黄　茁，刘玥晓，赵伟华，赵良元



长江源区近年水质时空分布特征探析

黄茁a，b，刘玥晓a，赵伟华a，b，赵良元a，b

（长江科学院a．流域水环境研究所；b．流域水资源与生态环境湖北省重点实验室，武汉430010）

长江源区地处青藏高原，气候条件恶劣，受技术条件限制，有关源区特有的高原生态环境状况的调查和报道较少。根据2012，2014，2015年长江源区科学考察获取的水质监测资料，分析了长江源区常规监测指标、金属类及有机物等水质指标，探析了近几年长江源区水质时空分布特征。结果表明：长江源区河流水质良好，大多数区域的水质指标达到Ⅰ—Ⅱ类水标准；受水体含沙量和区域地质条件的影响，源区不同区域河流水质有一定差异；源区水质年际间差异不大，基本在相同的范围内波动；与国内外河流背景值相比，源区水质基本处于河流背景值范围内；源区有邻苯二甲酸酯类有机污染物检出。该结果对于进一步开展长江源区水生态环境研究具有重要意义。

长江源区；水质；有机污染物；重金属；时空分布

doi：10．11988/ckyyb．20160248

1　研究背景

长江源区是三江源区的重要组成部分，位于北纬32°30＇～35°40＇，东经90°30＇～94°00＇，平均海拔高度4 000 m，面积约14万km2，占长江流域总面积的8%［1-2］。该区域处于青藏高原腹地，地势高峻，从东南到西北为高山峡谷，幅员辽阔，雪山林立，水系纵横，沼泽湿地连片［3］。唐古拉山脉群耸立于长江源区南部，昆仑山近东西向横亘于长江源区之北。源区内自西北向东南有楚玛尔河、正源沱沱河、当曲及通天河流域上段，形成扇状水系。

薛武申等［4］（2005）对长江源区各拉丹东雪山卧美通冬流域和沱沱河雪水的水化学特征进行了科学的测定和分析；范可旭等［5］（2008）对长江流域地表水的水化学特征和水质现状进行了分析，结果表明水质总体呈低矿化度、低硬度的特征。鲁子豫［2］等以单因子评价法、内梅罗综合污染指数法和秩系数相关法对长江源区地表水质状况、主要污染因子变化趋势和区域内地表水水质状况变化趋势进行了分析。据资料记载，长江源区进行大规模的水环境调查分析主要有3次［6-8］，对源区综合性的水环境调查较少。已有的调查表明，河流基本保持天然状态，受人类活动影响较小，受地质环境影响较大，部分河流天然水化学本底值较高［9］。

随着气候变化，长江源区生态环境问题越来越受到关注，掌握源区水质状况越来越重要。尽管有专家学者对长江源区河流的水质状况进行了分析调查研究，获取了宝贵数据，但有关长江源区近年来的水质分布及变化的研究报道较少［10-12］。

本文主要分析了长江源区近几年水质调查数据，研究了长江源区水质时空分布特征，对掌握源区水环境背景值具有重要意义，亦可为保护江源生态环境提供科学依据。

2　研究范围及内容

2．1采样断面

本研究监测断面涵盖了长江源头主要河段，研究区共选取监测断面8个（如图1所示）：布曲（D1即雁石坪）、沱沱河（D2）、楚玛尔河（D3）、通天河（D4即直门达）、当曲（D5即当曲大桥，D6，D7，D8）、当曲湿地（D6附近）。

主要选取了2012年7月、2014年7月、2015年7月江源考察获取的水质数据进行研究比较，同时引用2010年考察数据［13］进行对照。

2．2监测项目

2．2．1水质监测项目

水质监测项目分为现场监测指标、常规水质指标、（类）金属类、挥发性有机物、半挥发有机物等定量分析及有机物定性分析。

现场监测指标选取了水温、pH、溶解氧（DO）、电导率（COND）、总溶解性固体（TDS）、浊度、透明度等7项指标，除透明度采用透明度盘（萨氏盘）外，其他现场指标采用便携式YSI水质监测仪器测定。

常规水质指标包括高锰酸盐指数（CODMn）、总氮、总磷、氟化物、氯化物、硫酸盐、硝酸盐、矿化度、总硬度和叶绿素a等。

图1　长江江源水系及采样点布置Fig．1　Water system of source area of Changjiang River and layout of sampling sites

金属类指标选取了包括钾、钠、钙、镁、铁、锰、镍、铜、铅、锌、镉、铬、汞、锑、钛、砷、硒等17项。

微量有机物定性分析，检测源区水体中存在的微量有机污染物，并对挥发性有机物和半挥发有机物进行定量分析，包括挥发性有机物共32种，如氯甲烷、氯乙烯、三氯甲烷等。半挥发性有机物共73种，包括苯系物14种，氯（溴）苯类14种，硝基苯类10种，酚类3种，邻苯二甲酯类2种，多氯联苯类14种，多环芳烃类16种。

上述参数和分析项目均采用国家标准方法或借鉴美国EPA方法检测。

2．2．2底泥监测项目

底泥分析项目包括钾、钠、钙、镁、锰、镍、铜、铅、锌、镉、铬、汞、砷、硒、锑、钛等（类）金属含量，以及粒径。样品采集与分析遵循相关技术规范与标准。

3　长江源区河流水质监测结果

3．1常规水质指标

长江源区地处高原地区，河流比降大，3次考察都处于丰水期，各监测点水流流速均在1 m/s以上，其中通天河直门达水文站处流速最大。由于含沙量不同，楚玛尔河河水呈红褐色，沱沱河水较楚玛尔河水浅，呈土黄色，各监测点透明度在0．2～0．25 m之间，透光性较差。南源当曲的浊度最低，正源沱沱河、南源布曲和北源楚玛尔河浊度较高，是当曲的2倍（如表1所示），这种差异主要与长江源区各条河流的地形地貌以及由此产生的水土流失有关。

长江源区pH值相近，基本处于7．7～8．6之间，偏弱碱性，与长江上、中、下游河段pH值接近。

长江源区各监测点电导率与总溶解性固体密切相关。如表1所示，空间上，长江北源楚玛尔河水体电导率、总溶解性固体高于源区其他河流，主要是受水中泥沙含量和区域地质条件的影响。

表1　近年长江源区水质指标现场监测结果Table 1　In-situ monitoring results of water quality indicators in Changjiang river source area in recent years

长江源区矿化度介于550～3 100 mg/L之间，其中北源楚玛尔河属强矿化水化学带，正源沱沱河属中及偏强矿化水化学带，南源当曲属微矿化水化学带。空间上来看，长江源区北源和南源水体中矿化度和总硬度差异显著，其变化规律与电导率、总溶解性固体变化规律相似。与长江源下游直门达相比，长江源区整体矿化度及总硬度偏高，主要是受长江源区地质条件影响。

3．2常规水质指标对比分析

长江源区各水体DO指标基本均达到地表水Ⅱ类标准以上，处于天然状态，年际、空间差异不大。

从表2可看出，源区各区域总磷含量接近，年际变化不大，根据《地表水环境质量标准》（GB3838—2002），各断面总磷都达到Ⅰ类水标准，表明源区地表磷元素含量处于较低水平。源区各断面高锰酸盐指数年际间差异不大，但北源楚玛尔河数值约为南源水体数值2倍，与其泥沙含量较大、水体较为浑浊有关。

长江源区各采样断面中氟化物的含量均＜1．0 mg/L，达到Ⅰ类水标准，硫酸盐含量基本＜250 mg/L，小于集中式生活饮用水地表水源地补充项目规定标准限值，氯化物浓度有超标准限值情况。与江源下游相比，长江源区楚玛尔河及沱沱河氯化物含量远高于江源下游直门达断面氯化物含量，分析原因可能与沱沱河、楚玛尔河水化学类型是Cl-Na型及源区区域地质条件有关。相比于源区其他区域，当曲的氯化物、硫酸盐、硝酸盐含量较低，这与源区电导率、总溶解固体、矿化度的分布规律一致，表明当曲的离子含量相对较低。

时间上（如表2所示），长江源区各区域氟化物、氯化物、硫酸盐及硝酸盐含量上年际间略有差异，但波动不大。源区主要河流的叶绿素a含量普遍较低，北源楚玛尔河及正源沱沱河断面叶绿素a含量低于检出限（＜0．094μg/L）。这是由于水体温度较低，含沙量大，浊度高，营养盐含量小等环境因素，不利于藻类生长，进而导致水中叶绿素a含量较低。当曲的叶绿素a含量相对较高，这与当曲含沙量、浊度相对较低有关。

3．3长江源区有机物分析

2010年考察未检测到有机污染物，而2012年考察采用了更为先进、检测限更低、可检测物质范围更大的分析技术，共检测到48种微量有机污染物，包括邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二（2-乙基已基）酯2种半挥发性有机污染物。

2012年考察数据还显示，长江源区水体和沉积物中多环芳烃、多氯联苯和有机氯农药类有机物含量均未检出。这一结果说明长江源区水体尚未受到该类有机物污染或污染程度很低，基本处于自然状态。

3．4长江源区金属对比分析

2010年和2012年2次考察，均在楚玛尔河、沱沱河、直门达监测断面开展了（类）金属类监测，分析结果表明，2012年长江源区铁、锰、锌、砷、铅含量较2010年监测结果高出数倍，钾、钠、钙、镁、锰、镍、铜、镉、铬、汞、锑、钛、硒等元素含量相差不大。原因可能与汛期水体泥沙含量较高有关。

2015年在长江源区共检测水体中金属类元素17种（包括砷、硒），铁、锰浓度偏高，有超过《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）饮用水源地标准限值的现象，铜、锌、镉、铬、汞、砷、硒等元素含量优于Ⅰ类水标准。由图2可看出，源区各断面镁含量相差较大，布曲雁石坪钙、铁含量较低，其他断面的钙、铁含量差异不大。

表2　长江源区常规水质中各元素含量的监测结果Table 2　Monitoring results of common element contents reflecting water quality in Changjiang River source area

图2　2015年源区钙、铁、镁含量对比Fig．2　Relative proportions of Ca，Fe，and Mg in Changjiang source area in 2015

关于长江源区的水质状况报道不多，主要有3份文献，见表3。近年将调查结果与文献值比较可看出，除镁的检测值较高外，源区水体中铁、钾、砷、锰含量与文献报道值相近，基本在相同的范围内波动。与国内外河流背景值相比，源区铁含量偏高，个别点的砷含量偏高，锰含量范围基本相同。

表3　近年长江源区水质中金属含量的元素调查值与文献报道值比较Table 3　Comparison of metal element content in Changjiang river source area between recent investigation data and data in literature

3．5长江源区底泥分析

分析2010年和2012年沱沱河和楚玛尔河底泥的元素含量可知，2012年沱沱河底泥钙、铅、砷含量显著偏高2倍多，而镁含量显著偏低，只有2010年的30%左右，其他元素汞、铜、镉、钾、锌、锰、铬、钛、钠的含量相近。2012年楚玛尔河底泥元素中除钙以外，其他元素含量均比2010年考察结果低，其中铅、砷、锌、钠含量低50%以上。可能与源区地质背景区域性差异较大有关，由于不同季节沉积的泥沙来源不尽相同，导致年际、季节间的差异和波动较大。

4　当曲水质沿程变化分析

长江南源当曲源出唐古拉山脉东段，流域内雨雪量较大，沼泽约7 708 km2，呈连片分布，是长江源区水量最为丰富的河流，湿地中水生植物通过光合作用可使水中的氧气过饱和。监测数据表明，该区域各个断面溶解氧大多在6 mg/L左右，基本达到地表水II类标准。其中，当曲湿地中溶解氧达到10 mg/L，高于地表水Ⅰ类标准。由于高原上的气压相比平原地区低，对水中溶解氧饱和度影响较大，按《地表水环境质量标准（GB3838—2002）》溶解氧标准限值评价，并不能真正反映高原水体的水质优劣。

空间上，如图3所示，总溶解性固体、电导率变化规律相同，在接近当曲河口处的断面总溶解性固体、电导率相对较高，氧化还原电位沿程变化不大。该趋势受沿程大量泥沙汇入影响，至D5点当曲大桥处水体浑浊，含沙量高。除当曲湿地外，当曲沿程溶解氧变化不大（如图3所示），这与当曲湿地良好的水生态有关。当曲从上游至下游叶绿素a含量整体上呈逐渐降低的趋势这与沿程含沙量增大，浊度升高有关，也与D7和D8区域沼泽多有关。

图3　当曲各采样点水质指标沿程变化Fig．3　Changes of water quality index at sampling sites along Dangqu river

根据《地表水环境质量标准》（GB3838—2002），当曲各监测断面总磷含量基本优于地表水环境质量标准Ⅱ类，其中当曲（D6）监测断面接近Ⅲ类标准限值。各断面砷和氟化物均优于地表水Ⅰ类标准值，硫酸盐及氯化物含量均＜250 mg/L，小于集中式生活饮用水地表水源地补充项目规定标准限值。当曲4个采样点的矿化度沿程逐渐升高，到当曲大桥处达到最大，硫酸盐及矿化度变化规律相似，而当曲湿地的硫酸盐、氯化物、矿化度相对较低（如图3）。

年际间的比较如图4所示，当曲除氧化还原电位显著下降外，其他指标变化不大，说明源区地质条件复杂，不同区域融雪及降雨冲刷下来的泥沙所带来的物质电荷，会导致源区氧化还原电位可能有显著差异。

图4当曲TDS，ORP，COND年际比较Fig．4　Interannual variations of TDS，ORP and COND in Dangqu river

5结　语

长江源区受人类活动干扰较小，河流水质良好，基本达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）饮用水源地标准限值或Ⅲ类水标准，多数区域的水质指标达到Ⅰ—Ⅱ类水标准。

受水体含沙量和区域地质条件的影响，长江源区不同区域河流水质有一定差异，个别区域铁、锰含量偏高。源区水质年际间差异不大，基本在相同的范围内波动。与国内外河流背景值相比，除个别区域铁、砷含量偏高外，源区水质基本处于河流背景值范围内。

长江源区挥发性有机污染物均未检出，而检测出邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二（2-乙基已基）酯2种半挥发性有机污染物。

鉴于该地区环境恶劣，调查工作开展难度大，加之取样点有限，本次研究仅初步探讨了源区水质分布和变化规律，如需系统准确地掌握源区水质变化情况，还需开展全面深入的调查。

［1］傅德黔，王晓慧，刘京，等．长江河源水环境背景值调查及分析［J］．中国环境监测，1998，14（1）：9-11．

［2］鲁子豫，马燕，李志强，等．青海长江源区2005-2012年地表水水质状况及变化趋势分析［J］．水资源保护，2015（3）：53-56．

［3］ 曹德云．长江源区水环境及水化学背景特征［D］．北京：中国地质大学（北京），2013．

［4］薛武申，孙兵，刘培青．长江源区水质分析及与长江武汉段水质对比［J］．安全与环境工程，2005，12（1）：17-20．

［5］范可旭，张晶．长江流域地表水水质演变趋势分析［J］．人民长江，2008，39（17）：82-84．

［6］卓海华，刘云兵，郑红艳，等．长江源水环境调查分析［J］．人民长江，2012，43（12）：23-26．

［7］郭熙灵．长江科学院2012年江源科学考察综述及思考［J］．长江科学院院报，2012，29（10）：1-5．

［8］陈进．长江源——当曲水系及其生态系统特征探讨［J］．长江科学院院报，2014，31（10）：1-6．

［9］傅德黔，傅强，舒俭民．长江河源水环境理化特征分析［J］．中国环境监测，1998，14（03）：3-5．

［10］王根绪，李元寿，王一博，等．长江源区高寒生态与气候变化对河流径流过程的影响分析［J］．冰川冻土，2007，29（2）：159-168．

［11］李志晶，金中武，周银军，等．长江南源当曲源头水沙特性初步分析［J］．长江科学院院报，2016，33（3）：35-37．

［12］王根绪，李娜，胡宏昌．气候变化对长江黄河源区生态系统的影响及其水文效应［J］．气候变化研究进展，2009，5（4）：202-208．

［13］水利部长江水利委员会，青海省水利厅．2010年长江源综合考察与研究［M］．武汉：长江出版社，2011．

［14］张立成．长江河源区水环境地球化学［M］．北京：中国环境科学出版社，1992．

（编辑：姜小兰）

limits，there are few investigation and reports about the unique ecological environment conditions in the source area．According to monitoring data of water quality obtained from scientific investigations in the source area in 2012，2014 and 2015，we analyze conventional monitoring indicators and water quality indexes such as organic and metal pollutants．On the basis of the analysis，we discuss the spatial-temporal distribution of water quality in the source area in recent years．Results show that firstly，water quality of rivers in the source area are good，and water quality belongs to I type or II type in most regions；secondly，influenced by sediment contents of water body and regional geological conditions，water quality indexes vary among rivers in different regions in the source area；furthermore，water quality shows a small inter-year variation with a similar fluctuation；in comparison with the background values of other rivers in China and abroad，values of water quality in the source area are basically within the range of background values of river；finally，organic pollutants such as phthalic acid esters are detected in surface water samples of the source area．The results are important for further study on the water ecology of Changjiang source area．

Discussion on Recent Spatial-temporal Distribution of Water Quality in Changjiang River Source Area

HUANG Zhuo1，2，LIU Yue-xiao1，ZHAO Wei-hua1，2，ZHAO Liang-yuan1，2
（1．Basin Water Environmental Research Department，Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan430010，China；2．Key Lab of Basin Water Resource and Eco-environmental Science in Hubei
Province，Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan430010，China）

Source area of Changjiang River is located at Qinghai-Tibet Plateau with severe climates．Due to technical

source area of Changjiang River；water quality；organic pollutant；heavy metal；temporal and spatial distribution

X824

A

1001-5485（2016）07-0046-05

2016-03-18；

2016-05-15

国家自然科学基金项目（51379016）

黄茁（1970-），男，湖北武汉人，教授级高级工程师，博士，主要从事流域水环境保护研究，（电话）027-82926591（电子信箱）huangzhuo03@hotmail．com。