论文部分内容阅读
在快速城市化过程中,我国环境污染尤其是水质污染问题日益突出。人类活动干扰下的水体污染极其复杂,可能同时具有点源和面源污染特征。水环境往往受到不同尺度上城市化梯度指标时空配置的影响,流量大小和源/汇型景观特性同样影响着河涌水环境状况,将水质与城市化梯度指标、流量和源/汇型景观水塘联系起来有助于理解水体污染机制。已有的研究多局限于单一尺度的分析,从流量和水塘的角度探析河涌水质状况仍有可供探讨的空间。因此,开展河流水质的优劣情况及时空分布特征的研究,并从多尺度角度解析城市化强度对水质的影响,探讨河涌流量以及小型水体-塘对河涌水质的影响机理,具有重要的理论和实践意义。本文以广州市中心城区三条典型河涌为研究对象,运用水文学、景观生态学、环境生态学原理及RS和GIS技术,通过分析水文年内三条河涌54个监测断面和敏感河涌沿岸的7个水塘的水质、水文同步实测数据,评价河涌水质的总体污染情况及时空变化特征,探讨多尺度典型河涌水质对城市化影响强度以及关键水文因子的响应。主要结果如下:(1)三条典型河涌54个监测断面中,大部分处于严重污染水平,TN和NH3-N污染均严重超标,车陂涌和沙河涌TP超标率超过50%,乌涌TP和CODcr尚处在达标水平。三条典型河涌水质存在明显的空间变异特征:污染严重程度为车陂涌>沙河涌>乌涌,下游>中游>上游。除乌涌TP旱季比雨季略好外;三条河涌的上述4项水质指标旱雨季差异不大。时间变异特征不明显。(2)通过多尺度代表性城市化指标的量化分析,结果表明,总体上车陂涌处在快速城市化区域,乌涌大部分处在城市化的边缘区域,而沙河涌基本处在完全城市化区域;三条河涌基本上是上游城市化较低,中游和下游较高。Spearman秩相关分析结果显示,TN、NH3-N、TP和CODcr水质指标与代表性城市化指标的关系因水质指标、空间尺度、季节差异和区位差异而不同,车陂涌水质指标(CODcr除外)的最佳分析尺度是100m河岸缓冲区,沙河涌(CODcr除外)则是街区,而乌涌是200m河岸缓冲区。逐步回归分析显示,3条河涌旱季和雨季水质污染的影响因子较多且复杂,而雨季则相对较单一。较多因子共同影响车陂涌旱、雨季节的水质,但总体上主要受到林地和园地的景观格局指数影响,旱季还受到草地面积比例(PLAND5)较大影响。沙河涌雨季水质主要受到草地景观形状指数(LSI5)影响,旱季水质主要受到距离商业中心的距离(DisCBD)和不透水面盖度影响;影响乌涌水质的主要因子随意性较大,但与距离商业中心的距离对旱季和雨季TN浓度都是主要的贡献因子。(3)车陂涌三个断面的TN浓度、上游和中游两个监测断面的TP浓度以及中游和下游两个断面的NH3-N与流量呈显著负相关(Sig<0.05),CODcr浓度与流量之间的相关性不明显。表明随着河涌流量的增大水体污染水平浓度减低;但流量与水质浓度的变化为非线性关系,说明流量相对于水质浓度变化存在一个极值:在极值范围内时,对河涌水质起稀释作用和自身的自净能力,超出极值范围,河涌就会失去自我调节能力。水质因水量增大而污染更重,流域上、下游不同断面的水质与流量之间的关系也存在差异。作为面源污染的关键源/汇景观的水塘,对降雨径流产生的氮磷面源污染具有较明显的截留效应,且截留能力与水塘的水面面积及容量密切相关。说明可以借助广泛分布的水塘系统截留降雨径流产生的面源污染,达到减少面源污染负荷进入河涌的目的。7个水塘的四项水质指标超标情况为:TN(86%)>CODcr(71%)>NH3-N(43%)>TP(29%),说明水塘水质主要受TN的污染,但水塘水质总体上好于其上、下游水质。结合下游水质样本各项指标平均值显著性检验,推断出左支涌上游1号水塘(一般水塘)对河涌水质影响不显著,左支涌上游2号水塘(专业养鱼塘)对河涌水质起到“源”效应,左支涌中游5号水塘(景观塘)、右支涌上游6号水塘(实验养殖鱼塘)和下游7号水塘(风水塘)对河涌水质起到“汇”效应,左支涌中游3号水塘(景观塘)和4号水塘(钓鱼场)对河涌水质影响可能是“源”也有可能是“汇”效应,需要多次监测进一步探讨。(4)结合以上研究结论、实地调研和广州市河涌治理历程的考究,发现导致三条典型河涌污染的原因主要有:截污不彻底、雨污同流、偷排未经处理工业/养殖业污水、降雨径流带来的面源污染、旱季水量小、河床淤积、钢筋水泥固化的堤岸失去了生态功能和断断续续的“运动式”治理模式等。针对性的提出7点河涌综合治理的建议与对策:a.截污治污,源头减污;b.清淤疏浚;c.水量调控;d.生态修复;e.汇型景观修建与维护;f.从最佳尺度综合考虑;g.建立“常态化”治理模式。