艾比湖水化學現狀分析與評價

蘇 琴，王文全

(1.新疆農業大學草業與環境科學學院，新疆 烏魯木齊 830052;2.新疆博州水文水資源勘測局，新疆 博樂833400)

艾比湖流域地處新疆博爾塔拉蒙古自治州行政區域，流域地跨博爾塔拉蒙古自治州的博樂市、溫泉縣、和精河縣，塔城地區的烏蘇和托里縣南部，伊犁直屬的奎屯市和克拉瑪依的獨山子區［1］。艾比湖是一個封閉性的流域，來水量包括湖面降水量、地表水入湖量、地下水入湖補給量三部分，耗水量主要是艾比湖水面蒸發量［2］。

大量研究表明，這些年艾比湖流域上游人口增多，生活用水以及農耕所用的農藥、化肥大量排入河中，工業迅速發展也使得一些廢水未經處理就沿河道排入湖中，這些現象均使得艾比湖水質日益惡化。不同程度上給艾比湖的水環境施加了更大壓力，因此，監控艾比湖水質現狀的變化并做出相應的評價，對有效保護艾比湖、減緩湖泊生態環境惡化具有一定的指導意義。

1 艾比湖流域概況

艾比湖流域位于天山北側準葛爾盆地的西南隅，是艾比湖水系的尾閭湖。地理坐標:82o35'～83。l1'E，44。54'～45。08'N。艾比湖流域屬典型的的中溫帶干旱區氣候特征，區內多年平均氣溫7.8℃，多年平均降水量約105.17 mm，年蒸發量2 221.3 mm，水經過強烈蒸發而濃縮。艾比湖流域總徑流量37.46×108m3。其中年徑流量大于1×108m3的河流有七條，歷史時期可直接注入湖中，20世紀50年代以隨著人類大量引水和修建水利工程，近年來，由于源流區大規模的水資源開發，目前有地表水持續補給的只有博爾塔拉河和精河［3］。

2 水質現狀監測

2.1 采樣及分析方法

2013年9月在艾比湖選取三個斷面，依次為湖東、湖中與湖西，GPS定位8個采樣點(見圖1)，水面以下0.5m處取樣?，F場測定透明度，其他項目在實驗室按常規方法測定。檢測方法見表1。

2.2 透明度

艾比湖水體的透明度偏低，全湖平均值為0.23 m，從空間上來看，由東向西透明度依次降低。在湖東為0.26 m，湖中為0.35 m，而在最淺的湖西區透明度僅為0.13 m。造成透明度在空間的差異的原因是由于湖西處入湖河流攜帶泥沙匯入湖泊，加之淺水區易受風浪攪動，湖底的沉積物被攪起成懸浮狀態。

表1 地表水檢測方法

圖1 艾比湖采樣站位分布圖

2.3 pH 值

艾比湖pH值全湖平均為8.56，略大于我國現行的漁業用水標準(6.5—8.5)，屬于弱堿性湖泊。其中湖西平均為8.50，略低于湖東(8.57)與湖心 (8.60)，造成這個現象的原因可能是因為湖西有入湖的河流補給。

2.4 礦化度與水型

2.4.1 礦化度

艾比湖位于西北地區內陸，氣溫高，降水少，因而湖水蒸發量大于入湖水量導致收支不均。此次水質檢測結果顯示，湖水中礦化度平均為299 000 mg/L，與50年代的70 000 mg/L［4］相比，60 多年間增加了 229 000 mg/L，年均增加 3 820 mg/L，咸化現象不容樂觀。形成這一現象的主要原因是:近些年來，艾比湖流域上游經濟發展加快，人口增多，農田灌溉用水量增加以及氣候變化使得艾比湖入湖水量驟減，湖泊水位下降、面積減小，湖水中離子含量隨之增大。同時，一些鹽分隨著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，湖水礦化度也有所不同，湖西礦化度相對較低，為280 000 mg/L，是因為有入湖河流的淡水稀釋，湖中與湖東因為水體流動速度較慢，未能得到充分的交換，礦化度略高，分別為300 000 mg/L和318 000 mg/L。

2.4.2 水型

在艾比湖水的離子組成上，陽離子以Na+為主占到陰陽離子總量的36.48%，陰離子以 Cl－為主，占33.37%。八大離子含量排序由大到小依次為Cl－＞＞Na+＞Mg2+＞，根據 O.A 阿列金分類法［5］計算，艾比湖全湖均為氯化物類鈉組Ⅱ型水。

2.5 鈣鎂含量與總硬度

一般情況下，Ca2+、Mg2+是淡水中含量較高的陽離子，但當水體含鹽量增加時，Ca2+極易生成CaCO3沉淀，使其積累減慢，以致在含鹽量高的水體中鎂離子的含量大大超過鈣離子，并且隨著含鹽量的增加，鈣鎂的比值將越來越小，最終導致鈣鎂比例失調，對漁業發展極為不利［6］。2013年艾比湖水體中 Ca2+的平均濃度為 509 mg/L，Mg2+為 5 100.6 mg/L，鈣鎂離子含量比為0.100(1:10.02)，雖然對艾比湖漁業的影響不大，但也應給予一定的重視。

艾比湖湖水的硬度較大，全湖硬度平均值為23 278 mg/L，其中湖西為22 116 mg/L，湖中為23 990 mg/L，湖東為23 726 mg/L，湖水硬化程度嚴重。

2.6 高錳酸鹽指數(CODMn)與營養物質

2.6.1 高錳酸鹽指數(CODMn)

湖水中CODMn含量已達到地表水劣V類標準，全湖平均為23.3 mg/L。在空間分布上依次是，湖東最低為 13.3 mg/L，湖為中 22.8 mg/L，湖西最高為 30.8 mg/L，產生這種現象可能是由于生活用水、農耕用水以及工業廢水的排放。

2.6.2 總氮與總磷

艾比湖水中總氮含量大，全湖平均為1.156 mg/L，達到地表水Ⅴ類標準?？偟ㄓ袡C氮和無機氮(NH3－N、NO2－N和NO3－N)。湖水中以無機氮為主，占總氮的57.5%。有機氮占42.5%［7］。湖水中無機氮的存在形式按含量大小依次為:銨態氮＞硝態氮＞亞硝態氮。湖水中總磷的含量在0.018 ～0.190 mg/L 之間，全湖平均為 0.120 mg/L。

氮、磷是引起湖泊富營養化的重要營養元素，根據氮磷比可確定浮游植物生長和富營養化的限制因子，按理論計算，浮游植物最適于生長的氮磷比為7.2∶1，當氮磷比小于7∶1時，氮是可能的限制性營養因子，反之，磷是可能的限制性營養因子［8］。依據2013年9月艾比湖水質監測成果，湖水中氮磷比為9.6:1，說明磷是艾比湖富營養化的可能限制因子，若磷含量逐漸增大，湖水中的藻類植物生長速度也將隨之加快。因此，為了艾比湖的可持續發展，應對入湖河水中磷含量應進行監控，達到標準后再排放。

3 水質評價

3.1 評價項目和方法

依照艾比湖的水污染現狀，選取湖西、湖中、湖東三個斷面，以 TN、TP、CODmn、硬度、礦化度、、Cl－7 個項目作為水質評價參數，評價時結合單因子分析與綜合分析。其中，單因子評價采用污染指數法，即用實測濃度與評價標準濃度的比值來表示;綜合評價則是用實測值比對評價標準從而確定其功能類別，綜合功能類別則是用最低的功能類別確定。

3.2 評價標準的選擇

本次評價以《地表水環境質量標準》(GB3838－2002)中的Ⅲ類為依據，但該標準未規定總硬度、礦化度的評價標準值，故以《地下水環境質量標準》(GB/T l4848—93)中的礦化度和總硬度Ⅲ類標準作為補充(見表2)。

表2 地表水環境質量標準部分項目Ⅲ類 mg/L

3.3 評價結果

2013艾比湖水質評價結果(見表3)。

表3 艾比湖水質類別及污染指數評價結果 mg/L

由上述表格來分析，艾比湖水7個評價項目都已超標，超標率為100%，湖水污染十分嚴重，氯化物、硫酸鹽和礦化度超標嚴重，依次超標了200倍、208倍和298倍，湖水咸化現象明顯，同時，總氮和總磷的全湖平均值分別達到Ⅳ和Ⅴ類標準，水體已呈現富營養化狀態。從空間上來看，湖中水質較好，湖東次之，湖西最差，均達到劣V類標準。全湖水質也為劣V類標準。

4 水質污染發展趨勢

近幾十年來，艾比湖流域上游的工農業發展迅速，人口也隨之增加，使得許多生活污水和未經處理的工業廢水排入河道，污染物隨著河流進入艾比湖，加之湖面積萎縮現象日益嚴重，導致艾比湖水環境逐步惡化，與十年前相比(見表4)，湖水的總硬度和部分離子含量增長速度驚人，咸化現象不容忽視。因此，保護艾比湖的水資源，加強對污染的防治顯得尤為重要。

表4 艾比湖湖水化學指標變化 mg/L

5 結語

艾比湖是新疆維吾爾自治區第一大鹽水湖，在這幾十年間，湖泊面積變化，湖泊水量收支不平衡，以及工農業污水的排放，均導致流域生態環境劣變。結合本文的數據不難看出艾比湖的水環境現狀和發展趨勢并不樂觀，由此筆者提出幾點措施僅供參考:

(1)本著可持續發展的原則，對水資源合理開發利用。

(2)實施跨流域調水工程［9］。

(3)恢復湖區周圍的樹木和草場，提高艾比湖的自凈能力。

(4)加速發展生態農業，使用低毒低殘留的生物農藥。

［1］格麗瑪，何清，冷中笑，等.新疆艾比湖流域近40年來氣候變化特征分析［J］.干旱區資源與環境.2007，21(1).

［2］艾則麥提·艾賽提.艾比湖流域水系及水文特征變化研究［D］.新疆大學.2013.

［3］陳志軍.艾比湖水鹽變化原因及影響研究［J］.鹽湖研究.2007，15(2).

［4］賈春光，王曉峰，楊龍，等.艾比湖水位變化對湖區生態效益影響的初探.新疆師范大學學報.2005，24(3):142－144.

［5］O.A.阿列金著.水文化學原理［M］.北京:地質出版社.1960.

［6］周云凱，蔣加虎，黃群.內蒙古岱海水質現狀分析與評價［J］.干旱區資源與環境.2006，20(6)74－77.

［7］陳志軍，朱健，等.賽里木湖化學特征及水質現狀評價［J］.沙漠與綠洲氣象.2008，2(6).

［8］金相燦.中國湖泊富營養化［M］.北京:中國環境科學出版社.1990.

［9］周聿超.新疆河流水文水資源［M］.烏魯木齊:新疆科技衛生出版社.1997:76－78.