北京城市生态系统研究站地表水、地下水水质演变.pdf

北京城市生态系统研究站地
表水、地下水水质演变
任玉芬
中国科学院生态环境研究中心
2010年12月6日
研究站监测任务
围绕北京城市生态系统结构、过程、格局和功能开展综合
监测和研究,揭示城市生态系统演变规律及其与人类活动的
相互作用关系。
–城市生态要素:气象、大气化学与空气质量、热岛效应、水体质量、土壤、
生物、人口、经济。
–城市生态过程:水文和水利用、生物生产和经济生产、能量流动和利用、典
型物质流动、典型元素(碳、氮、硫、磷)循环。
–城市生态格局:土地利用、城市发展、城市格局、绿地。
–流动监测:北京城市气象、空气、水等要素。
–城市生态系统功能:水文、水资源、生物生产力、城市承载力、生活质量、
生物多样性、服务功能。
–北京城市生态系统数据库建设。
地表水监测:沿穿过北京城市的主要河流,从城市西北郊区—城区—东
部观测城市人类活动对河流水环境的影响。
地下水监测:在生态环境研究中心,有深度为6m和19m的地下水观测
井,每月两次水质监测。
暴雨径流监测:生态环境研究中心、北京教学植物园、北京化工大
学,二环三环四环路面。
采用全自动水体采样器和自动采样系统,观测房屋、道路、环路等不同
城市下垫面的暴雨径流污染,结合径流量观测,计算径流污染负荷。
雨前雨后
雨前雨后
地下水水质演变趋势
城市地下水水质是北京城市生态系统研究站的长期观

测指标之一,对城市站不同深度(分别为6m和19m)的

两个地下水观测井的水质和水位进行了为期6年的观测,

观测频率为每月两次,观测指标包括pH、电导率、硅酸

盐、全盐量、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-、

NO3-、F-、NH4+、TN、TP、可溶性总碳、TOC、TIC
等。运用季节性Kendall检验法对北京城市生态系统研究
站的地下水水质变化趋势进行分析。
地下水水质演变趋势
•季节性Kendall法原理:季节性检验是一种仅考虑数据相对排列的非参数
检验方法, 其主要优点是随机变量的基本概率分布并不处于重要地位。该
检验可用于系列存在漏测值、未检测值以及变量分布与正态分布无关的
时间序列,季节上可为12个月。该检验方法的思路是用多年收集的数据,
分别计算各季节或月份的检验统计量及方差,再把各季节或月份的统计
量相加,计算总统计量。如果季节数和年数足够大,那么可以通过总统
计与标准正态表之间的比较来进行统计显著性趋势检验。
•α为趋势检验的显著水平,α值为:
 1 2
2 t
 2 dte
2 z
•,即当α≤,说明检验具有高度显著
水平,<α≤,说明检验是显著的。当α计算结果满足上述
二条件情况下,当为正时,说明具有显著(或者高度显著性)上升趋势,
当为负时,则说明具有显著(或者高度显著性)下降趋势,当为零时,则
无趋势。
地下水水质演变趋势
全盐电导硅酸可溶
K Na Ca Mg SO4 Cl NO3 NH4 TN PH TP F DOC DIC
量率盐性总C
▼▼- - ▼▼▲▲- ▲▼▼- - ▼▼- ▲▲▲- - ▼
▼▼- ▲▲▼▼- ▼▲▼▼▲- - ▲▲▲▲▼▼▲▲▲▲
注:▲▲表示高度显著上升,▲表示显著上升;
▼▼表示高度显著下降,▼表示显著下降; ▬表示没有明显变化趋势

城市站地下水水质较好,各化学组分天然背景低,依据地下水环境质量标
准属于Ⅰ类。从趋势分析结果可以看出,两个地下水监测井K+、Mg2+、
NH4+均呈现高度显著下降趋势,F-、NO3-显著上升;由于受地上植被中
水灌溉的影响,6m水位地下水观测井SO42-呈高度显著上升趋势,硅酸
盐、TP出现显著上升趋势;从长期观测结果看其他指标无明显变化趋势。
地表水水质演变趋势
采样地点:颐和园南门-长春桥-国图南门-动物园-转河-豁口-前海-菖
蒲河-东便门-东郊市场
采样频率:雨季(6、7、8月)每月10号和25号
旱季( 3-5月,9-12月)每月10号和25号
分析项目: pH、EC、 DO、 COD、BOD、TN、TP、TOC、TIC、
TC 、NO3-、NH3-N、SO42-、F-、Ca2+、Mg2+、Na+等。
地表水水质演变趋势
NH3-N
5
4
3
2
-N(mg/L)
3
1
NH
0
空门
口海
门园豁前蒲河
门转河菖东便
春