應(yīng)用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法評價分析青海湖水質(zhì)

摘要：根據(jù)2013年青海湖水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，應(yīng)用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法對7個采樣點(diǎn)水環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行評價。結(jié)果表明，7個采樣點(diǎn)的主要污染因子為氮和磷，青海湖總體評價結(jié)果為Ⅱ類，但有水質(zhì)惡化為Ⅲ類的趨勢。

關(guān)鍵詞：青海湖；綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法；水質(zhì)評價

中圖分類號：X824 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）06-1331-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.013

Abstract： Based on water quality monitoring results of Qinghai Lake in 2013， the environment situation of 7 sampling sites was evaluated with comprehensive identification index of water quality. The results showed that the main pollutants were nitrogen and phosphorus in 7 sample sites. The overall water quality of Qinghai Lake was Class Ⅱ. The deterioration of water quality tended to be Class Ⅲ.

Key words：Qinghai Lake；comprehensive water quality identification index；water quality assessment

青海湖位于青海省東北部（北緯36°15′-38°20′， 東經(jīng)97°50′-101°20′），海拔3 194-5 174 m，為中國第一大內(nèi)陸湖泊和最大的咸水湖，既是中國8個鳥類自然保護(hù)區(qū)之一，又是世界著名的自然保護(hù)區(qū)和濕地保護(hù)區(qū)。青海湖流域是青藏高原東北部特殊的生態(tài)功能區(qū)，是維系青藏高原東北部生態(tài)安全的重要水體，是阻擋西部荒漠化向東部蔓延的天然屏障，是區(qū)域內(nèi)最重要的氣候調(diào)節(jié)器和水汽源，同時也是生物多樣性較為豐富的地區(qū)之一。青海湖孕育了高原特色魚類青海湖裸鯉，還有瀕危動物普氏原羚，青海湖是普氏原羚的惟一棲息地，由此可見，青海湖流域的生態(tài)地位十分重要[1]。近幾十年，由于受自然環(huán)境惡化和人類活動的影響，青海湖水位持續(xù)下降，湖泊面積逐漸縮小，過度捕撈導(dǎo)致青海湖裸鯉數(shù)量銳減，鳥類棲息環(huán)境日益惡化[2]。目前青海湖流域的生態(tài)環(huán)境狀況已引起黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人及廣大科研工作者的關(guān)注，因此在西部大開發(fā)之際，改善青海湖流域生態(tài)環(huán)境，維護(hù)其生態(tài)平衡，已成為一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)[2]。

目前，評價水庫水質(zhì)的方法一般采用模糊數(shù)學(xué)法[3]、隸屬度法[4]、灰色評價法[5]及層次分析法[6]等，以上方法均對我國水庫水質(zhì)評價起到了積極的作用，但不能說明水庫水質(zhì)是否達(dá)到功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，也不能說明參與評價的參數(shù)中有幾個指標(biāo)不能達(dá)到功能區(qū)要求[7]。徐祖信[8]提出一種全新的綜合評價河流總體水質(zhì)的方法，即綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法，該方法可以完整表達(dá)水體總體的綜合水質(zhì)信息，既能定性評價又能定量評價；既不會因個別水質(zhì)指標(biāo)較差就否定綜合水質(zhì)，又能對水體綜合水質(zhì)做出合理的評價。本研究利用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法對青海湖水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以期為保護(hù)青海湖的稀有資源和青海湖水域生態(tài)環(huán)境，為開發(fā)利用青海湖以及青海湖水域綜合治理提供重要的科學(xué)依據(jù)和基本資料。

1 材料與方法

1.1 采樣方法

根據(jù)青海湖湖區(qū)的水體類別和功能，在青海湖漁場（東經(jīng)100°38.770′，北緯36°33.335′），碼頭（東經(jīng)100°29.880′，北緯36°35.175′），湖心區(qū)（東經(jīng)100°29.210′，北緯36°37.696′），二郎劍（東經(jīng)100°28.800′，北緯36°38.981′），黑馬河（東經(jīng)99°47.640′，北緯36°44.591′），泉吉河（東經(jīng)99°53.870′，北緯37°16.268′），沙柳河（東經(jīng)100°07.351′，北緯37°19.614′）設(shè)置7個監(jiān)測垂線[9]。監(jiān)測垂線上采樣點(diǎn)的設(shè)定原則如下：當(dāng)水深≤5.0 m時，在水面下0.5 m處設(shè)一個采樣點(diǎn)；5.0 m<水深≤10.0 m，在水面下0.5 m及湖底以上0.5 m處各設(shè)一個采樣點(diǎn)；當(dāng)水深>10 m時，在水面下0.5 m處和1/2水深處各設(shè)一個采樣點(diǎn)。

分別于平水期（2013年5月）、豐水期（2013年7月）和枯水期（2013年10月）進(jìn)行采樣，每次采集2個平行樣，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測定。

1.2 指標(biāo)監(jiān)測

根據(jù)HJ/T91—2002《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[9]確定青海湖水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目，如水溫、pH、TN（總氮）、TP（總磷）、DO（溶解氧）、BOD5（五日生化需氧量）、CODMn（高錳酸鹽指數(shù)）。測定方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）[10]進(jìn)行。水溫為現(xiàn)場測定。測定所用藥品均為分析純。

1.3 水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價法

按照地表水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，由于青海湖屬國家自然保護(hù)區(qū)，監(jiān)測結(jié)果用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）[11]中Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)，并采用綜合污染指數(shù)法對水質(zhì)進(jìn)行評價[7，8]。

1.3.1 單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù) 單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)P由一位整數(shù)、小數(shù)點(diǎn)后2位或3位有效數(shù)字組成，表示為：

Pi=x1.x2x3

式中，x1表示第i項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)類別；x2表示監(jiān)測數(shù)據(jù)在x1類水質(zhì)變化區(qū)間中所處的位置，根據(jù)公式按四舍五入原則計算確定；x3表示水質(zhì)類別與功能區(qū)劃設(shè)定類別的比較結(jié)果，視評價指標(biāo)的污染程度，x3為1位或2位有效數(shù)字。x1.x2表示單項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的類別和污染程度。

根據(jù)Pi的數(shù)值可以比較水質(zhì)的污染程度，Pi越大水質(zhì)越差，污染越嚴(yán)重[12]。

1.3.2 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù) 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)由整數(shù)位和3位或4位小數(shù)位組成，表示為：

Iwq=X1.X2X3X4

式中，X1、X2由計算獲得，X3和X4根據(jù)比較結(jié)果得到。其中，X1為水體的綜合水質(zhì)類別；X2為綜合水質(zhì)在X1類水質(zhì)變化區(qū)間內(nèi)所處位置，從而實(shí)現(xiàn)在同類水中進(jìn)行水質(zhì)比較；X3為參與綜合水質(zhì)評價的水質(zhì)指標(biāo)中劣于水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)的單項(xiàng)指標(biāo)個數(shù)；X4為綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的比較結(jié)果，視綜合水質(zhì)的污染程度而定，X4為1位或2位有效數(shù)字。

1.4 水質(zhì)類別的判定

通過水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)的x1.x2和X1.X2，可以分別判定單項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的類別和綜合水質(zhì)類別，判斷關(guān)系見表1[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 青海湖各監(jiān)測點(diǎn)單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價結(jié)果

選取了3種主要污染物TP、TN、DO進(jìn)行污染物的空間分布分析。由圖1可知，TN和TP分層不明顯，其中TP在沙柳河較其他兩個因子指數(shù)數(shù)值偏高；TP與TN和DO分層較為明顯，而TN和DO在該監(jiān)測點(diǎn)趨于一致。在空間上，3種污染物在沙柳河對水體的影響波動較大，而在其他各監(jiān)測點(diǎn)對水體污染的影響波動較小。

2.2 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價結(jié)果

由單因子水質(zhì)評價指數(shù)可知，青海湖水質(zhì)中污染因子主要有2類：①有機(jī)污染指標(biāo)，如CODMn、BOD5等；②富營養(yǎng)化指標(biāo)，如TN、TP等?；诖?，筆者選取TP、TN、DO、BOD5、CODMn作為綜合評價的參數(shù)。由表4可知，所有監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)評價結(jié)果均劣于水環(huán)境功能區(qū)要求。其中黑馬河和沙柳河的水環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果最差，其綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)分別為3.252和3.432，水質(zhì)類別為Ⅲ類，均劣于功能區(qū)2個類別；其他監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)評價結(jié)果相對較好，水質(zhì)類別為Ⅱ類，青海湖漁場綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)為3.051，水質(zhì)評價結(jié)果趨于Ⅲ類，其中參與的評價因子全部劣于水環(huán)境功能區(qū)要求；碼頭的綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)為2.941，標(biāo)識指數(shù)位于Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)范圍中距離下限90%的位置，說明水質(zhì)并不穩(wěn)定，有惡化為Ⅲ類水的趨勢；湖心區(qū)和泉吉河的評價結(jié)果一致，在參與評價的5因子中，超標(biāo)項(xiàng)數(shù)均為3項(xiàng)；二郎劍的水質(zhì)評價結(jié)果最好。

3 小結(jié)

本研究運(yùn)用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法對青海湖水質(zhì)進(jìn)行綜合評價，各監(jiān)測點(diǎn)的評價結(jié)果波動較小，單因子評價結(jié)果與污染物的空間分布現(xiàn)狀一致。評價結(jié)果表明，青海湖各監(jiān)測點(diǎn)中，青海湖漁場、碼頭、湖心區(qū)、二郎劍和泉吉河的水質(zhì)評價結(jié)果均為Ⅱ類，但有惡化為Ⅲ類的趨勢，其中主要的污染物為氮、磷和有機(jī)污染物，水體富營養(yǎng)化趨勢明顯。

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