基于水質(zhì)綜合指數(shù)的瀾滄江西藏段水質(zhì)評(píng)價(jià)及其影響因素

朱挺兵，杜紅春，胡曉娜，胡飛飛，龔進(jìn)玲，李學(xué)梅，楊德國

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水生物多樣性保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430223)

瀾滄江是我國最重要的國際河流之一，水資源非常豐富。瀾滄江發(fā)源于青海省，流經(jīng)西藏、云南后，流出我國境內(nèi)，改稱為湄公河。根據(jù)不同江段的環(huán)境特征，習(xí)慣上將瀾滄江分為源頭段(青海源頭至西藏昌都昂曲匯口段)、上游段(昂曲匯口至云南功果橋段)、中游段(功果橋至景云橋段)和下游段(景云橋至國境線段)。瀾滄江西藏段包括了部分源頭段和上游段，全長(zhǎng)465 km，大部分海拔在2 300 m以上，整個(gè)河谷呈典型的深V型，兩岸高山聳立，河道狹窄且落差大，營(yíng)造出了峽谷激流的環(huán)境特點(diǎn)。隨著青藏高原人類活動(dòng)的不斷加劇，以及全球氣候變化帶來的多重影響，包括瀾滄江西藏段在內(nèi)的高原河流水生態(tài)健康狀況越來越受到關(guān)注。

水質(zhì)評(píng)價(jià)是河流水生態(tài)健康的主要評(píng)估內(nèi)容之一，亦是水資源合理開發(fā)與保護(hù)管理的重要依據(jù)。目前水質(zhì)評(píng)價(jià)的方法有很多，例如單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法、綜合指數(shù)法、模糊評(píng)價(jià)法、灰色評(píng)價(jià)法、水質(zhì)綜合指數(shù)法(Water quality index,WQI)等。其中WQI是一種比較新穎的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法，具有定性和定量評(píng)價(jià)的優(yōu)勢(shì)，廣泛運(yùn)用于河流的水質(zhì)評(píng)價(jià)。

目前，有關(guān)瀾滄江水質(zhì)評(píng)價(jià)的研究主要集中在云南段，未見有瀾滄江西藏段水質(zhì)的公開報(bào)道。因此，本研究于2017-2019年現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了瀾滄江西藏段干支流的主要水質(zhì)參數(shù)，分析了主要參數(shù)的時(shí)空變化特征，并采用水質(zhì)綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)了瀾滄江西藏段的水質(zhì)狀況，以期為瀾滄江西藏段的水質(zhì)演變規(guī)律研究、水生生態(tài)保護(hù)和管理等提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域及調(diào)查站位設(shè)置

瀾滄江西藏段位于西藏自治區(qū)昌都市，地理上處于橫斷山區(qū)，地質(zhì)較不穩(wěn)定，山高谷深，水流湍急。本研究共在瀾滄江西藏段干支流設(shè)置8個(gè)調(diào)查站位，其中干流站位4個(gè)(曲孜卡、如美、卡若、扎曲)，支流站位4個(gè)(麥曲、金河、昂曲、熱曲)(圖1)。

圖1 瀾滄江西藏段水質(zhì)調(diào)查站位示意圖Fig.1 Water quality survey sampling stations in Tibet reach of the Lancang River

1.2 調(diào)查方法

1.3 數(shù)據(jù)分析

式中，代表水質(zhì)參數(shù)的數(shù)量；代表歸一化后分配給參數(shù)的值；是分配給各參數(shù)的相對(duì)權(quán)重(數(shù)值為1～4)，權(quán)重的大小與參數(shù)對(duì)水質(zhì)的影響程度相匹配，影響越大，權(quán)重越大。各參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化值()和權(quán)重值()參照KOCER等和朱長(zhǎng)軍等。WQI將水質(zhì)指數(shù)分為五類：優(yōu)(91～100)、好(71～90)、中(51～70)、差(26～50)、極差(0～25)，分別對(duì)應(yīng)于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中的I、II、III、IV、V類水體。

采用Duncan多重比較分析不同站位間各水質(zhì)參數(shù)的差異，采用-test比較各水質(zhì)參數(shù)的干支流差異和季節(jié)差異，采用Pearson相關(guān)性分析評(píng)價(jià)各水質(zhì)參數(shù)與WQI值的相關(guān)性，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析軟件為Excel 2016和SPSS 16.0。當(dāng)顯著性水平<0.05時(shí)，即為差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 水質(zhì)時(shí)空特征分析

2.1.1 物理參數(shù)

圖2展示了各站位主要水質(zhì)物理參數(shù)的時(shí)空變化情況。

圖2 瀾滄江西藏段水質(zhì)物理參數(shù)的時(shí)空變化Fig.2 Temporal and spatial variations of water quality physical parameters in Tibet reach of the Lancang Rivera-水溫，b-透明度，c-溶解氧，d-pH，e-電導(dǎo)率，f-總懸浮物

各站位間的WT沒有顯著性差異。干流和支流站位的WT也沒有顯著性差異。春季各站位的WT為6.3～14.2 ℃，秋季各站位的WT為7.4～22.5 ℃，秋季的WT整體要顯著高于春季。

扎曲和金河的SD顯著高于其它站位，除扎曲和金河外，其余站位的SD均小于30 cm。干流和支流站位的SD沒有顯著性差異。不同季節(jié)的SD也沒有顯著性差異。

麥曲的DO顯著低于曲孜卡。干流的DO顯著高于支流。但不同季節(jié)的DO無顯著差異。僅2017年秋季熱曲、昂曲、金河和麥曲的DO低于7 mg/L，其余時(shí)間和站位的DO均介于7～9.65 mg/L之間。

各站位的水體pH值7.63～8.86，呈弱堿性，無顯著差異。干流和支流站位的pH值也沒有顯著性差異。但秋季的pH值顯著高于春季。

麥曲、金河和熱曲的EC顯著小于卡若和扎曲。干流的EC顯著大于支流。春季的EC顯著大于秋季。

不同站位的TSS含量沒有顯著性差異。干流和支流站位的TSS含量沒有顯著性差異。不同季節(jié)間的TSS含量也沒有顯著差異。

2.1.2 化學(xué)參數(shù)

圖3展示了各站位主要水質(zhì)化學(xué)參數(shù)的時(shí)空變化情況。

圖3 瀾滄江西藏段水質(zhì)化學(xué)參數(shù)的時(shí)空變化Fig.3 Temporal and spatial variations of water quality chemical parameters in Tibet reach of the Lancang Rivera-總磷，b-磷酸鹽，c-總氮，d-硝酸鹽，e-亞硝酸鹽，f-氨氮，g-CODcr

不同站位的TP含量沒有顯著性差異。干流和支流站位的TP含量沒有顯著性差異。不同季節(jié)的TP含量也沒有顯著性差異。2018年秋季整體的水體TP含量最低。麥曲和如美的TP含量相對(duì)較高。

不同站位的TN含量沒有顯著性差異。干流和支流站位的TN含量沒有顯著性差異。不同季節(jié)的TN含量也沒有顯著性差異。2018年春季麥曲的TN含量最高，為9.9 mg/L，其余站位的TN含量介于0～5.2 mg/L。

不同站位的CODcr沒有顯著性差異。干流和支流站位的CODcr也沒有顯著性差異。秋季的CODcr顯著大于春季，特別是2017年秋季的CODcr較高。

2.2 水質(zhì)綜合指數(shù)

由圖4可知，秋季W(wǎng)QI值的四分位間距高度基本上均略高于春季，說明秋季各站位水質(zhì)狀況的分布較春季分散；春季W(wǎng)QI均值高于秋季，說明春季的水質(zhì)狀況整體要優(yōu)于秋季；整體來看，從2017年到2019年瀾滄江西藏段的WQI指數(shù)呈逐年增加的趨勢(shì)(圖4)，說明水質(zhì)在逐漸變好，三年不同時(shí)期水質(zhì)的WQI均值范圍72～80，水質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)為“好”，即II類水體。

圖4 瀾滄江西藏段不同時(shí)期的WQI值Fig.4 Temporal characteristic of WQI values in the Tibet reach of the Lancang River

由圖5可知，各個(gè)站位的四分位間距都較大，說明各站位的數(shù)據(jù)分布比較分散，不同時(shí)期的水質(zhì)狀況相差較大；所有站位中金河的WQI均值最高，如美的WQI均值最低；整體看來，四個(gè)支流站位的WQI均值略高于干流的WQI均值。

圖5 瀾滄江西藏段不同站位的WQI值Fig.5 Spatial characteristic of WQI values in the Tibet reach of the Lancang River

2.3 各水質(zhì)參數(shù)與WQI值的相關(guān)性分析

表1 瀾滄江西藏段各水質(zhì)參數(shù)與WQI值的Pearson相關(guān)性分析Tab.1 Correlation analysis of water quality parameters and WQI values of the Tibet reach of the Lancang River

3 討論

3.1 瀾滄江西藏段水質(zhì)現(xiàn)狀及影響因素

瀾滄江西藏段的WQI指數(shù)顯示整體水質(zhì)良好，且從2017年至2019年呈逐漸向好的趨勢(shì)。瀾滄江西藏段水質(zhì)的季節(jié)性差異比較明顯，春季水質(zhì)要優(yōu)于秋季水質(zhì)，這可能與流域內(nèi)的降雨特征有關(guān)，瀾滄江西藏段的降雨主要集中在每年的5～9月，秋季豐沛的降雨可能沖刷出了更多的陸地污染物入江，從而導(dǎo)致水質(zhì)下降。從空間上看，WQI指數(shù)顯示曲孜卡、如美、麥曲和熱曲的水質(zhì)處于II～I(xiàn)II類水標(biāo)準(zhǔn)，卡若和昂曲水質(zhì)處于II類水標(biāo)準(zhǔn)，扎曲和金河水質(zhì)處于I～I(xiàn)I類水標(biāo)準(zhǔn)。所有站位中金河的WQI均值最高，水質(zhì)狀態(tài)最好，如美的WQI均值最低，這可能是因?yàn)榻鸷恿饔蛱菁?jí)水電開發(fā)后，水體污染物未全部匯集到下游采樣站位，而如美位于干流較下游位置，其上游無水電工程，所以污染物得以匯集至如美以下江段，同時(shí)瀾滄江西藏段干流幾乎未見有水生植物，水體自凈能力較弱，導(dǎo)致如美的水質(zhì)狀況相對(duì)較差。至于2017-2019年水質(zhì)逐漸趨好的現(xiàn)象，推測(cè)可能與氣候變化及地方環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)有關(guān)，但具體原因還需要進(jìn)一步調(diào)查和分析。

3.2 瀾滄江西藏段水質(zhì)保護(hù)建議

3.2.1 完善水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系

目前瀾滄江西藏段的水質(zhì)監(jiān)測(cè)力度還較薄弱，無法滿足水環(huán)境保護(hù)與合理開發(fā)的決策需要。為此，應(yīng)進(jìn)一步完善水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，增加水質(zhì)監(jiān)測(cè)站位及頻次，并適當(dāng)增加監(jiān)測(cè)參數(shù)，以便及時(shí)掌握水質(zhì)的變化趨勢(shì)。

3.2.2 制定區(qū)域性產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入清單，禁止或減少污染型企業(yè)進(jìn)入

青藏高原生態(tài)脆弱，暫不具備大規(guī)模開發(fā)的條件，當(dāng)前的重點(diǎn)應(yīng)是保護(hù)生態(tài)環(huán)境。因此，建議地方主管部門制定區(qū)域性產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入清單，對(duì)擬引入的產(chǎn)業(yè)等進(jìn)行嚴(yán)格審批，倡導(dǎo)綠色發(fā)展型、服務(wù)型企業(yè)進(jìn)駐，禁止或減少污染型企業(yè)進(jìn)入，最大限度保障生態(tài)環(huán)境的安全。同時(shí)，對(duì)于已有的產(chǎn)業(yè)，應(yīng)定期進(jìn)行污水處理與排放情況督查，對(duì)于違規(guī)排放污水的企事業(yè)單位及個(gè)人，要進(jìn)行嚴(yán)肅處理和教育。

3.2.3 加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與水土流失治理

目前，瀾滄江西藏段的水環(huán)境面臨水土流失、生活垃圾隨意傾倒、臨江工程建設(shè)尾水排放等突出問題。建議加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)宣傳和監(jiān)管力度，提升群眾愛護(hù)環(huán)境的意識(shí)，遏制亂扔垃圾入江、隨意破壞河道等不良現(xiàn)象的發(fā)生；沿江建設(shè)防護(hù)林，減少水土流失過程中造成的污染；提前研判干流梯級(jí)水電開發(fā)可能對(duì)水質(zhì)造成的不利影響，盡早制定出應(yīng)對(duì)措施。

4 結(jié)論

(1)瀾滄江西藏段主要水質(zhì)參數(shù)存在較為強(qiáng)烈的時(shí)空波動(dòng)，總體上水溫較低，呈弱堿性，透明度較低，溶解氧充足，大部分水化學(xué)參數(shù)沒有顯著的季節(jié)差異和空間差異。主要超國家標(biāo)準(zhǔn)的污染物有TN、TP和CODcr。

(3)瀾滄江西藏段生態(tài)環(huán)境脆弱，也面臨著污水排放、水體流失、涉水工程影響等威脅。為更好地保護(hù)瀾滄江西藏段的水環(huán)境，建議完善水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系、管控污染型企業(yè)進(jìn)入、加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與水土流失治理。