青藏高原江河源區及重要湖泊地表水水質評價

中圖分類號：X824 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9655（2025）04-0087-06

0 引言

水資源是維護國家或地區經濟社會發展的戰略性基礎資源，水資源安全已經成為各個國家十分重視的國家安全要素之一[1]。地表水在全球水循環中起相當重要的作用，如果沒有地表水，就沒有江河湖海，就沒有直接飲用的水，人類正常的生活生產將無法進行。

青藏高原是地球上最重要的高海拔地區之一，對全球變化具有敏感響應。青藏高原有著“亞洲水塔”和“第三極”之稱，面積達250萬 km² ，東西長約 2900km ，南北寬約 1500km ，涉及西藏、青海、新疆、四川、甘肅、云南6個省區的201個縣（市）[2]，是長江、黃河、瀾滄江、雅魯藏布江等眾多大江大河的發源地，是維系中國乃至世界水資源安全的重要地區，影響著周邊眾多國家人民生活和社會穩定[3]。

青藏高原各類地表水和地下水資源占中國的22.71% ，青藏高原生態環境的穩定對區域甚至全球環境的意義，也可謂是“牽一發而動全身”。在氣候變暖的情況下，青藏高原地表水環境發生了改變，我們對于這一轉變卻不太了解。因此對青藏高原江河源區地表水進行水質調查顯得尤為重要，對維護國家水資源安全，進行青藏高原地區水資源保護及開發利用，生態保護與建設以及人類生存環境評估有著重要的意義。

1材料與方法

1.1樣品采集

2023年4—5月，對獅泉河、象泉河、納木錯、羊卓雍錯等江河源區及重要湖泊進行水樣采集。

1.2 樣品測定

樣品交于專業檢測機構嚴格按照地表水水質標準（GB3838一2002）的要求對全鹽量、總氮、重金屬鎘、鉻（六價）、鎳、鉛、銻、砷等元素進行測定。

2結果與討論

經分析發現，樣本中大部分地表水總氮含量普遍較高，均超過了地表水I類水質標準（GB3838—2002）；全鹽量在 150mg/L 以上，菌落總數約在 70～200 。重金屬鎘、鉻（六價）、鎳、鉛、銻除少部分樣本檢出含有微量，大部分未檢出。地表水中砷和氟化物含量較高，其中：砷含量均值 0.1mg/L ，最大值為 1.32mg/L ；氟化物含量均值 0.8mg/L ，最大值 1.6mg/L ，遠超地表水I類水質標準（GB3838—2002）。

2.1 總氮

2.1.1 河水中的總氮

水體氮污染已成為我國突出的環境問題，多數河流對于氮素濃度都有自凈能力，一旦超出其承受的限度，將會對水體本身造成極大破壞。目前我國關于河流中含氮化合物的研究多集中于長江、黃河流域，對于高原河流含氮化合物的研究較少，本次取樣為了探究青藏高原河流中含氮化合物的賦存演變規律及主要來源，對十一條河流進行了取樣。由圖1可知，取樣的河流中馬甲藏布總氮含量最低為0.28mg/L ，易貢藏布總氮含量最大，為 0.5mg/L

孫文青等4通過對雅魯藏布江的水體研究發現，溶解性有機氮（DON）和硝態氮（ NO₃^--N ）是其溶解性總氮的主要形式。易貢藏布是雅魯藏布江的二級支流，河流發源于西藏那曲地區嘉黎縣念青唐古拉山脈南麓，山體地質結構復雜，山脈中古冰川遺跡分布較多，隨著冰川消融、凍土退化，更多的含氮有機物隨著融水流入易貢藏布中；此外，作為易貢藏布的支流， NO₃^-. -N作為水中無機氮的主要賦存形式，其主要來源是因為降雨和土壤中有機氮的轉化。最終，這些含氮化合物匯入到雅魯藏布江中，導致易貢藏布、雅魯藏布江中總氮含量偏高。

2.1.2 湖泊中的總氮

氮是限制多種生態系統中生物的生長一種基本元素[5]，一般認為總氮、總磷等生源要素增加、積累的過程會導致湖泊富營養化，氮和磷因此常被單獨或共同認為是陸地生態系統初級生產力的主要營養限制因子。舒金華等在國內外分類標準的基礎上，結合我國湖泊的現狀提出了針對我國湖泊營養狀態的分類標準。在該標準中，總氮濃度在0.4～1.2mg/L 時，湖泊處于中營養狀態，高于該范圍時，可認為湖泊處于富營養狀態。由圖1可知，本次采集的三份湖泊水樣均處于中營養狀態。

在氣候變化影響下，自20世紀以來納木錯水域面積與鹽度便不斷增加，整體呈現出“水鹽雙增趨勢[8]，周楠等[9研究發現納木錯總氮含量在2010—2018年為 0.29～0.38mg/L ，本次納木錯樣本中總氮含量為0.46mg/L，總氮含量有一定增加。何肖嘉等[10]對納木錯湖泊擴張成因進行研究，發現其擴張的原因主要有氣候變化導致的氣溫上升、冰川融化、凍土消融等，但并未考慮水鹽雙增對總氮的影響。在湖泊生境中，水體的氮循環主要依靠反硝化、厭氧氨氧化和硝化微生物來進行，但是由于鹽度的增加，抑制了這些微生物的活性，從而影響了脫氮反應（反硝化反應）的進行，最終導致了納木錯中總氮含量要高于之前的研究結果。

2.2 菌落總數

微生物是水生態系統的重要組成部分，它們作為生產者與分解者，是食物鏈中的重要一環，驅動著生物活性元素的轉化和地球化學循環，是影響水體質量的重要因素。由圖2可知，取樣點之間菌落總數差異較大，樣本中菌落總數約在70～200CFU/mL，平均值為 120.85CFU/mL 。青藏高原擁有9萬多條冰川和中低緯面積最廣的多年凍土區[11]，青藏高原的冰川中 88% 以上的物種為其他生境未發現過的物種[12]，凍土中也蘊藏了數目眾多且種類豐富的微生物，細菌數量可達 10⁵～10⁸ 個細胞 /g^[13] 。目前，青藏高原多年凍土區土壤細菌種類超過10種，覆蓋40個門。

圖1取樣點總氮（TN）狀況

近年來通過對青藏高原不同地區冰芯中微生物記錄的研究，發現微生物的多樣性與當地的降水量呈正相關[14]，這或許是取樣點之間菌落總數差異較大的原因之一。目前，在青藏高原的冰川中已經發現了27267條潛在致病基因，這些基因的致病風險尚不明確，但是在西伯利亞，已經出現了由于凍土融化使得一具感染了炭疽芽孢的鹿尸解凍并引發了炭疽熱疫情的案例，此外相關研究從西伯利亞凍土中分離出的3萬年前的巨病毒，仍具有感染目標宿主的活性[15]

在全球氣候變暖的大環境下，青藏高原作為全球氣候變化的“敏感區”，其冰川凍土的消融加速不僅影響區域生物地球化學循環，還對下游廣域生態系統造成影響。盡管還未出現由于冰川凍土融水導致的水體污染，但隨著冰川凍土的消融，其蘊藏的微生物和大量有機物質沿江河源區流向下游，很有可能會影響到下游生境的微生物群落，從而影響中下游的水環境安全。除此之外，多數原有微生物由于氣候的劇烈變化，也可能會造成數量、種類上的減少，從而導致區域生態平衡的破壞。

2.3江河源區地表水中的重金屬

在采集的20個樣本中，重金屬鎘、鉻（六價）、鎳、鉛、銻除少部分樣本中檢出含有微量，大部分未檢出。通過圖3可以看出重金屬砷在所有樣本中均有檢出，其中在象泉河超標情況十分嚴重，門曲、羊卓雍措、獅泉河的超標情況較為嚴重，均超過了GB3838一2002地表水I類水質標準。

圖2取樣點菌落總數狀況

目前青藏高原地區雖然暫無飲水型砷中毒的報道，但過量接觸砷有可能導致人體誘發皮膚癌、膀胱癌、肺癌、呼吸道疾病等多種疾病，長時間飲用含碑水也有可能對人體健康產生危害，因此對地表水中重金屬砷的安全調查將直接影響其流域內百姓的飲水安全。由于青藏高原地表水大部分范圍目前仍處于自然過程中，人口較為稀少，礦業、工業等活動較少，因此地表水受人類活動的影響還很有限，尤其是在一些偏遠地區，地表水中砷含量超標大多還是因為其本底因素。

2.3.1 河水中的砷

本次共取河水水樣17份，分布地區較為分散，河水中砷平均含量為 0.12mg/L ，其中沱沱河砷的含量最低，僅 0.002mg/L ，門曲、象泉河、獅泉河的砷含量均超過了地表水I類水質標準（GB3838一2002）。象泉河、獅泉河作為阿里地區的外流河，均屬印度洋水系，大部分是由地下水補給，或以冰雪融水和自然降水補給為主，本次檢樣象泉河和獅泉河的砷含量分別為 1.32mg/L 和 0.14mg/L 。

獅泉河，又稱森格藏布，發源于岡底斯山脈主峰岡仁波齊北部的森格卡巴林附近，王明國等[16]在2008年的調查顯示其干流神含量范圍為0.003～0.15mg/L ，干流水砷含量沿流向變化較大，隨著尼熱木布多河、熱瑪江熱布河、那果等高砷支流匯入的影響，獅泉河革吉縣上游以上的干流河段砷的含量明顯上升，隨著低砷支流的匯入以及河流的自凈作用，河水碑含量會逐漸降低，但總體水平依然很高。本次獅泉河在革吉縣內取樣，樣本砷含量為 0.14mg/L ，與2008年調查相比仍在其砷含量范圍內，由于河段受人類活動影響較小其砷含量主要是因為本底因素，受補給源、沉積吸附、稀釋及富集等影響，由表1可知，獅泉河流域支流較多，各個支流之間砷含量差異很大，導致前人調查所得干流碑含量差異較大。

圖3取樣點重金屬砷狀況

象泉河，又稱朗欽藏布，發源于西藏自治區阿里地區的岡底斯山南麓[17]，岡底斯山中段為第四紀火山巖，巖石中含有大量的重金屬砷[18]，隨著青藏高原地區氣候變化，巖石中的重金屬砷匯入象泉河，在噶爾縣隨著高砷的朗久河的匯入，河水中的碑含量也將陡然上升。由于河段受人類活動影響較小其砷含量主要是因為本底因素，根據詹海鵬等人 ^[19]2023 年的研究，朗久河作為地熱水其砷含量在4～20.8mg/L ，地熱水中碑的形態分布受到氧化還原電位、硫化物含量等水化學條件的控制。

表1獅泉河上、中和下游的水文特征

2.3.2 湖水中的砷

湖水中的重金屬砷的來源一般有巖石和沉積物的自然風化、大氣沉降、土壤侵蝕和各種人為活動[20]，它們可以暫時或永久地輸送到湖相沉積物中并沉積在湖相沉積物中。本次采集咸湖水水樣兩份，包括納木錯、斯姆錯，砷含量均為 0.043mg/L 采集淡水湖水樣一份，取樣地在羊卓雍措，其砷含量為 0.12mg/L 。羊卓雍措的水樣中重金屬砷富集程度明顯高于納木錯和斯姆錯，并且遠高于2008年檢測的砷含量，這可能與氣候變化和高砷地熱水的補給有關[21]。

羊卓雍措是喜馬拉雅山北麓最大的內陸湖，湖水主要由降水和冰雪融水補給，由于氣候變化導致近年來羊湖流域的平均年均溫以 0.25^qC/10 a的速率逐漸升高[22]，改變了湖泊中地表水源的輸入進而影響了湖泊中重金屬砷的沉降。與此同時，羊湖流域的年降水量以 3.5mm/10 a的速率緩慢上升，增多的降水量改變了大氣的干濕沉降，通過影響混合和分層過程，或通過改變水的化學性質，驅動重金屬砷在沉積物-水界面進行遷移。此外，有研究表明不斷變化的氣候模式可以增強高海拔環境中天然金屬來源的動員，然而很少有研究明確地集中在揭示湖泊中重金屬沉降與氣候變化因素相關的機制上。由于羊湖是一個約億年前因冰川泥石流堵塞河道而形成的構造湖泊，屬于晚侏羅世維美組沉積環境[23]，巖層中豐富的神元素在土壤侵蝕作用下不斷匯入湖水中，進一步加劇了湖水中重金屬砷含量的增加。

2.4江河源區地表水中的氟化物

氟是動物和人體必需的微量元素，但是過量的氟會導致人骨骼受害、牙齒脆弱、損害皮膚、危害呼吸，例如氟化氫就對呼吸器官有刺激作用，引起鼻炎、氣管炎，使肺部纖維組織增生[24]。氟化物指的是含氟的有機或無機化合物，GB3838一2002地表水I類水質標準中規定氟化物含量不能超過 1mg/L 。青藏高原的地下水與地表水中氟化物含量一直都較高，這是因為作為板塊碰撞區由于較強的地質活動導致了許多高氟化物溫泉的產生[25]。此外，青藏高原地區地廣人稀，氟化物含量受人類活動影響較小，西風和印度季風作為青藏高原地區的兩大環流系統[26，在兩大環流系統的作用下經過大氣長距離遷移將四川盆地及印度等地的氟化物通過降水等方式沉降進入水環境中。青藏高原作為“世界第三極”，由于“高山冷凝效應”和“森林過濾效應”氟化物在經過冰川群時也會產生從大氣到地表的轉移[27]。

通過圖4可以發現樣本之間氟化物含量差異大，青藏高原東部過渡區河流湖泊中的氟化物含量超標情況較為嚴重。孫殿超等[28]和鄭宇等[29]分別在拉薩河和青藏高原東部邊緣高山峽谷區河水中檢測出了易溶于水的全氟和多氟烷基物質（PFAS），但是并未對其成因進行分析。在帕隆藏布的四個樣本中氟化物含量表現出了很大的差異，這是因為在地表水中，高海拔和高坡度對氟化物濃度產生負面影響[30]，并且由于帕隆藏布在第二階梯與第三階梯的過渡地帶，強烈的地質活動影響著水源中氟化物含量。此外，在帕隆藏布的四周有著大片冰川積雪，氟化物在大氣長距離遷移的過程中不斷被捕集，在氣候條件的變化下，通過雪水融化或降雨等方式補充進入地表水和地下水中，再經過蒸散作用進一步濃縮了氟化物的濃度。

氣候變化也可以通過影響巖石風化和土壤形成間接驅動地表水中的氟化物濃度，例如通過降水的增加從而增加溶解氟在土壤與地表水中的遷移[31]。納木錯的水源補給主要是來自降雨和冰雪融水，在水源匯入納木錯的過程中，水溶態的氟離子如F、H₂^- 、 H₂F₃^- 、 H₃F₄^- 、 AIF₆³ 、 FeF₆³ 等在土壤與地表水中進行遷移，這些水溶態氟離子在一系列水化學反應下以氟化物的形式匯入納木錯中，增加了湖水中的氟化物含量。除此之外，我們可以發現氟化物的含量由東（南）到（西）北方向逐漸降低的總趨勢，與其地勢走向相反，這是因為地形因素影響了當地的氣候條件，間接影響了水中氟化物的濃度。

3結論

在全球氣候變暖的背景下，青藏高原地區積雪消融、凍土退化、冰川融化，一定程度上也影響著青藏高原地表水水質安全，這些威脅給江河源區周圍或下游居民的安全用水帶來了新的挑戰。盡管青藏高原氣候變暖的趨勢已經無力再改變，但是通過對青藏高原江河源區地表水水質調查可以提前采取相應的預防措施，從而確保青藏高原地表水水質安全。通過本次對于青藏高原地表水總氮、菌落總數、重金屬砷、氟化物等水質指標的調查，可以發現目前青藏高原地表水受人類影響因素較少，主要是由于本地因素和氣候變化導致水環境發生變化。

在自然條件下，湖泊從貧營養狀態過渡到富營養狀態的過程非常緩慢，隨著氣候條件的改變、人類活動的增加，可能會打破水環境的自我調節機制，從而加速青藏高原地表水富營養化進程。目前看青藏高原多數湖泊仍處于中營養化狀態，但是在氣候條件的改變下，將進一步加劇湖泊營養化程度，不僅如此，由于氣候變化影響了反硝化作用，當反硝化速率較低時，其主要產物為 N₂O^[31] ，而N₂O 的增溫潛勢是 CO₂ 的約300倍，將會進一步加劇全球變暖；河流中的有機氮和硝態氮是總氮的主要存在形式，來源主要是降雨和土壤中的有機氮。

氣候變暖導致青藏高原地區的冰川融化加速，冰川融化會將這些重金屬釋放到河流中，從而導致河流中的砷濃度增加。不僅如此，隨著氣溫升高可能會改變土壤和水體中的生物地球化學過程，例如微生物的活性變化可能會影響碑的形態轉化和遷移，進而影響其在河流中的存在形式和濃度。此外，降雨、徑流增加等也會影響河流中重金屬砷的含量；湖泊中的砷多受強烈的蒸發和高砷地熱水的補給有關，其中羊卓雍措砷含量由于氣候變化相較于之前有所增加。重金屬砷在本次調查中超標情況嚴重，目前地表水中的重金屬大多數由于本底因素以及氣候變化帶來的影響，但隨著人類在青藏高原進行礦業開采、開發旅游資源和農業畜牧等活動，我們可能需要研究未來如何合理的開發青藏高原的資源，從而達到人與自然互利共贏的目的。

圖4取樣點氟化物狀況

青藏高原江河湖泊的氟化物多數是由于大氣的長距離遷移，氟化物很容易與某些高氧化態的陽離子形成穩定的配離子，在西風和季風兩大環流的影響下大量氟化物或含氟前鏈物質通過降雨等方式進人青藏高原水環境中。由于季節特征，氟化物含量在不同季節的濃度水平和組成特征有顯著的差異，為了了解青藏高原氟化物含量、組成的變化，可能需要持續深入的進行研究，減小氟化物對青藏高原地區居民生活生產的影響。

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Surface Water Quality Assessment of River Source Areas and Important Lakes on the Qinghai-Tibetan Plateau

WANG Bai-ang12，LIU Hong-cai3，ZHANXu-zhu4，YANGJian-dong12，HOUBao-deng2，DING Xiao-wen1 （1.College ofEnvironmental Scienceand Engineering，North China Electric Power University，Beijing 102206，China）

Abstract：Intispaperteaterualitydicatorsschstotalrogen，totalolonyountseayetalplutantsfuid otherwaterqualityindicatorsintheriverheadwatersareasandimportantlakesoftheQinghai-TibetPlateauwereanalyzed.Itwas found that most of the water samples were generally high in total nitrogen，total salinity was also above 150mg/L ，total colony counts ranged from about 70～200CFU/mL ，arsenic was generally high in the surface water due to background factors，and fluoride wasalsohighinthesurfacewaterduetoatmosphericlong-rangetransport.Topreventtheimpactofclimatechangeonsurfacewater intheTibetanPlateauregionandtosafeguardthesecurityofChina'swaterresourcesbyexploringtheimpactofbackgroundfactors and climate change on the water quality ofriver source areas and important lakes on the Tibetan Plateau. Keywords： the Qinghai-Tibetan plateau; river source area;surface water quality;climate change