巴嘎雪濕地水環境質量分析研究

謝鵬程，曾馨蓉，熊健，楊博，黃瑞卿，楊崛園，李偉(西藏大學生態環境學院，西藏 拉薩 850000)

0 引言

水是生命賴以存續的必要資源，我國內陸淡水資源主要分布于淡水湖泊、內陸河及一些內陸濕地。濕地是介于水、陸兩種生態系統之間并由水陸相互作用形成的特殊生態系統[1]，具有凈化水質、蓄洪防旱、環境調節等功能。濕地水環境質量決定著濕地生態系統的形成、演替、消亡和再生[2]，是濕地生態系統組成的關鍵要素，濕地水環境質量的好壞決定了濕地系統的穩定與健康。水質評價能夠科學的反映水環境狀況，是濕地保護的重要工作之一，對濕地水質定期監測并選擇合適的評價方法進行評價可以為制定濕地環境保護與管理策略提供科學依據[3]。

西藏高寒濕地因其所處地理位置及氣候環境的特殊性，故而比一般濕地更具備獨特的社會、經濟、生態保護功能，具有更高的生態戰略地位。目前，針對西藏高寒濕地的研究大多集中于拉魯濕地，對于巴嘎雪濕地水環境質量的研究較少，而巴嘎雪濕地作為拉薩河流域的代表性濕地之一，對城市的生態環境建設，水資源問題等有較大影響，故對巴嘎雪濕地水環境進行分析和研究對濕地及周邊環境的管理和保護有重要指導意義。

1 數據與方法

1.1 研究區域概況

巴嘎雪濕地位于拉薩市達孜區塔杰鄉巴嘎雪村東側，是拉薩河流域僅次于拉魯濕地的天然高原濕地，地理位置為北緯29°41′58.42″N—29°42′58.42″N，東經 91°25′34.55″E—91°25′58.20″E，屬高原溫帶半干旱季風氣候區。濕地總體熱量水平不高，年均氣溫僅7.5 ℃。該濕地植物類型豐富，植被覆蓋率高達95%以上，對調節該區域氣候環境、凈化拉薩河水質、維持生物多樣性以及農牧業發展有著重要作用。

1.2 研究方法

1.2.1 水樣采集

結合巴嘎雪濕地地形、水流流向及降水特征，于2021 年4 月(枯水期) 和2021 年11 月(豐水期) 各設置了19 個采樣點，如圖1 所示，并采用 GPS 定位儀對每個采樣點的經緯度數據進行定位記錄，利用采水器對各采樣點進行水樣采集。

圖1 巴嘎雪濕地采樣點分布

1.2.2 評價方法

本研究采用改進的內梅羅污染指數法，計算TP、TN、NH3-N 和COD 這四項污染因子的權重。

(1)單項污染指數的確定

單項污染指數的計算見式(1)[4]：

式中：Fi表示第i項監測指標的單項污染指數；Ci表示第i項監測指標的實測值；Si表示第i項監測指標的標準值。

(2)污染因子權重的計算

根據GB 3838—2002 《地表水環境質量標準》中的Ⅲ類水質標準，計算各污染因子的權重，計算公式如(2)所示[4]：

式中：Wi表示第i個污染因子的權重值；n表示污染因子的個數；Smax表示n個污染因子中計算標準的最大值；Si表示第i個污染因子的計算標準。

(3)改進內梅羅指數的確定

改進內梅羅指數的計算方法見公式(3)[4]：

式中：P′i表示第j個水樣的內梅羅指數；Fi,max表示單項污染指數的最大值；Fw表示權重值Wi最大的污染因子的F值；Fi表示單項污染指數的平均值。

2 結果與討論

2.1 巴嘎雪濕地區域水質監測指標變化特征

通過對巴嘎雪濕地不同時期的水質相關指標進行分析可知，從枯水期到豐水期巴嘎雪濕地水體pH均值由7.73 降至7.47，可能是受天氣影響，藻類呼吸產生大量CO2釋放到水環境中使其水體pH 值降低[5]。電導率的均值由243 μS/cm 降低至238 μS/cm，主要因為人為活動以及枯水期時正值農耕導致營養鹽的流入，使水體中可溶性離子增加，電導率較大[6]。除TP外，枯水期濕地水體TN、NH3-N 和COD 的平均值都高于豐水期，其主要原因為枯水期濕地整體水位下降，水體的稀釋功能減弱，從而使污染物濃度增加[7]。豐水期濕地TP 均值高于枯水期，主要是因為TP 濃度與降水量呈正相關[8]，豐水期時雨量增加，溶磷含量升高，雨水攜帶磷從地表徑流進入水體，故而出現豐水期TP 均值較高的情況。

巴嘎雪濕地不同時期各指標區域特征分布如圖2和圖3 所示。由圖1、圖2 和圖3 可知：枯水期和豐水期濕地pH 區域分布相近，pH 較高區域主要分布在東北部及18 號進水口；枯水期高電導率區域主要分布于1、12、14 和17 號樣點附近，豐水期時，高電導率區域主要集中在1、14 和19 號樣點附近；枯水期TP、NH3-N 和COD 區域特征分布相似，均表現為東北部較西南部高，而TN 高濃度區域主要集中于東北部；豐水期時，高TP 區域主要分布在東北部和14 號樣點附近，TN 和COD 的高濃度區域主要集中在17 號樣點附近，其余區域普遍處于低水平，高NH3-N 區域主要分布于2、14 和17 號樣點附近。枯水期，TN 高污染區主要集中在東北部，主要原因是該區域上游有一塊大面積農田，農耕時施肥打藥導致該區域受到一定程度的污染[9]。

圖2 枯水期各水質監測指標區域特征

圖3 豐水期各水質監測指標區域特征

2.2 巴嘎雪濕地不同時期水質監測指標間相關性

本文采用Pearson 相關系數和Spearman 相關性系數對各個監測指標之間的相關性及同源性及移動特點進行分析[10]。巴嘎雪濕地不同時期各監測指標之間的相關系數如表1 所示。由表可知，枯水期時：TN與pH 間存在顯著負相關(P<0.05)，這說明水體pH對TN 濃度存在一定影響。NH3-N 濃度與TP 和COD分別呈極顯著正相關(P<0.01)，COD 與TP 間呈極顯著正相關(P<0.01)，可推測枯水期NH3-N、COD、TP這三個指標間可能存在相近的污染源或移動特點，由圖2 亦可看出這三個指標的區域特征分布十分相近。豐水期時：EC 與TP、NH3-N 和COD 間分別呈顯著正相關(P<0.05)、極顯著正相關(P<0.01) 和顯著正相關(P<0.05)，表明電導率受水體中富營養鹽離子的影響。COD 與TP 間存在顯著正相關(P<0.05)，可能在這兩個指標間有相同的移動變化特點[11]。

表1 巴嘎雪濕地不同時期各指標之間的相關系數

2.3 基于改進的內梅羅指數法對巴嘎雪濕地進行水質評價

根據式(1.1)、(1.2)及(1.3)計算出每個水樣的內梅羅指數，再對巴嘎雪濕地各采樣點的水質狀況進行評價分析。由表2 可知，綜合兩個時期的水質評價結果，巴嘎雪濕地水質類別均位于Ⅰ類(優)～Ⅳ類(較差) 之間，Ⅴ類(極差) 水質只存在極個別情況，且Ⅱ類(較好)水在枯、豐期的占比均較高，濕地整體水質以Ⅱ類為主，說明濕地水質狀況較好、達標率高。

表2 巴嘎雪濕地不同時期各樣點水質狀況評價

3 結語

本文采用改進的內梅羅指數法對巴嘎雪不同時期的水環境質量狀況進行分析，探究了各監測指標不同時期的變化特征及主要污染因子間的相關性，主要得出以下結論：

(1)巴嘎雪濕地水環境監測指標從枯水期到豐水期有明顯變化，除TP 外，巴嘎雪濕地水質監測指標均值均呈現自枯水期到豐水期降低趨勢。

(2)枯水期時，巴嘎雪濕地水環境中TN 與pH 存在顯著正相關(P<0.05)，NH3-N 與TP，COD 與TP、NH3-N 均具有極顯著的正相關性(P<0.01)；豐水期時，EC 分別與TP、NH3-N 和COD 存在顯著正相關(P<0.05)、極顯著正相關(P<0.01) 和顯著正相關(P<0.05)，COD 與TP 呈現極顯著的相關性(P<0.01)。可以看出巴嘎雪濕地不同時期各污染因子間的相關性與濕地整體水位及水量有較大關系。

(3)巴嘎雪濕地枯水期時水質評價結果中Ⅱ類和Ⅲ類水占比較高，豐水期時水質評價等級基本為Ⅰ類和Ⅱ類。綜合枯、豐兩個水期而言，巴嘎雪濕地整體水質以Ⅱ類水為主，水質情況較好。