鄭　娜，盧素錦，武曉翠，侯傳瑩，周燕平，袁坤宇，楊　潔，孫樹嬌，喬　婭

(1.青海大學(xué) 農(nóng)牧學(xué)院，青海 西寧 810016；2. 青海大學(xué) 生態(tài)環(huán)境工程學(xué)院，青海 西寧 810016；

隆寶湖水質(zhì)變化特征研究

鄭娜1，盧素錦2*，武曉翠2，侯傳瑩2，周燕平2，袁坤宇2，楊潔2，孫樹嬌2，喬婭3

(1.青海大學(xué) 農(nóng)牧學(xué)院，青海 西寧 810016；2. 青海大學(xué) 生態(tài)環(huán)境工程學(xué)院，青海 西寧 810016；

三江源地區(qū)作為世界上海拔最高、面積最大、分布最為集中的高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)，頗受國(guó)外及國(guó)內(nèi)關(guān)注[1-9].近年來(lái)，隨著全球氣候變暖和人類活動(dòng)加劇，三江源地區(qū)的高原濕地發(fā)生了明顯變化，濕地生態(tài)系統(tǒng)和水資源面臨著嚴(yán)重的威脅.隆寶地區(qū)永久雪地冰川和宜林草地減少，縮減85%，最具代表濕地的湖泊和沼澤面積均呈縮減狀態(tài)，其中沼澤縮減明顯，縮減速度為487.3 hm2·a-1，年縮減率0.93%[10].目前對(duì)三江源濕地的研究主要集中在高寒濕地水文循環(huán)過程、土壤水熱過程、碳循環(huán)系統(tǒng)、高寒濕地的退化現(xiàn)狀、三江源區(qū)濕地變化對(duì)區(qū)域氣候影響等方面[11-13]，而關(guān)于高寒湖泊、河流水質(zhì)特點(diǎn)、氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽狀況等鮮見報(bào)道.

筆者以三江源高寒湖泊濕地——隆寶湖為研究對(duì)象，分析隆寶湖水樣中溫度、pH、電導(dǎo)率、礦化度、DO、BOD、COD、總氮等指標(biāo)的變化特征，對(duì)隆寶湖水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為了解和掌握隆寶湖濕地的污染狀況、制定和實(shí)施隆寶湖生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供一定的參考依據(jù).

1研究區(qū)概況

隆寶湖濕地(北緯33°09′—33°17′，東經(jīng)96°24′—96°37′)是三江源地區(qū)典型的高寒濕地，位于青海省玉樹藏族自治州玉樹縣境內(nèi)的西北部[14]，東西長(zhǎng)18.7 km、南北寬3 km,總面積達(dá)50 km2.南北兩面有海拔4 760 m的倉(cāng)宗查依山和海拔5 182 m的寧蓋仁其崩巴山,及亞欽亞瓊、肖好拉加等高山相擁,形成中間狹長(zhǎng)的湖區(qū)[15].隆寶湖的氣候?yàn)榇箨懶愿吆畾夂?，年平均氣溫?.9 ℃,年極端高溫為28.7 ℃,極端低溫為-26 ℃左右,氣候變化劇烈，冬季風(fēng)大、干燥、氣溫低，6—8月雨水多而集中，比較濕潤(rùn)，全年日照長(zhǎng)度約2 300 h.年降水量730 mm，湖水11月結(jié)冰，翌年4-5月融化[15]，呈現(xiàn)典型的高原大陸性氣候.隆寶湖湖盆形態(tài)見圖1(來(lái)源于Google地圖數(shù)據(jù)).

圖1隆寶湖湖盆形態(tài)圖
Fig.1The chart of lake basin in Longbao Lake

隆寶湖區(qū)是由東端流出的千條河流及區(qū)內(nèi)的許多涌泉流經(jīng)這片低洼地形成的沼澤，通天河支流益曲在此穿過，在保護(hù)區(qū)沼澤洼地西北端有3條較大的水流益曲、登俄涌曲和可曲流出，流入通天河.隆寶湖區(qū)周邊是沼澤和沼澤化草甸，面積為2 427 hm2，植物為藏北嵩草、喜馬拉雅嵩草、短蒿草、水毛茛、毛茛、西伯利亞蓼等為主的高原苔草沼澤和沼澤草甸，生產(chǎn)期為6個(gè)月；這些植物為水禽候鳥提供了充足的食物和良好的生態(tài)環(huán)境，成為黑頸鶴棲息繁殖的集中地區(qū).主要的污染源為畜禽、鳥類糞便，游人產(chǎn)生的少量生活垃圾，當(dāng)?shù)芈氭?zhèn)0.8萬(wàn)總?cè)丝诘纳罾蜕钗鬯矔?huì)對(duì)湖區(qū)造成污染[16].

2研究方法

2.1隆寶湖水樣采集及采樣點(diǎn)布設(shè)

筆者分別于2013年和2014年的5月、8月和10月對(duì)隆寶湖的水樣進(jìn)行采集，共采樣6次.采用帶有重錘的采樣器進(jìn)行采樣.樣品采集和保存依據(jù)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第4版)》(國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局,2002)進(jìn)行[17].

根據(jù)國(guó)家環(huán)保部《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，以及隆寶湖形狀和水文特點(diǎn)設(shè)置采樣點(diǎn).隆寶湖的形狀似鐘形，東西長(zhǎng)，南北短，長(zhǎng)軸近南北向延伸， 由于湖泊西部與東部均存在水文相似、水流均勻、周邊生態(tài)環(huán)境相似的特點(diǎn)，在西部和東部各設(shè)置1個(gè)采樣點(diǎn)，中心設(shè)置了1個(gè)采樣點(diǎn)，采樣布點(diǎn)見圖2所示.

圖2隆寶湖濕地采樣點(diǎn)分布圖
Fig.2Distribution of sampling sites in the wetland of Longbao Lake

各采樣點(diǎn)經(jīng)緯度信息列于表1.

2.2測(cè)定項(xiàng)目及方法

測(cè)定項(xiàng)目包括：水溫、電導(dǎo)率、礦化度、溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD5)、化學(xué)需氧量(COD)、總氮、總磷、氯化物.樣品測(cè)定依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)以及《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第4版)[17].

水溫采用溫度計(jì)法測(cè)定，pH采用酸度計(jì)法測(cè)定，電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀法測(cè)定，礦化度采用重量法測(cè)定，溶解氧(DO)采用碘量法測(cè)定，生化需氧量(BOD5)采用五日培養(yǎng)法測(cè)定，化學(xué)需氧量(COD)采用重鉻酸鉀法測(cè)定，總氮的測(cè)定采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，總磷的測(cè)定采用鉬酸銨分光光度法，氯化物的測(cè)定采用硝酸銀容量法[18].樣品中每個(gè)項(xiàng)目重復(fù)測(cè)定3次.

2.3水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3838-2002[19]I類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照.

2.4評(píng)價(jià)方法

采用代數(shù)疊加法[20]進(jìn)行水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)，公式如下

其中：Ij表示j監(jiān)測(cè)點(diǎn)m項(xiàng)污染參數(shù)的綜合指數(shù)值；Ci表示j監(jiān)測(cè)點(diǎn)第i項(xiàng)污染參數(shù)的監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)濃度值；Si第i污染參數(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，在此取I類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；m為選取污染參數(shù)的項(xiàng)數(shù).

在計(jì)算中由于DO與其他水質(zhì)參數(shù)的性質(zhì)不同，需采用不同的分指數(shù)計(jì)算式.

當(dāng)DOf≥DO標(biāo)時(shí)，

當(dāng)DOf

其中：IjDO為j監(jiān)測(cè)點(diǎn)溶解氧分指數(shù)；DOf為飽和濃度，據(jù)溫度可知此處為10.53 mg·L-1；T為水溫(℃)，在此計(jì)算時(shí)按所測(cè)值來(lái)測(cè)定；DOj為j監(jiān)測(cè)點(diǎn)溶解氧的濃度；DO標(biāo)為溶解氧的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在此取I類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).

當(dāng)Ij≤4.171時(shí)，達(dá)到I類水質(zhì)；當(dāng)4.171

2.5數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS19.0軟件包和Excel2003對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及繪圖.

3結(jié)果與討論

3.1隆寶湖水樣各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

2013年和2014年隆寶湖3個(gè)不同采樣點(diǎn)各項(xiàng)水樣指標(biāo)的值如表2～3所示.

注：表中數(shù)據(jù)格式為M±S(平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差).

由表2可知，2013年隆寶湖的水溫、pH、電導(dǎo)率在3個(gè)采樣點(diǎn)處差距不大.C2點(diǎn)礦化度最大，最大值為0.42 g·L-1，其與最小值之間相差0.08 g·L-1；DO在C1、C2和C3三個(gè)采樣點(diǎn)處的測(cè)量值差別較小，最大值與最小值間相差0.13 mg·L-1；COD在C3點(diǎn)測(cè)定值最小，最小值為14.20 mg·L-1；BOD5最大值和最小值之差為0.28 mg·L-1；C1點(diǎn)總氮和總磷的測(cè)定結(jié)果介于C2點(diǎn)和C3點(diǎn)之間，分別為0.62 mg·L-1和0.01 mg·L-1；氯化物的含量在所有被測(cè)水質(zhì)指標(biāo)中最大，在C2點(diǎn)處達(dá)到最大值46.00 mg·L-1.數(shù)據(jù)表明，C3點(diǎn)水質(zhì)指標(biāo)含量最低，C2點(diǎn)水質(zhì)指標(biāo)含量最高，C1點(diǎn)介于C2點(diǎn)和C3點(diǎn)之間.

注：表中數(shù)據(jù)格式為M±S(平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差).

由表3可知，2014年隆寶湖的水溫、pH、電導(dǎo)率在3個(gè)采樣點(diǎn)處差距不大，說明水質(zhì)穩(wěn)定.水樣礦化度在C2點(diǎn)最大，最大值為0.49 g·L-1，其與最小值之間相差0.14 g·L-1；DO含量的最大值與最小值相差0.42 mg·L-1；COD的含量在三個(gè)采樣點(diǎn)差別不大；BOD5含量在C3點(diǎn)達(dá)到最低為2.88 mg·L-1；C1點(diǎn)總氮和總磷的含量介于C2和C3之間，分別為0.71 mg·L-1和0.02 mg·L-1，C2、C3總氮和總磷的差值分別為0.16 mg·L-1和0.004 mg·L-1；氯化物含量在C2點(diǎn)處達(dá)到最大為48.00 mg·L-1.數(shù)據(jù)表明，C3點(diǎn)各水質(zhì)指標(biāo)含量最低，C2點(diǎn)水質(zhì)指標(biāo)含量最高，C1測(cè)定值在C2和C3之間.

3.22013年與2014年隆寶湖水體質(zhì)量狀況比較與評(píng)價(jià)

2013年和2014年隆寶湖水質(zhì)狀況的比較如表4～5所示.

表4中結(jié)果顯示，水體中pH、電導(dǎo)率以及礦化度在兩年間無(wú)明顯變化，說明水質(zhì)較為穩(wěn)定.2014年水體中DO、COD、BOD5、總氮、總磷和氯化物的含量均略高于2013年各項(xiàng)指標(biāo)值，說明2014年隆寶湖的水質(zhì)較2013年略有下降.對(duì)照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)I類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，pH、電導(dǎo)率、礦化度、DO、COD、BOD5均未超標(biāo)，總氮和總磷均超標(biāo).表5中的隆寶湖水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，2013年、2014年湖東采樣點(diǎn)、湖西采樣點(diǎn)均為III類水質(zhì)；2013年湖心采樣點(diǎn)水質(zhì)為II類，2014年為III類.

3.3分析與討論

3.3.1隆寶湖水質(zhì)現(xiàn)狀

根據(jù)2013年和2014年對(duì)隆寶湖3個(gè)采樣點(diǎn)的水質(zhì)進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果，C1點(diǎn)和C2點(diǎn)測(cè)定值均高于C2點(diǎn)測(cè)定值，說明隆寶湖受到的外源污染程度強(qiáng)于內(nèi)源污染的強(qiáng)度，過度放牧以及其他的人類活動(dòng)導(dǎo)致一些外來(lái)的元素被攜帶入隆寶湖，從而導(dǎo)致湖邊采樣點(diǎn)的測(cè)定值高于湖心采樣點(diǎn)的測(cè)定值.

根據(jù)毛成責(zé)等[21]的分析，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生的根本要素是營(yíng)養(yǎng)鹽的超負(fù)荷輸入，在眾多的營(yíng)養(yǎng)鹽中，氮和磷通常是水體中植物生長(zhǎng)繁殖的制約因子.一般來(lái)說，藻類健康生長(zhǎng)及生理平衡所需的氮磷比率( 原子比) 為16∶1，當(dāng)比值大于該值時(shí)，磷為藻類繁殖的限制因子.隆寶湖水體氮磷比為67∶2，說明磷為藻類繁殖的限制因子.

于進(jìn)祥等[22]對(duì)鄱陽(yáng)湖水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出：鄱陽(yáng)湖水體的總氮(TN)濃度大于1.0 mg·L-1，總磷含量大于0.06 mg·L-1，按照其對(duì)鄱陽(yáng)湖水體富營(yíng)養(yǎng)化分級(jí)方法，當(dāng)總氮>0.5 mg·L-1，總磷> 0.05 mg·L-1時(shí)，湖泊即達(dá)到了中富營(yíng)養(yǎng)化程度, 表明鄱陽(yáng)湖總氮、總磷含量均達(dá)到了中富營(yíng)養(yǎng)化濃度水平.隆寶湖總氮量為0.67 mg·L-1，總磷量為0.015 mg·L-1，如從總氮含量來(lái)看，隆寶湖總氮量高于 0.5 mg·L-1，亦達(dá)到了中富營(yíng)養(yǎng)化濃度水平.

3.3.2隆寶湖水質(zhì)變化成因

全球氣候變暖，持續(xù)的干旱，使湖泊面積減少，導(dǎo)致礦物質(zhì)富集，形成鹽堿化濕地.隆寶湖濕地海拔高，人類活動(dòng)較少，因此氣候變化是導(dǎo)致隆寶湖濕地退化的一個(gè)重要原因[23].

過度放牧和開采等人為活動(dòng)干擾下，泥炭沼澤濕地土壤結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，濕地地表趨干，土壤酶活性降低.隆寶湖濕地土壤具有砂壤和黏壤特性，生態(tài)系統(tǒng)的土壤水熱氣肥耦合較好，生態(tài)系統(tǒng)支持功能較高.但在人為活動(dòng)的干擾下，生態(tài)系統(tǒng)的支持功能呈減弱趨勢(shì)[24].

筆者的研究結(jié)果顯示，隆寶湖湖水中總氮、總磷含量較高，主要原因可能是由于該湖泊周圍為大面積的沼澤濕地，棲息眾多的野生動(dòng)物以及其上游隆寶鎮(zhèn)居住的人群生活污水的排放、畜牧糞便隨雨水進(jìn)入湖泊等，導(dǎo)致隆寶湖總氮、總磷含量較高，加重了湖泊濕地的污染.

對(duì)鄂陵湖、隆寶湖、星星海、扎陵湖3個(gè)采樣點(diǎn)的水體測(cè)定結(jié)果顯示，鄂陵湖水體中的總氮、總磷含量高低順序?yàn)楹鞑蓸狱c(diǎn)>湖東采樣點(diǎn)>湖心采樣點(diǎn)，說明鄂陵湖、隆寶湖、扎陵湖中的這些指標(biāo)受到的內(nèi)源污染程度強(qiáng)于外源污染的強(qiáng)度，外在的畜牧糞便、旅游垃圾、生活污水與垃圾增加了湖泊中氮磷物質(zhì)的積累.

4結(jié)束語(yǔ)

筆者通過對(duì)2013年和2014年隆寶湖3個(gè)采樣點(diǎn)水體水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定和比較，對(duì)照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)I類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)并對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的超標(biāo)率和超標(biāo)倍數(shù)進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：

2014年水質(zhì)與2013年相比，水溫、pH、電導(dǎo)率沒有明顯變化外，礦化度、DO、COD、BOD5、總氮、總磷和氯化物含量均略高于2013年.2014年湖泊3個(gè)采樣點(diǎn)的整體水質(zhì)與2013年基本一致，均為III類水質(zhì).

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(責(zé)任編輯于敏)

doi:10.3969/j.issn.1000-2162.2016.03.014

收稿日期：2015-06-19

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31260128)；青海省科技廳國(guó)際合作項(xiàng)目(2013-H-306)

作者簡(jiǎn)介：鄭娜(1991-)，女，湖南邵東人，青海大學(xué)碩士研究生；*盧素錦(通信作者)，青海大學(xué)教授，E-mail: lusujin88@163.com.

中圖分類號(hào)：X832

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1000-2162(2016)03-0088-07

3. 青海大學(xué) 昆侖學(xué)院，青海 西寧 810016)

Studies on the change characteristics of water quality of Longbao Lake

ZHENG Na1, LU Sujin2*, WU Xiaocui2, HOU Chuanying2, ZHOU Yanping2,YUAN Kunyu2, YANG Jie2, SUN Shujiao2, QIAO Ya3

(1. College of Agriculture and Animal Husbandry, Qinghai University, Xining 810016, China;2. College of Ecological Environment Engineering , Qinghai University, Xining 810016, China;3. Kunlun College, Qinghai University, Xining 810016, China)

Key words:Longbao Lake; changes of water quality; evaluation of water

Abstract:Three sampling points in Longbao Lake wetland were set and then water samples were collected to analyze and evaluate the change characteristics of water physical and chemical indicators, so as to provide foundations for formulating and implementing the protection of ecological environment. The results showed that: water temperature, pH, conductivity, degree of mineralization, DO, COD, BOD5, TN, TP, chloride were 13.40 ℃,7.9, 0.66 ms·cm-1, 0.40 g·L-1, 7.35 mg·L-1, 14.52 mg·L-1, 2.86 mg·L-1, 0.67 mg·L-1, 0.015 mg·L-1, 45.50 mg·L-1respectively. Algebraic method was utilized to proceed comprehensive evaluation of the water quality in Longbao Lake. In 2013 the water quality was class II for sampling point-center of the lake, while the water quality was class III for sampling point-west and east of the lake. In 2014, the water quality of three sampling sites in West Lake, East Lake, Center of Lake were all class III.

關(guān)鍵詞:隆寶湖；水質(zhì)變化；水質(zhì)評(píng)價(jià)