隆宝湖水质变化特征研究

郑　娜，卢素锦，武晓翠，侯传莹，周燕平，袁坤宇，杨　洁，孙树娇，乔　娅

(1.青海大学 农牧学院，青海 西宁 810016；2. 青海大学 生态环境工程学院，青海 西宁 810016；

隆宝湖水质变化特征研究

郑娜1，卢素锦2*，武晓翠2，侯传莹2，周燕平2，袁坤宇2，杨洁2，孙树娇2，乔娅3

(1.青海大学 农牧学院，青海 西宁 810016；2. 青海大学 生态环境工程学院，青海 西宁 810016；

三江源地区作为世界上海拔最高、面积最大、分布最为集中的高寒湿地生态系统，颇受国外及国内关注[1-9].近年来，随着全球气候变暖和人类活动加剧，三江源地区的高原湿地发生了明显变化，湿地生态系统和水资源面临着严重的威胁.隆宝地区永久雪地冰川和宜林草地减少，缩减85%，最具代表湿地的湖泊和沼泽面积均呈缩减状态，其中沼泽缩减明显，缩减速度为487.3 hm2·a-1，年缩减率0.93%[10].目前对三江源湿地的研究主要集中在高寒湿地水文循环过程、土壤水热过程、碳循环系统、高寒湿地的退化现状、三江源区湿地变化对区域气候影响等方面[11-13]，而关于高寒湖泊、河流水质特点、氮磷营养盐状况等鲜见报道.

笔者以三江源高寒湖泊湿地——隆宝湖为研究对象，分析隆宝湖水样中温度、pH、电导率、矿化度、DO、BOD、COD、总氮等指标的变化特征，对隆宝湖水质进行评价，为了解和掌握隆宝湖湿地的污染状况、制定和实施隆宝湖生态环境保护提供一定的参考依据.

1研究区概况

隆宝湖湿地(北纬33°09′—33°17′，东经96°24′—96°37′)是三江源地区典型的高寒湿地，位于青海省玉树藏族自治州玉树县境内的西北部[14]，东西长18.7 km、南北宽3 km,总面积达50 km2.南北两面有海拔4 760 m的仓宗查依山和海拔5 182 m的宁盖仁其崩巴山,及亚钦亚琼、肖好拉加等高山相拥,形成中间狭长的湖区[15].隆宝湖的气候为大陆性高寒气候，年平均气温为2.9 ℃,年极端高温为28.7 ℃,极端低温为-26 ℃左右,气候变化剧烈，冬季风大、干燥、气温低，6—8月雨水多而集中，比较湿润，全年日照长度约2 300 h.年降水量730 mm，湖水11月结冰，翌年4-5月融化[15]，呈现典型的高原大陆性气候.隆宝湖湖盆形态见图1(来源于Google地图数据).

图1隆宝湖湖盆形态图
Fig.1The chart of lake basin in Longbao Lake

隆宝湖区是由东端流出的千条河流及区内的许多涌泉流经这片低洼地形成的沼泽，通天河支流益曲在此穿过，在保护区沼泽洼地西北端有3条较大的水流益曲、登俄涌曲和可曲流出，流入通天河.隆宝湖区周边是沼泽和沼泽化草甸，面积为2 427 hm2，植物为藏北嵩草、喜马拉雅嵩草、短蒿草、水毛茛、毛茛、西伯利亚蓼等为主的高原苔草沼泽和沼泽草甸，生产期为6个月；这些植物为水禽候鸟提供了充足的食物和良好的生态环境，成为黑颈鹤栖息繁殖的集中地区.主要的污染源为畜禽、鸟类粪便，游人产生的少量生活垃圾，当地隆宝镇0.8万总人口的生活垃圾和生活污水也会对湖区造成污染[16].

2研究方法

2.1隆宝湖水样采集及采样点布设

笔者分别于2013年和2014年的5月、8月和10月对隆宝湖的水样进行采集，共采样6次.采用带有重锤的采样器进行采样.样品采集和保存依据《水和废水监测分析方法(第4版)》(国家环境保护总局,2002)进行[17].

根据国家环保部《地表水和污水监测技术规范》，以及隆宝湖形状和水文特点设置采样点.隆宝湖的形状似钟形，东西长，南北短，长轴近南北向延伸， 由于湖泊西部与东部均存在水文相似、水流均匀、周边生态环境相似的特点，在西部和东部各设置1个采样点，中心设置了1个采样点，采样布点见图2所示.

图2隆宝湖湿地采样点分布图
Fig.2Distribution of sampling sites in the wetland of Longbao Lake

各采样点经纬度信息列于表1.

2.2测定项目及方法

测定项目包括：水温、电导率、矿化度、溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)、总氮、总磷、氯化物.样品测定依据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)以及《水和废水监测分析方法》(第4版)[17].

水温采用温度计法测定，pH采用酸度计法测定，电导率采用电导率仪法测定，矿化度采用重量法测定，溶解氧(DO)采用碘量法测定，生化需氧量(BOD5)采用五日培养法测定，化学需氧量(COD)采用重铬酸钾法测定，总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷的测定采用钼酸铵分光光度法，氯化物的测定采用硝酸银容量法[18].样品中每个项目重复测定3次.

2.3水质评价标准

采用《地表水环境质量标准》GB 3838-2002[19]I类水质标准进行对照.

2.4评价方法

采用代数叠加法[20]进行水质综合评价，公式如下

其中：Ij表示j监测点m项污染参数的综合指数值；Ci表示j监测点第i项污染参数的监测统计浓度值；Si第i污染参数的评价标准值，在此取I类水质标准；m为选取污染参数的项数.

在计算中由于DO与其他水质参数的性质不同，需采用不同的分指数计算式.

当DOf≥DO标时，

当DOf

其中：IjDO为j监测点溶解氧分指数；DOf为饱和浓度，据温度可知此处为10.53 mg·L-1；T为水温(℃)，在此计算时按所测值来测定；DOj为j监测点溶解氧的浓度；DO标为溶解氧的评价标准，在此取I类水质标准.

当Ij≤4.171时，达到I类水质；当4.171

2.5数据处理

运用SPSS19.0软件包和Excel2003对数据进行统计分析及绘图.

3结果与讨论

3.1隆宝湖水样各项指标测定结果

2013年和2014年隆宝湖3个不同采样点各项水样指标的值如表2～3所示.

注：表中数据格式为M±S(平均值±标准偏差).

由表2可知，2013年隆宝湖的水温、pH、电导率在3个采样点处差距不大.C2点矿化度最大，最大值为0.42 g·L-1，其与最小值之间相差0.08 g·L-1；DO在C1、C2和C3三个采样点处的测量值差别较小，最大值与最小值间相差0.13 mg·L-1；COD在C3点测定值最小，最小值为14.20 mg·L-1；BOD5最大值和最小值之差为0.28 mg·L-1；C1点总氮和总磷的测定结果介于C2点和C3点之间，分别为0.62 mg·L-1和0.01 mg·L-1；氯化物的含量在所有被测水质指标中最大，在C2点处达到最大值46.00 mg·L-1.数据表明，C3点水质指标含量最低，C2点水质指标含量最高，C1点介于C2点和C3点之间.

注：表中数据格式为M±S(平均值±标准偏差).

由表3可知，2014年隆宝湖的水温、pH、电导率在3个采样点处差距不大，说明水质稳定.水样矿化度在C2点最大，最大值为0.49 g·L-1，其与最小值之间相差0.14 g·L-1；DO含量的最大值与最小值相差0.42 mg·L-1；COD的含量在三个采样点差别不大；BOD5含量在C3点达到最低为2.88 mg·L-1；C1点总氮和总磷的含量介于C2和C3之间，分别为0.71 mg·L-1和0.02 mg·L-1，C2、C3总氮和总磷的差值分别为0.16 mg·L-1和0.004 mg·L-1；氯化物含量在C2点处达到最大为48.00 mg·L-1.数据表明，C3点各水质指标含量最低，C2点水质指标含量最高，C1测定值在C2和C3之间.

3.22013年与2014年隆宝湖水体质量状况比较与评价

2013年和2014年隆宝湖水质状况的比较如表4～5所示.

表4中结果显示，水体中pH、电导率以及矿化度在两年间无明显变化，说明水质较为稳定.2014年水体中DO、COD、BOD5、总氮、总磷和氯化物的含量均略高于2013年各项指标值，说明2014年隆宝湖的水质较2013年略有下降.对照《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)I类水质标准，pH、电导率、矿化度、DO、COD、BOD5均未超标，总氮和总磷均超标.表5中的隆宝湖水质综合评价结果显示，2013年、2014年湖东采样点、湖西采样点均为III类水质；2013年湖心采样点水质为II类，2014年为III类.

3.3分析与讨论

3.3.1隆宝湖水质现状

根据2013年和2014年对隆宝湖3个采样点的水质进行测定的结果，C1点和C2点测定值均高于C2点测定值，说明隆宝湖受到的外源污染程度强于内源污染的强度，过度放牧以及其他的人类活动导致一些外来的元素被携带入隆宝湖，从而导致湖边采样点的测定值高于湖心采样点的测定值.

根据毛成责等[21]的分析，湖泊富营养化发生的根本要素是营养盐的超负荷输入，在众多的营养盐中，氮和磷通常是水体中植物生长繁殖的制约因子.一般来说，藻类健康生长及生理平衡所需的氮磷比率( 原子比) 为16∶1，当比值大于该值时，磷为藻类繁殖的限制因子.隆宝湖水体氮磷比为67∶2，说明磷为藻类繁殖的限制因子.

于进祥等[22]对鄱阳湖水体富营养化状况进行了评价，得出：鄱阳湖水体的总氮(TN)浓度大于1.0 mg·L-1，总磷含量大于0.06 mg·L-1，按照其对鄱阳湖水体富营养化分级方法，当总氮>0.5 mg·L-1，总磷> 0.05 mg·L-1时，湖泊即达到了中富营养化程度, 表明鄱阳湖总氮、总磷含量均达到了中富营养化浓度水平.隆宝湖总氮量为0.67 mg·L-1，总磷量为0.015 mg·L-1，如从总氮含量来看，隆宝湖总氮量高于 0.5 mg·L-1，亦达到了中富营养化浓度水平.

3.3.2隆宝湖水质变化成因

全球气候变暖，持续的干旱，使湖泊面积减少，导致矿物质富集，形成盐碱化湿地.隆宝湖湿地海拔高，人类活动较少，因此气候变化是导致隆宝湖湿地退化的一个重要原因[23].

过度放牧和开采等人为活动干扰下，泥炭沼泽湿地土壤结构和功能发生改变，湿地地表趋干，土壤酶活性降低.隆宝湖湿地土壤具有砂壤和黏壤特性，生态系统的土壤水热气肥耦合较好，生态系统支持功能较高.但在人为活动的干扰下，生态系统的支持功能呈减弱趋势[24].

笔者的研究结果显示，隆宝湖湖水中总氮、总磷含量较高，主要原因可能是由于该湖泊周围为大面积的沼泽湿地，栖息众多的野生动物以及其上游隆宝镇居住的人群生活污水的排放、畜牧粪便随雨水进入湖泊等，导致隆宝湖总氮、总磷含量较高，加重了湖泊湿地的污染.

对鄂陵湖、隆宝湖、星星海、扎陵湖3个采样点的水体测定结果显示，鄂陵湖水体中的总氮、总磷含量高低顺序为湖西采样点>湖东采样点>湖心采样点，说明鄂陵湖、隆宝湖、扎陵湖中的这些指标受到的内源污染程度强于外源污染的强度，外在的畜牧粪便、旅游垃圾、生活污水与垃圾增加了湖泊中氮磷物质的积累.

4结束语

笔者通过对2013年和2014年隆宝湖3个采样点水体水质指标的测定和比较，对照《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)I类水质标准并对各项指标的超标率和超标倍数进行分析，得出如下结论：

2014年水质与2013年相比，水温、pH、电导率没有明显变化外，矿化度、DO、COD、BOD5、总氮、总磷和氯化物含量均略高于2013年.2014年湖泊3个采样点的整体水质与2013年基本一致，均为III类水质.

参考文献：

[1]李珂, 杨永兴, 杨杨, 等. 中国高原湿地退化与恢复研究进展[J]. 安徽农业科学, 2011, 39 (11): 6714-6719.

[2]张静, 江生荣, 钱振晗, 等. 我国湿地状况与发展趋势[J]. 江西林业科技, 2009, 18 (2): 44-46.

[3]吴辉, 邓玉林, 李春艳, 等. 我国湿地研究、保护与开发[J]. 世界林业研究, 2007, 20 (6): 42-49.

[4]LOISELLE S, ROSSI C, SOBIO G, et al. The use of systems analysis methods in the sustainable management of wetlands[J]. Hydrobiologia, 2001, 458 (3): 191-200.

[5]BRINSON M M, KRUCZYNSKI W, LEE L C, et al. Developing an approach for assessing the functions of wetlands[C]//Mitsch W J. Global Wetlands: Old World and New. Amsterdam，the Netherlands: Elsevier Science B V, 1994: 615-624.

[6]HAMBRIGHT K D, BAR-ILAN I, ECKERT W. General water chemistry and quality in a newly-created subtropical wetland lake[J]. Wetlands Ecology and Management, 1998, 6 (2): 121-132.

[7]GOPHEN M, TSIPRIS Y, MERON M, et al. The management of Lake Agmon Wetlands (Hula Valley, Israel)[J]. Hydrobiologia, 2003, 506-509 (1): 803-809.

[8]DEGANI G, YEHUDA Y, JACKSON J, et al. Temporal variation in fish community structure in a newly created wetland lake (Lake Agmon) in Israel[J]. Wetlands Ecology and Management, 1998, 6 (3): 151-157.

[9]黄宇, 刘佳琦, 邹海虹. 湿地自然生态保护发展与研究概况[J]. 环境科学与管理, 2012, 37 (12): 165-167.

[10]马宗泰, 李凤霞, 李甫, 等. 青海玉树隆宝地区生态环境动态变化研究[J]. 草业科学, 2009, 26 (7): 6-11.

[11]陆梅, 田昆, 陈玉惠, 等. 高原湿地纳帕海退化土壤养分与酶活性研究[J]. 西南林学院学报, 2004, 24 (3): 5-10.

[12]郭平波, 刘烜. 基于GIS的青藏高原湿地信息系统研究[J]. 环境科学与管理, 2006, 9 (6): 178-182.

[13]曹生奎, 谭红兵. 青藏高原湿地保护与开发利用模式初探[J]. 干旱区资源与环境, 2005, 7 (4): 236-247.

[14]林建才. 青海省玉树隆宝国家级自然保护区生物多样性保护浅析[J]. 吉林农业科技, 2003, 32 (4): 37-40.

[15]林泉. 隆宝湖:黑颈鹤之乡[J]. 人与自然, 2008, 4 (7): 56-57.

[16]青海省统计局, 国家统计局青海调查总队. 青海统计年鉴2014[J]. 北京: 中国统计出版社, 2014: 8.

[17]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水监测分析方法[M]. 4版. 北京: 中国环境科学出版社, 2002: 12.

[18]奚旦立, 孙裕生. 环境监测[M]. 北京: 高等教育出版社, 2010: 48-119.

[19]国家环境保护总局, 国家质量监督检验检疫总局. GB 3838-2002 地表水环境质量标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2002: 2-4.

[20]薛巧英, 刘建明. 水污染综合指数评价方法与应用分析[J]. 环境工程, 2004, 22 (2): 64-66.

[21]毛成责. 杭州西湖总氮、总磷周年变化与水体富营养化研究[J]. 水生态学志, 2010, 3 (4): 1-7.

[22]余进祥, 刘娅菲, 钟晓兰, 等. 鄱阳湖水体富营养化评价方法及主导因子研究[J]. 江西农业学报, 2009, 21 (4): 125-128.

[23]安娜, 高乃云, 刘长娥. 中国湿地的退化原因、评价及保护[J]. 生态学杂志, 2008, 27 (5): 821-828.

[24]韩大勇, 杨永兴. 湿地退化研究进展[J]. 生态学报, 2012, 32 (4): 1293-1307.

(责任编辑于敏)

doi:10.3969/j.issn.1000-2162.2016.03.014

收稿日期：2015-06-19

基金项目:国家自然科学基金资助项目(31260128)；青海省科技厅国际合作项目(2013-H-306)

作者简介：郑娜(1991-)，女，湖南邵东人，青海大学硕士研究生；*卢素锦(通信作者)，青海大学教授，E-mail: lusujin88@163.com.

中图分类号：X832

文献标志码:A

文章编号:1000-2162(2016)03-0088-07

3. 青海大学 昆仑学院，青海 西宁 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.

关键词:隆宝湖；水质变化；水质评价