长风公园

第18卷第4期上海海洋大学学报Vo.l18,No.4

2009年7月JOURNALOFSHANGHAIOCEANUNIVERSITYJuly,2009

文章编号:1674-5566(2009)04-0435-08

上海市10个城市公园景观水体富营养化评价

收稿日期:2008-12-15

基金项目:上海市重点学科水生生物学建设项目基金(S30701)

作者简介:程婧蕾(1984-),女,上海人,硕士研究生。专业方向为水生生物学。E-mai:ljlcheng1984@

通讯作者:王丽卿,E-mai:llqwang@

程婧蕾,王丽卿,季高华,张瑞雷,范志锋

(上海海洋大学水产与生命学院,上海201306)

摘要:2006年10月至2007年9月以叶绿素a、总氮、总磷、高锰酸盐指数、氨氮等为主要水质指标,选用营

养状态指数、多样性指数以及浮游植物优势种等生物指示法对上海市10个公园景观水体的水环境质量进行

了分析和评价。结果表明,鲁迅公园、中山公园、黄兴公园、世纪公园的水体水质达到国家地表水环境质量标

准(GB3838-2002)Ô类标准;杨浦公园、人民公园、静安公园、共青森林公园水体水质达到Õ类标准;而长风公

园及和平公园的水体水质则属劣Õ类。营养状态指数法评价结果表明夏季营养状态指数最高,为中度富营

养;冬季最低,为轻度富营养。静安公园水体为中营养水平,和平公园水体接近重度富营养,其他各公园水体

均为轻度富营养。运用Shannon-Wiener指数、Margalef指数评价各公园水体水质结果不完全一致,但都表明

10个公园水体均受到不同程度的污染。利用浮游植物优势种评价水质结果为:除静安公园和中山公园水体

外,其他各公园人工湖均面临着水体富营养化问题。

关键词:景观水体;富营养化评价;综合营养状态指数;生物多样性

中图分类号:X820文献标识码:A

Eutrophicationevaluationoflandscape

watersintenurbanparksinShanghai

CHENGJing-le,iWANGL-iqing,JIGao-hua,ZHANGRu-ile,iFANZh-ifeng

(CollegeofFisheriesandLifeScience,ShanghaiOceanUniversity,Shanghai201306,China)

Abstract:WaterqualityintenparksinShanghaicitywavaluatedbadonsuchmainwaterparametersas

Chla,TN,TP,hensivetrophic

stateindexTLI(E),Shannon-WienerindexH,MargalefindexDandphytoplanktondominantspecieswere

ingtoSurfaceWaterEnvironmentCriteriaofChina(GB3838-

2002),waterqualityofLuxunpark,Zhongshanpark,HuangxingparkandCenturyparkwasconsideredas

GradeÔ,Yangpupark,Renminpark,JinganparkandGongqingForestparkwasconsideredasGradeÕ,

neverthelessly,ChangfengparkandHepingparkwasworthanGradeÕ.TheevaluationresultofTLI(E)

indicatedthewaterquali

wasatmeso-trophicationandthatofHepingparkwasnearlyatheavy-eutrophication.

luationresultsonShannon-WienerindexandMargalef

and

Zhongshanpark,thelandscapewaterinparkswasateutrophicationaccordingtophytoplanktondominant

specievalution.

Keywords:landscapewaterinpark;eutrophicationevaluation;comprehensivetrophicstateindex;diversity

index

公园水体作为人工水生态环境的主要组成部分,对城市人民的生活发挥着重要作用。它不仅美化

了人们居住的城市景观;还改善了局部小气候,优化生态环境。然而,人口增长、工业化和城市化进程的

不断发展,使得全国有93%的公园水体遭到不同程度污染[1]。据不完全统计,目前上海市人工水域面

积已经超过210万m2[2]。本文对上海市区典型的10个公园水体进行了水质指标和生物指标的周年调

查,综合分析了各公园水体的水环境质量及富营养化状况,为公园景观水体水质管理维护提供基本资

料。

1材料和方法

1.1调查对象

选取上海市10个具有代表性、人流量比较大的公园:杨浦区共青森林公园、黄兴公园、杨浦公园;虹

口区鲁迅公园、和平公园;浦东新区世纪公园;普陀区长风公园;长宁区中山公园;静安区静安公园以及

黄浦区人民公园,对以上10个公园水体的水环境质量状况进行营养水平的评价和分析。

1.2调查方法

从2006年10月至2007年9月,每月中旬进行水样和浮游植物样品的采集。每个公园人工湖泊分

别选取4个采样点(包括上、下风口),用采水器在每个采样点距离湖面0.5m水层采集水样,4个采样

点水样等量混合后,取1L水固定后用于浮游植物定量,剩余水样用于叶绿素a(Chla)、总氮(TN)、总磷

(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)以及氨氮(NH3-N)等指标的测定,方法参照文献[3-4]。用浮游生物网在

水面0.5m水层采集浮游植物定性样品,浮游植物的定性定量分析方法参考文献[5-6]。

1.3数据分析

1.3.1营养状态指数

营养状态指数计算公式为[7]:

TLI(chla)=10(2.5+1.086lnchla)(1)

TLI(TP)=10(9.436+1.624lnTP)(2)

TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN)(3)

TLI(SD)=10(5.118-1.94lnSD)(4)

TLI(CODMn)=10(0.109+2.661lnCODMn)(5)

TLI(E)=E

]

j=1

wj@TLI(j)(6)

表1水质类别与评分值

Tab.1Waterqualitygradesandscoringvalue

营养状态分级平分值TLI(E)

贫营养0

中营养30

轻度富营养50

中度富营养60

重度富营养70

式中:TLI(E)表示综合营养状态指数;TLI(j)代表

第j种参数的营养状态指数;w

j为j种参数的营养状

态指数的相关权重。湖泊富营养化状态分级标准见

表1。

1.3.2生物多样性指数

运用Shannon-Wiener多样性指数H值、Margalef

丰富度指数D值作为浮游植物群落多样性指

数[8-10],公式如下:

H=-E

s

i=1

ni

N

log2

ni

N

,D=

S-1

lnN

436上海海洋大学学报18卷

式中:N为总个体数;n

i为第i物种个体数;S为物种数;

评价标准为:H=0~1,水质重污染;H=1~2,水质A-中污型;H=2~3,水质B-中污型;H>3,水

体清洁。D=0~1,水质为多污型;D=1~2,水质A-中污型;D=2~3,水质B-中污型;D=3~4为寡

污型;D>4表示水体清洁。

2结果

2.1公园水体水质及等级状况

根据10个公园每个月测定的COD

Mn、NH3-N、TP、TN等四项主要水质指标各120个数据,依据地

表水环境质量标准GB2002-3838,对各个公园各项水质指标划分水质等级,计算各水质等级所占比例

见表2。

表2公园水体水质指标等级百分比

Tab.2Thepercentageofgradeoffourwaterqualityparametersonsurfacewaterenvironmentcriteria

项目Ò类水Ó类水Ô类水Õ类水劣Õ类水

COD

Mn

1.67%17.50%68.33%12.50%0

NH

3

-N

40.83%32.50%11.67%8.33%6.67%

TP60.83%26.67%5.00%1.67%5.83%

TN5.00%34.17%20.00%17.5%23.33%

注:等级划分参地表水环境质量标准GB3838-2002

从表2可以看出,4项主要水质指标中,无I类水。10个公园水体COD

Mn均未超Õ类水质标准([

15mg/L),但是IV类水占68.33%;120个NH3-N数据中,II-III类占73.33%,劣V类(>2mg/L)占

6.67%;绝大多数公园水体的TP都达到Ò-Ó类标准([0.2mg/L),占87.5%,处于劣V类的TP数据

共7个,其中和平公园占6个。TN数据中II类水占5%,Õ类及劣V类水质(>2mg/L)占40.83%,

2007年8月10个公园TN均为劣Õ类水质标准,均值高达3.90mg/L;和平公园水体TN只在2006年

10月、2007年7月和9月达到Õ类,其余9个月均属劣Õ类水质标准。

10个公园水质指标的年均值如表3所示,鲁迅公园、中山公园、黄兴公园以及世纪公园的水体水质

达Ô类标准,其中世纪公园水体水质状况最好;杨浦公园、人民公园、静安公园以及共青森林公园水体水

质达Õ类标准;而长风公园、和平公园的水体水质则属劣Õ类,且和平公园水质状况最差,其各项指标浓

度均值都高于其他九个公园。根据OECD关于总氮富营养化标准(TN>1.875mg/L为富营养)[11],和

平公园水体TN含量均值为2.64mg/L,12个月的数据中有10个月超过1.875mg/L,水体已呈富营养

化;OECD总磷富营养化标准(0.03~0.10mg/L为富营养,>0.10mg/L为超富营养),和平公园水体

12个月TP数据中有11个月超过0.10mg/L,其TP含量均值为0.55mg/L,已为超富营养化水体。其

他公园水体的TP含量也均达富营养化水平。

表3各公园主要水质指标浓度均值及水质等级

Tab.3Theannualaverageconcentrationofwaterqualityparametersandtherespondingevalutiongradesinparks

mg/L

公园名称TNTP

NH

3

-NCOD

Mn

杨浦公园1.74(V)0.12(III)0.65(III)7.00(IV)

人民公园1.54(V)0.12(III)1.43(IV)8.31(IV)

和平公园2.64(劣V)0.55(劣V)1.45(IV)9.42(IV)

鲁迅公园1.30(IV)0.11(IV)0.76(III)7.07(IV)

静安公园1.75(V)0.05(II)0.83(III)6.79(IV)

长风公园2.05(劣V)0.12(IV)0.77(III)8.48(IV)

世纪公园0.92(III)0.07(II)0.53(III)6.54(IV)

中山公园1.20(IV)0.10(II)0.69(III)7.00(IV)

黄兴公园1.06(IV)0.08(II)0.73(III)7.55(IV)

共青森林公园1.73(V)0.15(III)0.48(II)7.97(IV)

4374期程婧蕾,等:上海市10个城市公园景观水体富营养化评价

2.2公园水体水质动态变化

图1为公园水体TP月变化,从图中可以看出,除和平公园水体外,其他公园水体TP月变化规律基

本一致,均在2007年2月达到最低值,7月出现峰值;且水体TP波动不大,冬季略低,夏季略高。和平

公园水体TP浓度明显高于其他公园水体。

图1公园水体TP月变化

Fig.1MonthlyvariationofTPinparkwater

公园水体TN月变化见图2。各公园TN变化不完全相同,但所有公园都在8月份出现高值。鲁迅

公园、人民公园、共青森林公园、杨浦公园等4个公园在冬末春初浓度较高,其他公园则除8月份外,TN

月变化波动不大。

图2公园水体TN月变化

Fig.2MonthlyvariationofTNinparkwater

由图3可以看出,各公园水体COD

Mn月变动较大,且变化规律不明显。总体上来说,5、6月份和10

月份含量较高。10个公园水体COD

Mn在调查期间均达到国家对一般景观水体水质的要求。

2.3公园水体营养状态评价

10个公园水体的富营养化状态指数见图4,根据湖泊富营养化状态分级标准(见表1)得出:静安公

园水体TLI(E)最低,水质良好,属于中营养;和平公园水体,其综合营养状态指数达69,接近重度富营

养,污染最为严重;其他各公园水体均属轻度富营养。

438上海海洋大学学报18卷

图3公园水体COD

Mn

月变动

Fig.3MonthlyvariationofCOD

Mn

inparkwater

图4公园水体综合营养状态指数

Fig.4TLI(E)inparkwaterduringthesurveyperiod

公园水体平均综合营养状态指数月变化见图5。由图5可知,综合营养状态指数分别在2007年6

月和8月出现最高值和次高值,在2007年1月出现最低值。在调查期间,夏季营养程度最高,6月和8

月的营养状态指数都超过了60,属中度富营养;其次是秋季;冬季营养程度最低,但即使是冬季,营养状

态指数值最低的1月份,其值也超过了50,属于轻度富营养状态。

图5公园水体综合营养状态指数月变化

Fig.5MonthlyvariationofTLI(E)inparkwater

4394期程婧蕾,等:上海市10个城市公园景观水体富营养化评价

2.4生物多样性指数评价

各公园水体的Shannon-Wiener指数H值、Margalef指数D值及评价等级见表4。10个公园

Shannon-Wiener指数排名与Margalef指数不完全一致,Shannon-Wiener指数评价的结果表明水体污染较

轻,依据Margalef指数评价水质污染较严重。根据多样性指数评价,十个公园水质均受到污染,有些公

园水体甚至到达了严重污染程度。根据Shannon-Wiener多样性指数评价,各公园水体水质污染程度由

低到高依次为:世纪公园<杨浦公园<黄兴公园<鲁迅公园<长风公园<人民公园<静安公园<和平

公园<森林公园<中山公园。

表4公园浮游植物多样性及评价等级

Tab.4Shannon-Wienerindex,Marglefindexofphytoplanktonandtherespondingevaluationgradeinparkwater

公园名称H评价等级D评价等级

杨浦公园1.18A-中污0.59多污型

人民公园2.08B-中污0.93多污型

和平公园2.26B-中污1.40A-中污

鲁迅公园1.57A-中污0.62多污型

静安公园2.24B-中污1.06A-中污

长风公园1.80A-中污0.70多污型

世纪公园0.92重污染0.87多污型

中山公园2.81B-中污1.67A-中污

黄兴公园1.12A-中污0.93多污型

森林公园2.43B-中污1.13A-中污

2.5公园水体浮游植物优势种对水质指标作用

各公园水体浮游植物优势种(属)月变化见表5。从表5可以看到,多数公园冬季优势种类数较少,

春、夏两季优势种类数较多。各公园水体浮游植物优势种组成各不相同,杨浦公园、世纪公园、黄兴公园

人工湖在整个调查期间优势种基本保持一致,其它各公园优势种随时间变化明显。根据浮游植物优势

种对水体富营养化状况指示作用[12-14],结合表5得出,杨浦公园、人民公园、和平公园、鲁迅公园、长风

公园、中山公园水质属于富营养(A-ms);共青森林公园、黄兴公园、世纪公园水质属于超富营养;静安公

园2007年8月属于富营养(A-ms),其他各月浮游植物各种类数量较一致,密度相对较低,优势种不明

显;中山公园2007年冬季水质属于中营养(B-ms),其他各月优势种种类多,数量多,各种类型的优势种

并存,证明中山公园水体藻类对生长环境的适应很强,生态系统稳定性高。

3讨论

3.1公园水体水质变化主要特征分析

CODMn、NH3-N、TP、TN四项主要水质指标中,TN是公园水体最严重的污染水质因子,特别是在夏

季(8月),10个公园水体TN浓度均大幅升高,这可能是由于夏季大量降雨导致地表径流冲涮携带陆域

的营养物质进入公园水体所致。调查发现大多数公园缺乏固定的补充水源,水体自净能力很差,连续几

天的暴雨,雨水冲刷岸边土壤,随同地表径流进入水体,使TN浓度严重超标。多数公园水体TP夏季略

微比冬季浓度高些,特别是和平公园水体,其TP含量从2007年4月起开始升高,直至7月达到超高值。

公园水体夏季氮磷等营养物质含量高于其他季节,是区别于天然湖泊等水域水质变化的主要特征。

440上海海洋大学学报18卷

表5各公园优势种(属)月变化

Tab.5Monthlyvariationofphytoplanktondominantspecies

采样时间杨浦公园人民公园和平公园鲁迅公园静安公园长风公园世纪公园中山公园黄兴公园森林公园

2006-10AAACDHOACO-FOABDSBFHLABDSAB

2006-11OP-CHIODO--ABDSCFHLMBSA

2006-12--CHIOP--OBDSCFHMBDSAB

2007-01AAHOAD-EBSMABSA

2007-02-OKOD--ASMABS-

2007-03O-LOD-JASFHMNABSJ

2007-04O-DHOD-ABSBHMOABSAFK

2007-05--ACDH--OBSBCFHLBSBC

2007-06OQRCHIOOP--AACHLMAFSBHMNO

2007-07OFKRCI--OABSBCHMBABMN

2007-08O-CFHIOFDEAABSABCMABDFBEHM

2007-09DOFCIO--OAOSBHOBDGBCMO

注:A:窝形席藻(Phormidiumfoveolarum)-超富营养;B:皮状席藻(Phormidiumcorium)-超富营养;

C:细小平裂藻(Merismopediaminima)-富营养(A-ms);D:银灰平裂藻(Merismopediaglance)-富营养(A-ms);

E:铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)-富营养(A-ms);F:美丽颤藻(Oscillatoriaformosa)-富营养(A-ms);

G:尖尾裸藻(Euglenaoxyuris)-超富营养;H:四尾栅藻(Scenedesmusquadricanda)-中营养(B-ms);

I:四足十字藻(Crucigeniatetrapedia)-富营养(A-ms);J:实球藻(Pandorinamorum)-中营养(B-ms);

K:球衣藻(Chlamydomonasglobosa)-超富营养;L:四角十字藻(Crucigeniquadrata)-富营养(A-ms);

M:单角盘星藻(Pediastrumsimple)-中营养(B-ms);N:二角盘星藻(Pediastrumduplex)-中营养(B-ms);

O:啮蚀隐藻(Cryptomonarosa)-富营养(A-ms);P:尖尾蓝隐藻(Chroomonasacuta)-富营养(A-ms);

Q:二角多甲藻(Peridiniumbipes)-中营养(B-ms);R:角甲藻(Ceratiumhirundinella)-富营养(A-ms);

S:尖针杆藻(SÅnedraacus)-中-富营养(B-A-ms)

3.2水化指标与生物指标方法对公园水体富营养评价的比较

由于地理位置、水文条件及周边环境条件的不同,不同公园水体的水环境质量存在一定差异。依据

水质指标评价结果表明:静安公园水体水质最好,和平公园水体水质最差,公园水体水质状况由好到差

排名为静安公园>世纪公园>鲁迅公园>黄兴公园>人民公园>共青森林公园>长风公园>杨浦公园

>中山公园>和平公园。生物多样性指数评价结果显示:中山公园>森林公园>和平公园>静安公园

>人民公园>长风公园>鲁迅公园>黄兴公园>杨浦公园>世纪公园。显然化学指标与生物指标评价

的结果不一致。究其原因,是因为化学指标测定的是采样瞬间的水质理化状况,由于公园水体面积小,

稳定性差,很容易受到外界污染源的影响。对于不同的景观水体,水域面积大小及周边环境不同,对化

学指标影响较大;对于同一景观水体,不同采样时间,如雨前雨后,对水体化学指标影响较大。故化学指

标测定结果代表采样瞬间水质情况。而生物多样性指标评价法主要是从水体中浮游植物的种类组成来

反映水体的健康状况,主要反映水体中污染物的积累效应。Shannon-Wiener指数和Margalef指数测度

多样性的着重点在于物种的丰富度,但前者对于样本大小的敏感度中等,而后者对于样本大小的敏感度

则高。Shannon-Wiener指数对浮游植物群落多样性有较好的解释[15],本文也有类似结果。利用生物多

样性的评价指标,一般认为,在清水中群落的多样性指数高,而在污染水体中多样性指数则低[16];但也

有相反的观点,国内有学者在计算多样性指数时,得到一些重污染水体多样性指数较高的结果[17]。本

文调查结果情况类似后者。根据多样性指数评价,中山公园水体多样性指数最高,表明水质最好;而静

安公园多样性指数低,表明水体水质污染比较严重,该结果与实际情况不符。在采样现场观察以及实验

所测的水化学数据中,没有发现静安公园水体水质存在重污染情况,测定的水质状况比中山公园水体

好。多样性与水质状况的关系很复杂,调查发现,造成静安公园生物多样性指数低主要是因为8月份蓝

藻特别是银灰平裂藻(Merismopediaglanca)大量繁殖以及在水质不良的情况下采取人工换水措施等有

关。因此,在容易受到外界扰动的类似城市公园的小型水体,仅仅应用生物多样性指标来进行水体环境

4414期程婧蕾,等:上海市10个城市公园景观水体富营养化评价

质量评价是不合适的。综合利用水化指标和生物多样性指标才能更客观地了解和评价水质状况。

3.3公园水体污染成因分析及建议

无论是利用水化指标、多样性指数还是浮游植物优势种来评价十个公园水环境质量,结果均为各公

园水体存在或多或少的污染状况,特别是在夏季,各项水化学指标浓度偏高,尤其是易形成水华的蓝藻

数量剧增。由于景观水体多为静止或流动性差的封闭缓流水体,一般具有水域面积小、水环境容量小、

易污染、水体自净能力低等特点[18],人为活动或者降雨等外源污染对景观水体容易产生较大的影响。

从理论上说,由于水体有机物溶解和生物降解作用,其进入水体后迅速分解为水生生物生长所需的营养

物质,随着气温的升高,光合作用的增强,生物繁衍速度加快,尤其是作为初级生产者的水生植物和藻

类,需吸收水中无机氮作为自身营养物质,使无机氮、可溶性磷酸盐的含量降低[19]。但本次调查发现,

随着温度的升高水中氮、磷含量未降低,反而分别在夏季出现峰值。这表明夏季较大的降雨过程对水体

水质变化有很大的影响,地表径流直接或间接地带入水域污染物不可小觑。由于人工湖自身很难形成

完整的水生生态系统,稳定性较差,同时又具有娱乐功能,人为活动带来的污染物输入以及雨污水进入

水体,使得夏季营养过剩,超过生物的生产力;并且随着温度升高,藻类在夏季生长繁殖速度加快,容易

出现水华、水体发臭的现象。因此,与一般自然湖泊类似,夏季是公园人工湖遭受污染最为严重的季节。

故夏季应是公园有关部门对人工湖进行重点整治维护的季节,应加强公园统一规划管理;设立公益性广

告宣传牌;定期对水面漂浮垃圾打捞清除;建议严格限制水体周围化肥农药的使用,特别是雨季,禁止使

用高残留农药;在水体内运用生物调控手段,如放养净水功能性水生动物、种植水生植物等生态措施进

行水体原位生物净化;管理措施和生态修复措施协同作用以更好地维护好城市公园水体的水环境质量。

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442上海海洋大学学报18卷