艾比湖水化学现状分析与评价

2015-12-15王文全

地下水 2015年3期

苏琴，王文全

(1.新疆农业大学草业与环境科学学院，新疆乌鲁木齐 830052;2.新疆博州水文水资源勘测局，新疆博乐833400)

艾比湖流域地处新疆博尔塔拉蒙古自治州行政区域，流域地跨博尔塔拉蒙古自治州的博乐市、温泉县、和精河县，塔城地区的乌苏和托里县南部，伊犁直属的奎屯市和克拉玛依的独山子区［1］。艾比湖是一个封闭性的流域，来水量包括湖面降水量、地表水入湖量、地下水入湖补给量三部分，耗水量主要是艾比湖水面蒸发量［2］。

大量研究表明，这些年艾比湖流域上游人口增多，生活用水以及农耕所用的农药、化肥大量排入河中，工业迅速发展也使得一些废水未经处理就沿河道排入湖中，这些现象均使得艾比湖水质日益恶化。不同程度上给艾比湖的水环境施加了更大压力，因此，监控艾比湖水质现状的变化并做出相应的评价，对有效保护艾比湖、减缓湖泊生态环境恶化具有一定的指导意义。

1 艾比湖流域概况

艾比湖流域位于天山北侧准葛尔盆地的西南隅，是艾比湖水系的尾闾湖。地理坐标:82o35'～83。l1'E，44。54'～45。08'N。艾比湖流域属典型的的中温带干旱区气候特征，区内多年平均气温7.8℃，多年平均降水量约105.17 mm，年蒸发量2 221.3 mm，水经过强烈蒸发而浓缩。艾比湖流域总径流量37.46×108m3。其中年径流量大于1×108m3的河流有七条，历史时期可直接注入湖中，20世纪50年代以随着人类大量引水和修建水利工程，近年来，由于源流区大规模的水资源开发，目前有地表水持续补给的只有博尔塔拉河和精河［3］。

2 水质现状监测

2.1 采样及分析方法

2013年9月在艾比湖选取三个断面，依次为湖东、湖中与湖西，GPS定位8个采样点(见图1)，水面以下0.5m处取样。现场测定透明度，其他项目在实验室按常规方法测定。检测方法见表1。

2.2 透明度

艾比湖水体的透明度偏低，全湖平均值为0.23 m，从空间上来看，由东向西透明度依次降低。在湖东为0.26 m，湖中为0.35 m，而在最浅的湖西区透明度仅为0.13 m。造成透明度在空间的差异的原因是由于湖西处入湖河流携带泥沙汇入湖泊，加之浅水区易受风浪搅动，湖底的沉积物被搅起成悬浮状态。

表1 地表水检测方法

图1 艾比湖采样站位分布图

2.3 pH 值

艾比湖pH值全湖平均为8.56，略大于我国现行的渔业用水标准(6.5—8.5)，属于弱碱性湖泊。其中湖西平均为8.50，略低于湖东(8.57)与湖心 (8.60)，造成这个现象的原因可能是因为湖西有入湖的河流补给。

2.4 矿化度与水型

2.4.1 矿化度

艾比湖位于西北地区内陆，气温高，降水少，因而湖水蒸发量大于入湖水量导致收支不均。此次水质检测结果显示，湖水中矿化度平均为299 000 mg/L，与50年代的70 000 mg/L［4］相比，60 多年间增加了 229 000 mg/L，年均增加 3 820 mg/L，咸化现象不容乐观。形成这一现象的主要原因是:近些年来，艾比湖流域上游经济发展加快，人口增多，农田灌溉用水量增加以及气候变化使得艾比湖入湖水量骤减，湖泊水位下降、面积减小，湖水中离子含量随之增大。同时，一些盐分随着入湖河流流入艾比湖，使得湖水咸化程度加重。

在平面分布上，湖水矿化度也有所不同，湖西矿化度相对较低，为280 000 mg/L，是因为有入湖河流的淡水稀释，湖中与湖东因为水体流动速度较慢，未能得到充分的交换，矿化度略高，分别为300 000 mg/L和318 000 mg/L。

2.4.2 水型

在艾比湖水的离子组成上，阳离子以Na+为主占到阴阳离子总量的36.48%，阴离子以 Cl－为主，占33.37%。八大离子含量排序由大到小依次为Cl－＞＞Na+＞Mg2+＞，根据 O.A 阿列金分类法［5］计算，艾比湖全湖均为氯化物类钠组Ⅱ型水。

2.5 钙镁含量与总硬度

一般情况下，Ca2+、Mg2+是淡水中含量较高的阳离子，但当水体含盐量增加时，Ca2+极易生成CaCO3沉淀，使其积累减慢，以致在含盐量高的水体中镁离子的含量大大超过钙离子，并且随着含盐量的增加，钙镁的比值将越来越小，最终导致钙镁比例失调，对渔业发展极为不利［6］。2013年艾比湖水体中 Ca2+的平均浓度为 509 mg/L，Mg2+为 5 100.6 mg/L，钙镁离子含量比为0.100(1:10.02)，虽然对艾比湖渔业的影响不大，但也应给予一定的重视。

艾比湖湖水的硬度较大，全湖硬度平均值为23 278 mg/L，其中湖西为22 116 mg/L，湖中为23 990 mg/L，湖东为23 726 mg/L，湖水硬化程度严重。

2.6 高锰酸盐指数(CODMn)与营养物质

2.6.1 高锰酸盐指数(CODMn)

湖水中CODMn含量已达到地表水劣V类标准，全湖平均为23.3 mg/L。在空间分布上依次是，湖东最低为 13.3 mg/L，湖为中 22.8 mg/L，湖西最高为 30.8 mg/L，产生这种现象可能是由于生活用水、农耕用水以及工业废水的排放。

2.6.2 总氮与总磷

艾比湖水中总氮含量大，全湖平均为1.156 mg/L，达到地表水Ⅴ类标准。总氮包括有机氮和无机氮(NH3－N、NO2－N和NO3－N)。湖水中以无机氮为主，占总氮的57.5%。有机氮占42.5%［7］。湖水中无机氮的存在形式按含量大小依次为:铵态氮＞硝态氮＞亚硝态氮。湖水中总磷的含量在0.018 ～0.190 mg/L 之间，全湖平均为 0.120 mg/L。

氮、磷是引起湖泊富营养化的重要营养元素，根据氮磷比可确定浮游植物生长和富营养化的限制因子，按理论计算，浮游植物最适于生长的氮磷比为7.2∶1，当氮磷比小于7∶1时，氮是可能的限制性营养因子，反之，磷是可能的限制性营养因子［8］。依据2013年9月艾比湖水质监测成果，湖水中氮磷比为9.6:1，说明磷是艾比湖富营养化的可能限制因子，若磷含量逐渐增大，湖水中的藻类植物生长速度也将随之加快。因此，为了艾比湖的可持续发展，应对入湖河水中磷含量应进行监控，达到标准后再排放。

3 水质评价

3.1 评价项目和方法

依照艾比湖的水污染现状，选取湖西、湖中、湖东三个断面，以 TN、TP、CODmn、硬度、矿化度、、Cl－7 个项目作为水质评价参数，评价时结合单因子分析与综合分析。其中，单因子评价采用污染指数法，即用实测浓度与评价标准浓度的比值来表示;综合评价则是用实测值比对评价标准从而确定其功能类别，综合功能类别则是用最低的功能类别确定。

3.2 评价标准的选择

本次评价以《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)中的Ⅲ类为依据，但该标准未规定总硬度、矿化度的评价标准值，故以《地下水环境质量标准》(GB/T l4848—93)中的矿化度和总硬度Ⅲ类标准作为补充(见表2)。

表2 地表水环境质量标准部分项目Ⅲ类 mg/L

3.3 评价结果

2013艾比湖水质评价结果(见表3)。

表3 艾比湖水质类别及污染指数评价结果 mg/L

由上述表格来分析，艾比湖水7个评价项目都已超标，超标率为100%，湖水污染十分严重，氯化物、硫酸盐和矿化度超标严重，依次超标了200倍、208倍和298倍，湖水咸化现象明显，同时，总氮和总磷的全湖平均值分别达到Ⅳ和Ⅴ类标准，水体已呈现富营养化状态。从空间上来看，湖中水质较好，湖东次之，湖西最差，均达到劣V类标准。全湖水质也为劣V类标准。

4 水质污染发展趋势

近几十年来，艾比湖流域上游的工农业发展迅速，人口也随之增加，使得许多生活污水和未经处理的工业废水排入河道，污染物随着河流进入艾比湖，加之湖面积萎缩现象日益严重，导致艾比湖水环境逐步恶化，与十年前相比(见表4)，湖水的总硬度和部分离子含量增长速度惊人，咸化现象不容忽视。因此，保护艾比湖的水资源，加强对污染的防治显得尤为重要。