个别地点富营养化的源泉。表4-10各个采样点水质指标综合分析常规统计结果表（均值、极差、最大值和最小值各个指标单位为：NO3-N为ｕg/L，其余为mg/L）指标TDSpHORPNO3-NNH4-NTNTPCODMnDOBOD5极差0.192.9238.201.030.391.190.253.2121.606.83最小值0.056.14-145.470.000.041.020.044.584.400.07最大值0.249.06-107.271.030.432.210.297.7926.006.90均值0.127.17-126.710.240.171.570.116.198.692.09标准差0.060.6911.160.290.140.380.070.975.852.07变异系数0.490.10-0.091.210.820.240.630.160.670.994.2.2不同采样点的具体情况不同采样点各个指标的具体数值看差异非常大，在湿地的不同地段，水质差异非常明显。各个采样点的TDS指标有1类（9个）和2类水（3个），仍然体现着湿地有水质净化的强大本底；NO3-N指标各类水都有，具体为1类水（4个）、2类水（1个）、3类水（3）、4类水（2个）、5类水（2个），在湿地水体中，NO3-N含量虽然不高，但是个别地点的水质恶化还是有所显现的；NH4-N指标是1类水（8个）和2类水（4个），表明湿地之中铵态氮含量不高；TN指标有4类（6个）和5类水（6个），表明夏季湿地水体氮含量较高，虽然在许可范围之内，但是仍然靠近临界值；全磷（TP）指标比较复杂，有2类水（3个）、3类水（4个）、4类水（3个）和5类水（2个），磷（TP）指标的水质分类情况说明在湿地个别点磷污染还比较严重；CODMn指标为3类（5个）和4类（7个），说明水质在雨季表现较差；DO指标有1类（4个），2类（5个），3类（1个）和4类水（2个）；说明湿地水质还是可以的，BOD5指标为1类（8个）和2类（3个）和4类水（1个）。表4-11各个河段各个采样点各种水质指标的均值（各个指标单位为：NO3-N为ｕg/L，其余为mg/L）编号TDSpHORPNO3-NNH4-NTNTPCODMnDOBOD510.187.31-145.470.000.041.380.054.816.400.7120.146.99-125.900.010.091.740.047.386.470.9030.079.06-133.030.030.431.810.116.849.953.8040.117.29-136.550.086.346.131.4550.096.72-117.330.080.131.600.056.784.800.3860.246.14-107.270.290.172.210.295.389.603.5570.056.95-119.530.190.061.640.096.026.810.0780.087.05-130.970.160.101.280.105.766.780.6090.066.86-120.630.290.121.310.125.974.400.38100.086.87-120.271.030.071.130.074.585.592.61110.147.48-121.430.020.321.020.137.7911.406.90120.167.34-142.130.480.432.210.166.6626.003.70把各个采样点的结果经过多次反复叠加计算，得到所有各个采样点的综合结果（表4-8）表4-15采样点评价表样点编号123456评价结果666156696250样点编号789101112评价结果6467636262514.2.3湿地不同位置的差异综合分析结果显示雨季湿地水质整体情况相对较差，在80分以上的采样点1个都没有，说明整个湿地水质较差，因为湿地地势最低，雨季产生的降雨落在农田，最好排除进入灌渠和河流，再随着河水进入湿地。洋浦9个采样点得分在60-80分之间（75%），说明雨季农田退水进入湿地产生干扰，湿地凭借其强大的自净能力将水体进行净化处理，使水质相对稳定，维持湿地的正常运行。有3个采样点在60-40之间（25%），说明在湿地的个别地段，水质恶化现象还是很明显的，另外水质稍差的采样点都位于靠近农田的位置。40分采样点一个都没有，说明湿地水质还在可以控制的范围内。表4-16水质分析结果水质级别12345得分标准100-8080-6060-4040-2020-0水质描述优良中可差样点个数09300样点个数百分比0752500以上分析可以看出在雨季，随着降水的陆续来临，大量农田退水最好都排入湿地，对水质产生影响，从采样点的框架分布看湿地农田退水主要使从上游支流进行湿地之中，湿地可以凭本身的净化能力依然能够使水质保持在许可范围之内，也说明湿地保护的作用非常明显。4.3雨季结束4.3.1整体分析不同采样点各个指标的整体情况看有1类（1个），5类（3个），2类（2个），4类（1个）和3类水（1个），5类水指标最多，水质较差。具体看由于氮磷含量高，带来CODMn含量也非常高，湿地出现富营养化现象。所有指标的标准差都不小，不同位置显示各个地段差异大，氮磷含量指标大于1，TDS和BOD含量大于0.5，氮磷含量各个地点差异大促使水体的富营养空间差异也很大。表4-17各个采样点水质指标综合分析常规统计结果表（均值、极差、最大值和最小值各个指标单位为：NO3-N为ｕg/L，其余为mg/L）指标TDSpHORPNO3-NNH4-NTNTPCODMnDOBOD5极差0.371.0148.231.130.0420.201.829.524.2613.60最小值0.087.12-163.530.010.030.340.005.433.950.98最大值0.458.13-115.301.140.0720.541.8214.958.2114.58均值0.197.58-136.320.300.042.250.278.527.163.95标准差0.090.3315.260.330.015.460.482.431.173.89变异系数0.500.040.111.120.271.681.800.280.160.984.3.2不同采样点的具体情况各个采样点水质指标的差异都很大，说明不同位置湿地水质空间差异大。各个采样点的TDS指标有1类（8个），2类（4个）和3类水（1个），1类水质指标最多，仍然体现着湿地本底还发挥积极作用；各个采样点的NO3-N指标有1类（4个），2类（1个），4类（5个）和5类水（1个），大于5类水（2个），说明在湿地NO3-N数值大，另外各个位置的空间差异也很大，个别地方水质很差；各个采样点的NH4-N指标都是1类水质，说明等到了秋季，水中大量氮已经都转化为NO3态氮；各个采样点的全氮（TN）指标的有1类水（1个），3类（3个），4类（3个），5类（3个），大于5类（3个），这种情况说明湿地不同位置空间差异大，个别点出现恶化现象；各个采样点的全磷（TP）指标的为1类（1个），2类（2个），3类（2个），4类（3个），5类（1个），大于5类水（4个），说明水质在许多地段还有超标现象；各个采样点的CODMn指标为3类（1个），4类（7个），5类（3个），大于5类水（2个），说明湿地水质有恶化趋势，富营养化有所体现；各个采样点的DO指标有2类水（10个），1类水（2个），5类水（1个）；各个采样点的BOD5指标为1类（9个），4类（2个），5类水（1个）。表4-18各个河段各个采样点各种水质指标的均值（各个指标单位为：NO3-N为ｕg/L，其余为mg/L）样点编号TDSpHORPNO3-NNH4-NTNTPCODMnDOBOD510.268.13-163.531.140.047.110.336.796.225.8620.457.97-154.470.780.0310.541.828.353.9514.5830.157.88-150.100.020.040.780.039.687.670.9840.178.05-154.570.010.032.600.4611.516.008.4250.147.55-117.030.240.040.880.077.117.771.6760.157.42-115.300.280.041.810.085.437.591.8870.157.63-136.140.280.041.690.178.417.021.7880.087.44-125.070.430.061.750.127.738.005.8490.127.33-134.030.040.071.340.167.037.132.70100.157.39-135.300.240.041.190.117.997.791.56110.287.16-135.630.100.030.910.0414.957.861.91120.147.48-122.400.260.041.330.107.378.212.23130.217.12-128.530.020.040.340.0048.477.851.97把各个采样点的结果经过多次反复叠加计算，得到所有各个采样点的综合结果（表4-8）表4-23水质评价结果样点编号红卫七星河恢复湿地大兴落马湖创业八五九饶河小佳河评价结果33276535736655样点编号蛤蟆通西泡子千鸟湖长林站胜利一连七星河评价结果5465666368764.3.3湿地不同位置的差异分析结果湿地水质虽然有恶化趋势，但是整体上仍在可控范围之内，没有80以上的采样点，水质为优的点没有，整个湿地水质都受到负面影响，不受干扰的地点不存在。有8个在60-80之间（61.54%），说明湿地水质虽受到干扰，但影响不彻底，湿地能够积极处理，使湿地水质尽量恢复到原来状态。2个在40-60之间（15.38%），说明个别地点干扰强烈。40-20之间的有3个（23.08%），一些河段的水质受到的干扰非常强烈，迫近临界点，需要严格管理。0-20的没有，说明在