基于水质综合指数的澜沧江西藏段水质评价及其影响因素

2022-10-01朱挺兵杜红春胡晓娜胡飞飞龚进玲李学梅杨德国

淡水渔业 2022年5期

朱挺兵，杜红春，胡晓娜，胡飞飞，龚进玲，李学梅，杨德国

(中国水产科学研究院长江水产研究所，农业农村部淡水生物多样性保护重点实验室，武汉430223)

澜沧江是我国最重要的国际河流之一，水资源非常丰富。澜沧江发源于青海省，流经西藏、云南后，流出我国境内，改称为湄公河。根据不同江段的环境特征，习惯上将澜沧江分为源头段(青海源头至西藏昌都昂曲汇口段)、上游段(昂曲汇口至云南功果桥段)、中游段(功果桥至景云桥段)和下游段(景云桥至国境线段)。澜沧江西藏段包括了部分源头段和上游段，全长465 km，大部分海拔在2 300 m以上，整个河谷呈典型的深V型，两岸高山耸立，河道狭窄且落差大，营造出了峡谷激流的环境特点。随着青藏高原人类活动的不断加剧，以及全球气候变化带来的多重影响，包括澜沧江西藏段在内的高原河流水生态健康状况越来越受到关注。

水质评价是河流水生态健康的主要评估内容之一，亦是水资源合理开发与保护管理的重要依据。目前水质评价的方法有很多，例如单因子水质标识指数法、综合指数法、模糊评价法、灰色评价法、水质综合指数法(Water quality index,WQI)等。其中WQI是一种比较新颖的水质评价方法，具有定性和定量评价的优势，广泛运用于河流的水质评价。

目前，有关澜沧江水质评价的研究主要集中在云南段，未见有澜沧江西藏段水质的公开报道。因此，本研究于2017-2019年现场调查了澜沧江西藏段干支流的主要水质参数，分析了主要参数的时空变化特征，并采用水质综合指数法评价了澜沧江西藏段的水质状况，以期为澜沧江西藏段的水质演变规律研究、水生生态保护和管理等提供基础依据。

1 研究方法

1.1 研究区域及调查站位设置

澜沧江西藏段位于西藏自治区昌都市，地理上处于横断山区，地质较不稳定，山高谷深，水流湍急。本研究共在澜沧江西藏段干支流设置8个调查站位，其中干流站位4个(曲孜卡、如美、卡若、扎曲)，支流站位4个(麦曲、金河、昂曲、热曲)(图1)。

图1 澜沧江西藏段水质调查站位示意图Fig.1 Water quality survey sampling stations in Tibet reach of the Lancang River

1.2 调查方法

1.3 数据分析

式中，代表水质参数的数量；代表归一化后分配给参数的值；是分配给各参数的相对权重(数值为1～4)，权重的大小与参数对水质的影响程度相匹配，影响越大，权重越大。各参数的标准化值()和权重值()参照KOCER等和朱长军等。WQI将水质指数分为五类：优(91～100)、好(71～90)、中(51～70)、差(26～50)、极差(0～25)，分别对应于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的I、II、III、IV、V类水体。

采用Duncan多重比较分析不同站位间各水质参数的差异，采用-test比较各水质参数的干支流差异和季节差异，采用Pearson相关性分析评价各水质参数与WQI值的相关性，数据统计和分析软件为Excel 2016和SPSS 16.0。当显著性水平<0.05时，即为差异显著。

2 结果

2.1 水质时空特征分析

2.1.1 物理参数

图2展示了各站位主要水质物理参数的时空变化情况。

图2 澜沧江西藏段水质物理参数的时空变化Fig.2 Temporal and spatial variations of water quality physical parameters in Tibet reach of the Lancang Rivera-水温，b-透明度，c-溶解氧，d-pH，e-电导率，f-总悬浮物

各站位间的WT没有显著性差异。干流和支流站位的WT也没有显著性差异。春季各站位的WT为6.3～14.2 ℃，秋季各站位的WT为7.4～22.5 ℃，秋季的WT整体要显著高于春季。

扎曲和金河的SD显著高于其它站位，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没有显著性差异。不同季节的SD也没有显著性差异。

麦曲的DO显著低于曲孜卡。干流的DO显著高于支流。但不同季节的DO无显著差异。仅2017年秋季热曲、昂曲、金河和麦曲的DO低于7 mg/L，其余时间和站位的DO均介于7～9.65 mg/L之间。

各站位的水体pH值7.63～8.86，呈弱碱性，无显著差异。干流和支流站位的pH值也没有显著性差异。但秋季的pH值显著高于春季。

麦曲、金河和热曲的EC显著小于卡若和扎曲。干流的EC显著大于支流。春季的EC显著大于秋季。

不同站位的TSS含量没有显著性差异。干流和支流站位的TSS含量没有显著性差异。不同季节间的TSS含量也没有显著差异。

2.1.2 化学参数

图3展示了各站位主要水质化学参数的时空变化情况。

图3 澜沧江西藏段水质化学参数的时空变化Fig.3 Temporal and spatial variations of water quality chemical parameters in Tibet reach of the Lancang Rivera-总磷，b-磷酸盐，c-总氮，d-硝酸盐，e-亚硝酸盐，f-氨氮，g-CODcr

不同站位的TP含量没有显著性差异。干流和支流站位的TP含量没有显著性差异。不同季节的TP含量也没有显著性差异。2018年秋季整体的水体TP含量最低。麦曲和如美的TP含量相对较高。

不同站位的TN含量没有显著性差异。干流和支流站位的TN含量没有显著性差异。不同季节的TN含量也没有显著性差异。2018年春季麦曲的TN含量最高，为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没有显著性差异。干流和支流站位的CODcr也没有显著性差异。秋季的CODcr显著大于春季，特别是2017年秋季的CODcr较高。

2.2 水质综合指数

由图4可知，秋季WQI值的四分位间距高度基本上均略高于春季，说明秋季各站位水质状况的分布较春季分散；春季WQI均值高于秋季，说明春季的水质状况整体要优于秋季；整体来看，从2017年到2019年澜沧江西藏段的WQI指数呈逐年增加的趋势(图4)，说明水质在逐渐变好，三年不同时期水质的WQI均值范围72～80，水质评价等级为“好”，即II类水体。

图4 澜沧江西藏段不同时期的WQI值Fig.4 Temporal characteristic of WQI values in the Tibet reach of the Lancang River

由图5可知，各个站位的四分位间距都较大，说明各站位的数据分布比较分散，不同时期的水质状况相差较大；所有站位中金河的WQI均值最高，如美的WQI均值最低；整体看来，四个支流站位的WQI均值略高于干流的WQI均值。

图5 澜沧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 各水质参数与WQI值的相关性分析

表1 澜沧江西藏段各水质参数与WQI值的Pearson相关性分析Tab.1 Correlation analysis of water quality parameters and WQI values of the Tibet reach of the Lancang River

3 讨论

3.1 澜沧江西藏段水质现状及影响因素

澜沧江西藏段的WQI指数显示整体水质良好，且从2017年至2019年呈逐渐向好的趋势。澜沧江西藏段水质的季节性差异比较明显，春季水质要优于秋季水质，这可能与流域内的降雨特征有关，澜沧江西藏段的降雨主要集中在每年的5～9月，秋季丰沛的降雨可能冲刷出了更多的陆地污染物入江，从而导致水质下降。从空间上看，WQI指数显示曲孜卡、如美、麦曲和热曲的水质处于II～III类水标准，卡若和昂曲水质处于II类水标准，扎曲和金河水质处于I～II类水标准。所有站位中金河的WQI均值最高，水质状态最好，如美的WQI均值最低，这可能是因为金河流域梯级水电开发后，水体污染物未全部汇集到下游采样站位，而如美位于干流较下游位置，其上游无水电工程，所以污染物得以汇集至如美以下江段，同时澜沧江西藏段干流几乎未见有水生植物，水体自净能力较弱，导致如美的水质状况相对较差。至于2017-2019年水质逐渐趋好的现象，推测可能与气候变化及地方环保意识不断增强有关，但具体原因还需要进一步调查和分析。

3.2 澜沧江西藏段水质保护建议

3.2.1 完善水质监测网络体系

目前澜沧江西藏段的水质监测力度还较薄弱，无法满足水环境保护与合理开发的决策需要。为此，应进一步完善水质监测网络体系，增加水质监测站位及频次，并适当增加监测参数，以便及时掌握水质的变化趋势。

3.2.2 制定区域性产业准入清单，禁止或减少污染型企业进入

青藏高原生态脆弱，暂不具备大规模开发的条件，当前的重点应是保护生态环境。因此，建议地方主管部门制定区域性产业准入清单，对拟引入的产业等进行严格审批，倡导绿色发展型、服务型企业进驻，禁止或减少污染型企业进入，最大限度保障生态环境的安全。同时，对于已有的产业，应定期进行污水处理与排放情况督查，对于违规排放污水的企事业单位及个人，要进行严肃处理和教育。

3.2.3 加强生态环境保护与水土流失治理

目前，澜沧江西藏段的水环境面临水土流失、生活垃圾随意倾倒、临江工程建设尾水排放等突出问题。建议加强环境保护宣传和监管力度，提升群众爱护环境的意识，遏制乱扔垃圾入江、随意破坏河道等不良现象的发生；沿江建设防护林，减少水土流失过程中造成的污染；提前研判干流梯级水电开发可能对水质造成的不利影响，尽早制定出应对措施。