蔣 煥，冷冰冰，呂湘芳

（烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測中心站，新疆 烏魯木齊 830000）

礦化度是指以化學(xué)方法測量水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量［1-2]。礦化度被視為衡量水中有機物質(zhì)含量多少及水體受污染嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)，其值越大表明水體受有機物的污染越嚴(yán)重，反之則受污染較輕［2-3]。對于以積雪融水為主要補給的干旱區(qū)內(nèi)流河而言，河水礦化度尤其是上游水體礦化度，是評價水質(zhì)優(yōu)劣的重要依據(jù)。烏魯木齊河發(fā)源于天山中段烏魯木齊河源1 號冰川，全長214 km，流域總面積約5000 km2［4]。該河多年平均徑流量為2.44×108m3，是烏魯木齊市居民生產(chǎn)生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要水源地之一［5-6]。隨著烏魯木齊城市化加快及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，水體污染尤其是水源污染更會加?。?]。因此，開展水體質(zhì)量的長期有效監(jiān)測，及時控制并有效降低水環(huán)境污染已成為當(dāng)前解決水資源矛盾的重要前提。為了解烏魯木齊河上游水體礦化度的時空動態(tài)特征，對3 個水質(zhì)監(jiān)測斷面開展連續(xù)6年（2014年～2019年）的長期監(jiān)測，分析烏魯木齊河上游水質(zhì)特點及其時間變異格局。

1 研究方法

1.1 水樣采集與指標(biāo)測定

以烏魯木齊河上游青年渠（上游下段）、英雄橋（上游中段）和躍進橋（上游上段）3 個水質(zhì)監(jiān)測斷面為調(diào)查取樣點，每月上旬開展水體取樣工作。樣品帶回烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測中心站實驗室測定。本研究以105℃將水蒸干所得的干涸殘余物總量來表征總礦化度［8-9]。

1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

分別統(tǒng)計比較不同年份烏魯木齊河上游水體礦化度的月變化及不同監(jiān)測斷面水體礦化度的月變化，繪制變化曲線，計算變異系數(shù)（CV＜25%為弱變異，25%＜CV＜75%為中等變異，CV＞75%為強變異）；對水體礦化度的年際變化、各年份水體礦化度等進行One-way ANOVA 分析，使用Duncan 法進行多重比較（α=0.05 水平）。常規(guī)數(shù)據(jù)分析和作圖在Excel 2010 軟件中完成（圖中數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示），方差分析在SPSS 19.0 中實現(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 烏魯木齊河上游不同年份水體礦化度的月變化特征

由圖1 可以看出，2014年～2019年烏魯木齊河上游各年間礦化度的月平均值分別為213.9 mg/L、213.2 mg/L、225 mg/L、213 mg/L、221 mg/L 和218 mg/L。各年份礦化度均具有明顯的月變化特征，且總體變化趨勢相近，即從年初逐漸降低，至7月和8月表現(xiàn)出最低值，隨后逐漸上升。礦化度逐年變異系數(shù)（CV）分別為26.4%、25.1%、37.9%、29.1%、20.3%和21.7%。由此可見，除2018 和2019年礦化度月均值的CV在25%以下外（屬于弱變異），其余4年均屬于中等變異。由各月份和各年份礦化度值來看，烏魯木齊河上游水體屬于低礦化度水（100 mg/L～300 mg/L）。

圖1 不同年份烏魯木齊河上游水體礦化度的月變化

2.2 烏魯木齊河上游不同監(jiān)測斷面水體礦化度的月變化特征

將每個監(jiān)測斷面每個月份6年的礦化度值進行平均化后發(fā)現(xiàn)（圖2），3 個監(jiān)測斷面（下段青年渠、中段英雄橋和上段躍進橋）礦化度幾乎具有完全一致的月變化趨勢，均表現(xiàn)為1月～8月逐漸下降，7月和8月最低，隨后波動性上升?？梢园l(fā)現(xiàn)，礦化度高的月份為冷季，而最低值位于夏季7月和8月。從變異系數(shù)來看，3 個監(jiān)測斷面（青年渠、英雄橋和躍進橋）礦化度均屬于弱變異，其CV分別為17.7%、17.5%和19.8%。

圖2 烏魯木齊河上游不同監(jiān)測斷面水體礦化度的月變化

2.3 烏魯木齊河上游水體礦化度在不同年份和監(jiān)測斷面間的差異性

對各監(jiān)測斷面不同年份間礦化度進行方差分析（圖3）表明，青年渠和躍進橋各年平均礦化度范圍分別在215 mg/L～259 mg/L 和161 mg/L～189 mg/L，各年份之間均無顯著差異。英雄橋2014年礦化度（163 mg/L）顯著低于2017年～2019年（225 mg/L～235 mg/L）。但是，將3 個監(jiān)測斷面同月數(shù)據(jù)合并計算（求平均值）可知（圖4），2014年～2019年烏魯木齊河上游平均礦化度均無顯著差異（均在198 mg/L～224 mg/L 之間），體現(xiàn)上游水體礦化度一定的年際穩(wěn)定性。

圖3 烏魯木齊河上游各監(jiān)測斷面水體礦化度的年際差異

對烏魯木齊河上游3 個監(jiān)測斷面水體礦化度綜合分析（圖4）表明，上段躍進橋、中段英雄橋和下段青年渠水體礦化度分別為176.6 mg/L、209 mg/L 和240 mg/L，呈現(xiàn)出顯著增加趨勢。隨著河水逐漸往下游流動，其水體礦化度呈顯著增加趨勢。盡管如此，青年渠和英雄橋礦化度平均值均在100 mg/L～300 mg/L的范圍內(nèi)，屬于低礦化度水。

圖4 烏魯木齊河上游水體礦化度在不同監(jiān)測斷面和年際間的總體差異性

3 結(jié)論

全國地表水礦化度變幅在11 mg/L～10100 mg/L 之間，其中＜100 mg/L 為極低礦化度水，100 mg/L～300 mg/L 為低礦化度水，300 mg/L～500 mg/L 為中等礦化度水，500 mg/L～1000 mg/L為較高礦化度水，＞1000 mg/L 為高礦化度水［10]。按照這個標(biāo)準(zhǔn)，烏魯木齊河上游3 個監(jiān)測斷面多年月平均礦化度為240 mg/L、209 mg/L 和181 mg/L，各月變幅在78 mg/L～348 mg/L 之間，總體屬于低礦化度水。

諸多研究表明，地表水的水質(zhì)通常具有明顯的時間變化，包括月變化、季節(jié)變化和年際變化［11]。烏魯木齊河徑流年內(nèi)分配不均勻，呈顯著的季節(jié)變化，而徑流量的年際變化不明顯［12-13]。本研究也發(fā)現(xiàn)，2014年～2019年烏魯木齊河上游水體礦化度呈現(xiàn)與徑流量相似的變化特征（即年內(nèi)波動，年間穩(wěn)定）［13]。

從月變化特征來講，均表現(xiàn)為從1月逐漸下降，至7月、8月達到最低值，隨后呈現(xiàn)波動性上升。我們推測，呈現(xiàn)這種變化趨勢在很大程度上與夏季徑流量大引起的稀釋效應(yīng)有關(guān)。相關(guān)性分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析表明，烏魯木齊河年徑流量變化主要受降水的影響［5]，上游出山口徑流的年際變化相對穩(wěn)定，但年內(nèi)分配極不平衡，其中夏季徑流量最大，約占全年的60%［14]。由此看來，隨著4月溫度上升，積雪逐漸融化，提高了河流水量，進而使水體礦化度降低；到了7月、8月，山區(qū)降水也越來越多，水流量進一步提升，進一步降低了礦化度。這種夏季降水導(dǎo)致各類河流徑流量增大是天山地區(qū)的普遍現(xiàn)象，但往往不利于水資源利用［15]。

水體礦化度的時間動態(tài)受多種環(huán)境因素影響。對博斯騰湖的研究發(fā)現(xiàn)，近50年來博斯騰湖湖水污染和富營養(yǎng)化程度逐年加劇，湖體礦化度經(jīng)歷了“好→中→差→中”4 個階段，已由淡水湖泊演變?yōu)槲⑾毯?，16]。自1958年以來的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，湖水礦化度與水位、降水量、氣溫、徑流量等呈極顯著相關(guān)，受自然因素（如水位、降水、氣溫升高導(dǎo)致的冰川融化加大、徑流量等）和人類活動（如農(nóng)業(yè)活動等）的共同影響［8，17]?？梢?，同為中亞內(nèi)陸干旱區(qū)的烏魯木齊河，其上游水體礦化度也必然受到上述環(huán)境因子的強烈影響，這也在一定程度上解釋了水體礦化度顯著的月變化特征和個別斷面（英雄橋）水體礦化度逐年增加的趨勢。

本研究還發(fā)現(xiàn)，從上游上段躍進橋、中段英雄橋至下段青年渠，水體礦化度呈顯著增加趨勢，具明顯的空間異質(zhì)性。前人對烏魯木齊河上、中、下游水質(zhì)綜合研究表明，工業(yè)活動、生活污水排放、水土流失等是造成下游河道污染的主要原因［18]。作為干旱區(qū)一條內(nèi)陸河，烏魯木齊河承載了流域內(nèi)的自然環(huán)境和人類社會發(fā)展的需水量；在面對不確定的氣候變化和潛在污染的情況下，環(huán)境保護監(jiān)測部門應(yīng)加強上游水質(zhì)監(jiān)測，可為指導(dǎo)烏魯木齊河水資源可持續(xù)利用提供保障。