高歌，劉驊峻

扎龍濕地龍湖水域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

高歌，劉驊峻

（黑龍江省扎龍國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，黑龍江 齊齊哈爾 161002）

龍湖水域是扎龍保護(hù)區(qū)重要的動(dòng)植物監(jiān)測(cè)區(qū)域之一，為了進(jìn)一步查明進(jìn)出湖口、湖面深度以及葦塘分布等因素對(duì)龍湖水域環(huán)境的影響程度，在剖析龍湖水文地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，于2022年5，9月份分別對(duì)龍湖水域依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了共計(jì)20個(gè)水樣的采集分析，并基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)龍湖水環(huán)境質(zhì)量以及時(shí)空分布特征進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)．結(jié)果顯示，龍湖水質(zhì)指標(biāo)季節(jié)分布特征為：各水質(zhì)指標(biāo)均為Ⅳ～Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，其中9月份水質(zhì)總體好于5月份．龍湖水質(zhì)指標(biāo)的空間分布特征為：5月份龍湖水質(zhì)在入湖口、淺水區(qū)、深水區(qū)多屬Ⅳ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，在淺水泡、葦塘區(qū)屬Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)；9月份在出入湖口、深水區(qū)屬Ⅳ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，在葦塘區(qū)、淺水泡屬Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)．龍湖水質(zhì)指標(biāo)的時(shí)空變化與農(nóng)業(yè)活動(dòng)、旅游推廣、鳥(niǎo)類(lèi)棲息、植物生長(zhǎng)及生態(tài)補(bǔ)水等內(nèi)外源干擾因素密切相關(guān)．研究結(jié)果對(duì)龍湖水域在內(nèi)的扎龍濕地水資源管理具有一定的理論價(jià)值與實(shí)際借鑒．

龍湖水域；水質(zhì)；時(shí)空差異性；模糊評(píng)價(jià)

水質(zhì)評(píng)價(jià)作為水體污染治理工作的重要環(huán)節(jié)，可以為水體的定期監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)提供一定的科學(xué)依據(jù)．由于濕地、河流、湖泊等水環(huán)境是較為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，具有較為顯著的模糊屬性，因此對(duì)其進(jìn)行單一化的水環(huán)境定量評(píng)價(jià)是不可行的，而基于模糊數(shù)學(xué)的評(píng)價(jià)方法則可以解決評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)誤差所帶來(lái)的評(píng)價(jià)結(jié)果影響[1]．

龍湖水域位于扎龍濕地西部的緩沖區(qū)內(nèi)，是東升水庫(kù)通過(guò)老馬場(chǎng)東線水源和烏裕爾河西線水源的入流節(jié)點(diǎn)．水域監(jiān)測(cè)沿線人為干擾多樣并且強(qiáng)烈，內(nèi)外源污染物雜疊交錯(cuò)，使龍湖水質(zhì)出現(xiàn)時(shí)空變化的原因十分復(fù)雜．前人對(duì)龍湖水域環(huán)境的研究相對(duì)較少，徐兆玄[2]等對(duì)2003—2004年包括龍湖在內(nèi)的35個(gè)點(diǎn)位的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)龍湖水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化普遍較重，并總結(jié)出水質(zhì)出現(xiàn)污染的主要原因；侯保燈[3]等利用改進(jìn)熵權(quán)的灰色關(guān)聯(lián)模型對(duì)2007—2008年的龍湖水質(zhì)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)龍湖水域各樣點(diǎn)均污染嚴(yán)重；陳婧[4]等對(duì)2008—2009年龍湖水質(zhì)中的總磷、總氮、高錳酸鉀指數(shù)以及溶解氧4類(lèi)主要污染物的空間分布進(jìn)行了分析，探討了龍湖水域污染的時(shí)空分布規(guī)律；李苗[5]等利用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)2012年度龍湖水域進(jìn)行重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析，得出其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度達(dá)到“強(qiáng)級(jí)”水平；尹子龍[6]等在2015年度浮游植物功能群特征的調(diào)查基礎(chǔ)上，利用Q指數(shù)法對(duì)龍湖水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)龍湖水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化，屬于重度污染．

本文以2022年度龍湖水域水環(huán)境為研究對(duì)象，在剖析其水文地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合進(jìn)出湖口、湖面深度及葦塘覆蓋等影響因素，利用基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)龍湖水域的水質(zhì)狀況、時(shí)空分布等進(jìn)行定量評(píng)估與探討．

1　材料與方法

1.1　研究區(qū)概況

龍湖水域位于扎龍濕地西部緩沖區(qū)內(nèi)，是濕地南北水網(wǎng)流通的重要樞紐，地理位置為124°11′～124°13′E，47°9′～47°11′N(xiāo)，平均海拔144 m，南北長(zhǎng)2.6 km，東西寬3.3 km，水域總面積8.58 km2，其中湖泊面積5.04 km2，葦塘面積3.23 km2，農(nóng)田面積0.31 km2，豐水期葦塘水深為1.5～2 m，明水湖面可達(dá)3.5 m以上．水資源豐富、植物覆蓋完整、生物多樣性顯著，是扎龍濕地鳥(niǎo)類(lèi)重要的棲息繁殖地之一，其廣闊明水面對(duì)周邊環(huán)境小氣候的影響較為顯著[7-8]（見(jiàn)圖1）．作為扎龍濕地水文流通的重要紐帶，其在維護(hù)生物多樣性、改善濕地環(huán)境、農(nóng)業(yè)活動(dòng)及旅游度假等方面均發(fā)揮著重要作用，成為維護(hù)扎龍濕地中部水文連通和生物多樣性的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，生態(tài)地位非常重要．而龍湖水質(zhì)的優(yōu)劣則是影響其周邊生態(tài)環(huán)境的主要因素，由于龍湖周邊的沙土圍擋等人為因素，影響了其與外界河流、湖泊及葦塘的現(xiàn)實(shí)流通，進(jìn)而改變了其流動(dòng)湖泊的根本屬性，加之附近高強(qiáng)度的人為干擾，使龍湖水質(zhì)發(fā)生時(shí)空變化的原因復(fù)雜且多樣．

1.2　樣品采集與預(yù)處理

結(jié)合遙感衛(wèi)片與實(shí)地調(diào)研等手段，在綜合考慮龍湖周邊生態(tài)環(huán)境的污染點(diǎn)源分布、植被類(lèi)型及人為活動(dòng)等影響因子的基礎(chǔ)上，依據(jù)進(jìn)出湖口、葦塘分布及湖面水深等因素，在龍湖水域從進(jìn)湖口始，沿動(dòng)植物監(jiān)測(cè)路線設(shè)置取樣點(diǎn)10處，并于5月份（10個(gè)）、9月份（10個(gè)）分季節(jié)取樣，采樣點(diǎn)位見(jiàn)圖2．

圖1　扎龍濕地示意圖

圖2　采樣點(diǎn)位置

依據(jù)各水質(zhì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的生態(tài)水環(huán)境特點(diǎn)選取浮標(biāo)法確定水樣點(diǎn)，各采樣點(diǎn)信息見(jiàn)表1．

表1　采樣點(diǎn)信息

在每個(gè)水樣點(diǎn)選擇2～3處瞬時(shí)水樣進(jìn)行混合，取水樣前要將試劑瓶洗滌干凈，并用稀鹽酸浸泡12 h，漂洗后自然風(fēng)干方可使用．取樣以5～8，20～30 cm的深度展開(kāi)，并實(shí)地進(jìn)行pH、溫度等常規(guī)測(cè)試，使用濾片進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)過(guò)濾，裝入聚乙烯瓶中低溫保存．水樣取回后測(cè)定總氮、總磷、氨氮等指標(biāo)含量．其中，總氮采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法（檢出限0.05 mg/L）；總磷采用鉬酸銨分光光度法（檢出限0.01 mg/L）；氨氮采用納氏試劑分光光度法（檢出限0.025 mg/L）；高錳酸鉀指數(shù)用高錳酸鉀滴定法（檢出限0.5 mg/L）．

1.3　研究方法

采用基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行龍湖水質(zhì)定量評(píng)價(jià)研究，具體步驟為：

（3）建立模糊矩陣．根據(jù)因子集合和評(píng)價(jià)等級(jí)可知，測(cè)試數(shù)值與評(píng)價(jià)指標(biāo)均為5項(xiàng)，因此可構(gòu)建一個(gè)5階單因子隸屬度的模糊函數(shù)矩陣式．

（4）判定矩陣向量．依據(jù)相應(yīng)的地表水評(píng)價(jià)等級(jí)來(lái)判定其矩陣函數(shù)式[9]

Ⅰ類(lèi)水質(zhì)矩陣函數(shù)式

Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ類(lèi)水質(zhì)矩陣函數(shù)式

Ⅴ類(lèi)水質(zhì)矩陣函數(shù)式

采用Excel 2010，SPSS22.0，Crystal Ball 7等軟件對(duì)水質(zhì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理．

2　結(jié)果與分析

2.1　季節(jié)分布特征

水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)情況見(jiàn)圖3．由圖3可見(jiàn)，5月份與9月份龍湖水體中的總氮、總磷、氨氮、溶解氧等水質(zhì)指標(biāo)具有顯著的季節(jié)性分布特征．（1）總氮含量多集中分布在2.0～3.0 mg/L之間（占60%以上），最高為2.98 mg/L，最低為1.72 mg/L，且5月份各取樣點(diǎn)總氮含量略高于9月份，水中總氮含量符合Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；（2）總磷含量多集中分布在0.1～0.2 mg/L之間（占70%以上），最高為0.24 mg/L，最低為0.11 mg/L，且5月份各取樣點(diǎn)總磷含量明顯高于9月份，季節(jié)差異性分布顯著，水中總磷含量符合Ⅲ～Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；（3）氨氮含量多集中分布在1.5～2.0 mg/L之間（占90%以上），最高為1.87 mg/L，最低為1.22 mg/L，且5月份各取樣點(diǎn)氨氮含量略高于9月份，其中入湖口、葦塘區(qū)等點(diǎn)位均接近2.0 mg/L，水中氨氮含量符合Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；（4）溶解氧含量是水生植物生存適宜度的重要評(píng)判指標(biāo)[10]，9月份溶解氧含量（平均為2.6 mg/L）遠(yuǎn)高于5月份（平均為1.6 mg/L），但5，9兩月份的單月波動(dòng)較小，水中溶解氧含量符合Ⅳ～Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；（5）高錳酸鉀指數(shù)具有差異顯著的季節(jié)變化趨勢(shì)，整體在7.79～13.59 mg/L之間，在9月份指數(shù)出現(xiàn)最大值，在排水口區(qū)域已經(jīng)達(dá)到了19.81 mg/L，而5月份指數(shù)分布波動(dòng)不大，極值出現(xiàn)在淺水區(qū)域，為9.01 mg/L，水中高錳酸鉀指數(shù)含量符合Ⅳ～Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)．綜合5個(gè)水體評(píng)價(jià)指標(biāo)因子可以發(fā)現(xiàn)，龍湖水體不同水質(zhì)指標(biāo)甚至同一水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中，均呈現(xiàn)出一定的季節(jié)性差異特征．

圖3　水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)值

2.2　模糊綜合評(píng)價(jià)分析

表2　5，9月份評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)歸一化結(jié)果

表3　5，9月份水質(zhì)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

2.3　空間差異性特征

龍湖水質(zhì)5，9月份模糊評(píng)價(jià)結(jié)果示意圖見(jiàn)圖4．由圖4可知，龍湖水質(zhì)等級(jí)在5，9月份空間差異性較為顯著，其中5月份水質(zhì)的模糊評(píng)價(jià)結(jié)果中有6成水樣點(diǎn)位判定為Ⅴ類(lèi)水質(zhì)，淺水泡（LH-02）、葦塘區(qū)（LH-03，04，06）、淺水區(qū)（LH-08）、排水口（LH-05）均是Ⅴ類(lèi)，其余為Ⅳ類(lèi)；9月份水質(zhì)模糊評(píng)價(jià)結(jié)果中有超過(guò)一半的水樣點(diǎn)判定為Ⅳ水質(zhì)，入湖口（LH-01）、淺水泡（LH-02）、排水口（LH-05）、淺水區(qū)（LH-08）、深水區(qū)（LH-09，10）均是Ⅳ類(lèi)，其余為Ⅴ類(lèi)．

圖4　龍湖水質(zhì)5，9月份模糊評(píng)價(jià)結(jié)果示意圖

3　討論

3.1　季節(jié)分布特征分析

龍湖水域各水質(zhì)指標(biāo)多集中在地表水Ⅳ～Ⅴ類(lèi)，且存在顯著季節(jié)性差異特征．其中5月份水質(zhì)指標(biāo)相對(duì)較高，原因?yàn)椋海?）5月份是該地區(qū)蒸發(fā)最強(qiáng)烈的時(shí)段，水位亦是最低時(shí)期，而周邊農(nóng)業(yè)活動(dòng)已經(jīng)開(kāi)始，化肥與農(nóng)藥中大量的氮、磷、錳等元素成分流入導(dǎo)致水中富營(yíng)養(yǎng)化程度急劇惡化；（2）以蘆葦、香蒲為代表的挺水植物與杉葉藻、金魚(yú)藻為代表的浮游植物尚處于萌芽階段，因此并未大量吸收水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；（3）該地區(qū)春季多大風(fēng)，底泥受到湖浪擾動(dòng)，致使大量污染源開(kāi)始懸浮，從而影響監(jiān)測(cè)水質(zhì)．9月份水質(zhì)監(jiān)測(cè)中除部分樣點(diǎn)總磷指標(biāo)相對(duì)較低外，水質(zhì)亦集中在Ⅳ～Ⅴ類(lèi)，但總體上Ⅳ類(lèi)水質(zhì)點(diǎn)位數(shù)多于5月份，原因?yàn)椋海?）9月份的高錳酸鉀指數(shù)含量平均值明顯高于5月份，這也說(shuō)明9月份是旅游旺季，旅游活動(dòng)頻次的提高致使龍湖水域的污染負(fù)荷加劇，進(jìn)而影響水質(zhì)；（2）9月份水質(zhì)指標(biāo)中的總磷、總氮均值含量分別為0.15，2.14 mg/L，均小于5月份的總磷（0.20 mg/L）、總氮（2.29 mg/L）均值含量，推測(cè)9月份是蘆葦?shù)人参锏纳L(zhǎng)繁殖階段，因其吸收了水體中大量的營(yíng)養(yǎng)成分，使得水質(zhì)得以一定凈化；（3）保護(hù)區(qū)4月末進(jìn)行了一次大規(guī)模的生態(tài)補(bǔ)水活動(dòng)，在8月末即流經(jīng)至龍湖水域，水質(zhì)亦得到了一定的改善，排水口（LH-05）的水質(zhì)指標(biāo)在9月份出現(xiàn)顯著降低即為明證；（4）該地區(qū)8～9月份為集中降雨時(shí)段，且農(nóng)業(yè)活動(dòng)顯著減少，因此水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度明顯降低．

3.2　空間差異特征分析

通過(guò)水樣實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以得出：（1）龍湖水域各水質(zhì)除部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的總磷濃度可達(dá)到Ⅲ～Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)外，其余指標(biāo)均為Ⅳ或Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)．另外，該水域水體中高錳酸鉀指數(shù)超標(biāo)嚴(yán)重，甚至遠(yuǎn)高于Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)．（2）水樣點(diǎn)LH-01，LH-09，LH-10在5，9兩月份均判定為Ⅳ類(lèi)水質(zhì)，值得注意的是此3個(gè)水樣點(diǎn)溶解氧均值含量較高且高錳酸鉀指數(shù)較低，利于水生生物的生長(zhǎng)繁殖．而且LH-09，LH-10位于水域核心地帶，人為干擾相對(duì)較少，這也使其監(jiān)測(cè)點(diǎn)位水質(zhì)變化不大；而LH-01位于入湖口位置，水質(zhì)更新?lián)Q代較快，因此5，9兩月份水質(zhì)維持在Ⅳ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)．（3）LH-05為龍湖排水區(qū)域，9月份水質(zhì)指標(biāo)中的總氮、總磷、氨氮相比5月份顯著降低，推測(cè)與農(nóng)業(yè)活動(dòng)減弱及生態(tài)補(bǔ)水凈化水質(zhì)有關(guān)．（4）LH-03，LH-04在5，9兩月份均為Ⅴ類(lèi)水質(zhì)，經(jīng)實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)該區(qū)域毗鄰扎龍度假村，并是野生丹頂鶴筑巢的集中區(qū)域，但由于今年豐水期不長(zhǎng)致使蘆葦?shù)韧λ参镩L(zhǎng)勢(shì)較差，其吸收水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)遠(yuǎn)不能抵消人為活動(dòng)與鳥(niǎo)類(lèi)繁殖所帶來(lái)的污染輸入，因此葦塘區(qū)水質(zhì)具較高的監(jiān)測(cè)指標(biāo)水平．（5）造成龍湖水質(zhì)較差的根本原因是人為掩土圈壩使其逐漸成為獨(dú)立湖泊，水體進(jìn)出湖口均受到極大限制，加之周邊地勢(shì)較為平坦，不利于水體的流動(dòng)更迭，進(jìn)而導(dǎo)致龍湖水域常年處在Ⅳ～Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)．

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)龍湖水域水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，龍湖各水質(zhì)指標(biāo)大多介于Ⅳ～Ⅴ類(lèi)，并具有顯著的季節(jié)差異性特征．其中多數(shù)水質(zhì)指標(biāo)在5月份較9月份相對(duì)要高，這表明5月份水質(zhì)較差，9月份相對(duì)較好．由龍湖水域水質(zhì)指標(biāo)空間分布特征可以發(fā)現(xiàn)，除部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的總磷濃度可達(dá)到Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)外，其余水質(zhì)指標(biāo)均為Ⅳ～Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)．而且除深水區(qū)與部分淺水泡水質(zhì)變化不大外，其余均會(huì)受到內(nèi)外源污染物的擾動(dòng)而發(fā)生水質(zhì)變化．龍湖水域水質(zhì)指標(biāo)的時(shí)空變化特征與農(nóng)業(yè)活動(dòng)、旅游推廣、鳥(niǎo)類(lèi)棲息、植物生長(zhǎng)及生態(tài)補(bǔ)水等內(nèi)外源干擾因素密切相關(guān)．

[1] 鄒志紅，孫靖南，任廣平．模糊評(píng)價(jià)因子的熵權(quán)法賦權(quán)及其在水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]．環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，25（4）：552-556．

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Water environment quality assessment of Longhu Lake water area in Zhalong Wetland

GAO Ge，LIU Huajun

（Heilongjiang Province Zhalong National Nature Reserve，Qiqihar 161002，China）

Longhu Lake water area is one of the important animal and plant monitoring areas in Zhalong Nature Reserve．In order to further find out the impact of the entrance and exit of the lake，the depth of the lake surface and the distribution of reed ponds on the environment of Longhu Lake water area，based on the analysis of the hydrogeological characteristics of Longhu Lake，a total of 20 water samples were collected and analyzed in May and September 2022 respectively according to relevant standards，then based on the comprehensive evaluation method of fuzzy mathematics，the water environment quality and the temporal and spatial distribution characteristics of Longhu Lake were quantitatively evaluated．The results show that the seasonal distribution characteristics of water quality indicators of Longhu Lake are that all water quality indicators are of class IV～V standards，and the water quality in September is generally better than that in May．The spatial distribution characteristics of water quality indicators of Longhu Lake are as follows，in May，the water quality of Longhu Lake in the lake inlet，shallow water area and deep water area mostly belongs to class IV standard，and in shallow water bubble and reed pond area belongs to class V standard．In September，it belongs to class IV standard in the entrance and exit of lakes and deep water areas，and class V standard in the reed pond area and shallow water bubbles．The temporal and spatial changes of water quality indicators in Longhu Lake are closely related to internal and external interference factors such as agricultural activities，tourism promotion，bird habitat，plant growth and ecological water supplement．The research results have certain theoretical value and practical reference for water resources management of Zhalong Wetland including Longhu Lake water area．

Longhu Lake water area；water quality；space-time difference；fuzzy evaluation

1007-9831（2022）11-0067-07

Q178.5

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2022.11.013

2022-05-08

高歌（1994-），男，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，助理工程師，碩士，從事濕地資源調(diào)查與保護(hù)研究．E-mail：1271400953@qq.com

劉驊峻（1994-），男，黑龍江齊齊哈爾人，助理工程師，碩士，從事濕地資源調(diào)查與保護(hù)研究．E-mail：1442886381@qq.com