气候与水文

夏季蒙古国西部地表水水质空间分布特征及评价

  • 王思予 , 1, 2, 3 ,
  • 周宏飞 , 1, 2 ,
  • 闫英杰 1, 2, 3 ,
  • 杨松 1, 2, 3 ,
  • 苏媛 1, 2, 3
展开
  • 1.中国科学院新疆生态与地理研究所,荒漠与绿洲生态国家重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011
  • 2.中国科学院阜康荒漠生态实验站,新疆 阜康 831505
  • 3.中国科学院大学,北京 100049
周宏飞(1965-),男,研究员,主要从事水资源利用研究. E-mail:

王思予(2000-),女,硕士研究生,主要从事水文水资源研究. E-mail:

收稿日期: 2024-09-22

  修回日期: 2024-12-30

  网络出版日期: 2026-03-11

基金资助

国家重点研发计划——政府间国际科技创新合作项目(2022YFE0119400)

Spatial distribution characteristics and evaluation of surface water quality in western Mongolia in summer

  • Siyu WANG , 1, 2, 3 ,
  • Hongfei ZHOU , 1, 2 ,
  • Yingjie YAN 1, 2, 3 ,
  • Song YANG 1, 2, 3 ,
  • Yuan SU 1, 2, 3
Expand
  • 1. State Key Laboratory of Desert and Oasis Ecology, Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, Xinjiang, China
  • 2. Fukang National Field Scientific Observation and Research Station for Desert Ecosystems, Chinese Academy of Sciences, Fukang 831505, Xinjiang, China
  • 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received date: 2024-09-22

  Revised date: 2024-12-30

  Online published: 2026-03-11

摘要

河流和湖泊水资源是人类生存与发展不可或缺的物质基础,其保护与可持续利用已成为全球关注的焦点。以蒙古国西部河流和湖泊为研究对象,以2023年夏季实地考察为基础对该地区水质受污染的情况进行了解和评估。通过对该地区水化学指标、重金属和综合性指标的测量,运用单因子评价法、综合污染指数法和综合营养状态指数等方法,对研究地区水质的变化特征进行分析和评价,为该地区的生态环境保护和社会经济发展奠定基础。结果表明:(1) 蒙古国西部的地表水水体呈碱性,不同指标具有空间差异,除了乌布苏湖、吉尔吉斯湖和科布多河下游,其余区域都符合世界、蒙古国和中国的相关水质标准。(2) 水体的主要污染指标为高锰酸盐指数和氨氮,有机物含量超标的原因主要与放牧活动和人类生活污水的排放有关。(3) 湖泊的营养状态存在显著空间差异,有严重富营养化区域,对于营养盐浓度较低的区域,富营养化风险较小,但仍需监控氮磷比变化。

本文引用格式

王思予 , 周宏飞 , 闫英杰 , 杨松 , 苏媛 . 夏季蒙古国西部地表水水质空间分布特征及评价[J]. 干旱区地理, 2025 , 48(10) : 1783 -1792 . DOI: 10.12118/j.issn.1000-6060.2024.568

Abstract

The water resources of rivers and lakes are essential for human survival and development, and their protection and sustainable use have become a global priority. In this study, rivers and lakes in western Mongolia were investigated through field surveys conducted in the summer of 2023 to evaluate water quality contamination. By measuring chemical parameters, heavy metals, and comprehensive indicators, the spatiotemporal variation in water quality was analyzed using the single-factor evaluation method, the comprehensive pollution index method, and the comprehensive trophic status index. The aim was to provide a scientific basis for ecological protection and the region's sustainable socio-economic development. The results showed that: (1) Surface waters in western Mongolia were alkaline, with spatial variations in different indicators. Except for Uvs Lake, Kyrgyz Lake, and the lower reaches of the Khovd River, the remaining areas complied with relevant water quality standards of the world, Mongolia, and China. (2) The main pollution indicators were the permanganate index and ammonia nitrogen, with excessive organic matter primarily linked to grazing activities and domestic sewage discharge. (3) Significant spatial differences in lake trophic status were observed, with some lakes exhibiting severe eutrophication. Although areas with low nutrient concentrations presented a relatively small risk of eutrophication, continuous monitoring of nitrogen-phosphorus ratios remains necessary.

水作为我们人类的重要资源,水环境质量的优劣,直接影响到人体健康、贫困发生、粮食安全、生态保护及经济增长等诸多方面。然而,尽管地球表面约71%被水覆盖,但可供人类直接使用的淡水资源却极为有限。据统计,受开采条件和经济因素的限制,人类能够开采并易于利用的湖泊、河流及浅层地下水资源仅占全球淡水储量的0.34%,不到全球水总量的万分之一[1-2]。同时,水资源在时间和空间上的分布极不均衡,进一步增加了其合理利用的难度。因此,河流和湖泊水资源成为人类生存与发展不可或缺的物质基础,其中干旱区水体的水质变化对维持区域生态平衡和水分循环发挥着重要作用[3],其保护与可持续利用已成为全球关注的焦点。
蒙古国拥有丰富的内陆地表水资源,其中湖泊的提供超过84%以上的总淡水资源[4],由于气候变化以及相关保护措施的缺乏,水体干涸和盐水化的问题越来越严重,水体质量和可用性成为了当地牧民最关心的环境问题[5]。自2002年以来,由于气候和土地利用变化的共同作用,在蒙古国全国范围内已有3000多个湖泊和溪流干涸,在80%的地表水体已经是盐水的国家,解决水资源的问题尤其迫切。蒙古国西部拥有全国约60%的湖泊,该地区的湖泊和冰川对生态环境调节有重要作用。在当前的自由市场经济中,蒙古国有高达40%的人口生活在牧区并且依靠牧业作为主要的生活来源[6],牧民通过增加牲畜的规模来获取更大的利益[7]。随着牲畜数量的增加,由此产生的环境问题也越来越不容忽视[8]
现有蒙古国水质研究高度集中于北部矿区和首都乌兰巴托周边(如图拉河流域),而对蒙古西部大湖区(如科布多河流域)的水质监测与研究明显不足[9-11]。尽管有少量西部地表水水质的研究,但现有研究多聚焦单一污染物(如重金属或营养盐),且以水文地球化学本底调查为主[12-13],缺乏对水质如高锰酸盐指数、化学需氧量、总氮、总磷等多种指标的变化研究。本研究基于实地考察采样,通过分析水质的化学需氧量等综合性指标,研究蒙古国西部的水质状况以及空间变化情况,填补了该区域对于水质综合性指标的研究空白,可为该地区的水环境保护和水资源利用发展提供基础数据和参考建议。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

蒙古国西部包括巴彦乌列盖、乌布苏、科布多、扎布汗和戈壁阿尔泰5个省份,有高山、现代冰川、大型构造洼地和山间谷地,湖泊众多,2021年有包括乌布苏湖、吉尔吉斯湖和哈尔乌苏湖等大型湖泊在内的123个湖泊,湖泊总面积8936 km2[14],是布尔干河和科布多河等河流的发源地。蒙古国西部生态系统生境质量、产水量、碳储量、绿地休闲服务较东部更低[15],该地区的河流主要由雨水(25%~40%)、融雪水(35%~55%)、地下水(15%~25%)和冰川(<5%)供给[16]。在蒙古国西部的湖泊面积占蒙古国总湖泊面积的59.7%,构造湖、冰川湖和风成湖丰富,该地区的湖泊和冰川对生态环境调节有重要作用[17]。蒙古国西部的气候为极端大陆性气候,冬季漫长寒冷,夏季短暂炎热干燥。近年来,湖泊变化主要受气温和降水的影响[18]。自20世纪40年代以来,阿尔泰山区等蒙古国高山地区的年平均气温上升了1.90~2.28 ℃[19]。在蒙古国阿尔泰的乌列盖和科布多气象站,年平均气温为1.8 ℃,科布多站夏季月平均气温上升至19 ℃,冬季月平均气温下降至-25.5 ℃。乌列盖站年平均降水量为56 mm,科布多站年平均降水量为210 mm[20]。蒙古国20%的地表水已经是咸水,近几十年来,由于气候和土地利用变化,超过3000个水体已经干涸[1]

1.2 水样采集及测定方法

水质数据来源于第一手的现场取样分析。水样采集点设置在水质发生变化的地方(汇流处、污水排水处)或河流有重大用途(引水处),同时流动性好的位置。综合考虑道路可达性,在2023年6月对分布在低海拔和高海拔地点之间以及半定居城镇、公共放牧区的湖泊和河流共25个地点完成了采样,具体点位对应的河流和湖泊的名称见表1。样品采集使用500 mL聚乙烯瓶,采样前用去离子水清洗、晾干,并在现场进行多次润洗,每个点位采集水样2.5 L。使用标准溶液校准的DZB-712型便携式多参数分析仪原位测量pH、温度、电导率(Electrical conductivity,EC)和溶解氧(Dissolved oxygen,DO)。样品分装并运往实验室完成分析:总氮(Total nitrogen,TN)、总磷(Total phosphorus,TP)、高锰酸盐指数(Permanganate index,CODMn)、化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)、生化需氧量(Biochemical oxygen demand,BOD)和氨氮(Ammonia nitrogen,NH3-N)按照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)进行测定,砷(As)、镉(Cd)、镍(Ni)、铅(Pb)、锰(Mn)和铁(Fe)使用电感耦合等离子体质谱仪进行测定;Cl-、Mg2+、Ca2+、SO42-、NO3-、NO2-、CO32-、HCO3-、Na+、K+、NH4+、Fe2+和Fe3+使用离子色谱仪、电位滴定仪和等离子体发射光谱进行测定。
表1 蒙古国西部采样点位置

Tab. 1 Sampling point locations in western Mongolia

编号 经度/°E 纬度/°N 采样点名称
K1 91.1625 46.1025 布尔干河
K2 93.4347 47.5772 德勒湖
K3 88.4059 49.0936 白河
K4 88.0147 49.1539 白河
K5 88.9003 49.2442 科布多河
Z3 97.3831 48.8906 台勒门湖
U1 92.0800 49.9792 台林河
Z1 93.7850 49.1744 吉尔吉斯湖
Z2 93.1150 49.3336 吉尔吉斯湖
U2 92.3867 50.1206 乌布苏湖
B1 91.3278 46.0867 布尔干河
C1 99.6725 48.1364 车尔亥察干湖
B2 91.5661 46.1625 布尔干河
B3 91.4100 46.3408 布尔干河
B4 91.3236 46.7700 布尔干河
K6 93.0094 48.0397 哈尔湖
K7 92.0222 47.8531 科布多河
K8 92.7414 48.3283 哈尔乌苏湖
K9 92.2206 48.3500 哈尔乌苏湖
K10 91.9036 48.2436 科布多河
C2 100.3179 48.0947 楚鲁特河
K11 88.4133 48.5981 霍顿湖
K12 89.9794 48.6367 托尔博湖
K13 89.9628 48.9758 博多河
K14 88.5478 48.5753 库尔干湖

1.3 水质评价方法

单因子评价法是《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中规定的评价方法,即以水质最差的单项指标所属类别来确定水体综合水质类别。其方法是用水体各监测项目的监测结果对照该项目的分类标准,确定该项目的水质类别,在所有项目的水质类别中选取水质最差类别作为水体的水质类别。
综合污染指数法在各断面水质综合评价时采用,可以将断面的污染程度排序。其计算公式如下[21]
P i = C i / S i
式中: C i为第i项污染物监测浓度的算数平均值(mg·L-1); S i为第i项污染物评价标准值(mg·L-1); P i为第i项污染物的污染指数。
综合污染指数(P):
P = 1 n i = 1 n P i
式中:n为参与评价的污染物数,其中i=1, 2, …, n
污染分担率( f i):
f i = P i / n P × 100 %
主要污染物采用污染分担率来确定,其变化趋势用平均浓度的变化情况表示。对于低于检出限的数据,这里取其对应的1/2检出限参加统计。
利用综合营养状态指数[TLI(∑),ITL]评价湖泊夏季营养状态,计算公式[22]为:
I T L = j = 1 5 I T L , j × W j
式中: I T L , j为第j种参数的营养状态指数; W j为第j种指标权重。各指标的营养状态指数、相关权重和分级标准参考文献[22]。
分别采用综合污染指数法和综合营养状态指数对河流和湖泊的水质状况进行评估。数据分析、统计分析和作图分别使用Excel、ArcGIS以及Origin完成。

2 结果与分析

2.1 pH、溶解氧和电导率

实测的pH在6.97~9.25之间(图1a),呈现出中性至弱碱性的特征,均值为8.1。根据蒙古国的地表水环境质量标准(6.0~8.5),36%的样点pH高于最高限定值,其中最高值位于乌布苏省南部的吉尔吉斯湖。水体整体呈碱性与水中占主导的离子是HCO3-有关,HCO3-可能来源于石灰岩、流纹岩、泥灰岩和玄武岩的溶解[9]
图1 蒙古国西部地表水质不同指标变化

注:DO为溶解氧;EC为电导率。采样点名称见表1。下同。

Fig. 1 Changes in different indicators of surface water quality in western Mongolia

DO是决定好氧或者厌氧生物发生生物变化的因素,对水体中水生生物的生长和繁殖起到重要作用,温度、水流速度、降雨等都会影响DO的浓度。DO浓度在不同采样点有所不同,现场测得的DO浓度在7.00~13.47 mg·L-1之间,均值为8.50 mg·L-1,基本达到中国地表水一类标准,总体生态状况良好(图1b)。
EC与水体中溶解性固体的浓度直接相关,除了污染物,河流形态变化导致细颗粒物进入水体中,也会使地表水中的EC偏高[23]。测得地表水的EC范围在21.8~1.89×104 μS·cm-1,均值为2270 μS·cm-1,变化范围比较大,最大值出现在乌布苏湖(图1c)。

2.2 主要离子和重金属

从Piper三线图结果来看,河流数据点主要分布在Ca2+和HCO3-含量较高的区域,少量位于Na++K+、SO42-、Cl-含量高的区域(图2a)。湖泊与河流的结果相似,水中阳离子以Ca2+为主,但Na++K+比例略高于河流点位(图2b)。如图3所示,该区域地表水体的阳离子以Ca2+、Mg2+、Na++K+为主,阴离子以HCO3-、SO42-和Cl-为主。Ca2+含量在所有采样点均占绝对优势(占比60%~90%),Na++K+含量在部分点位显著升高[如乌布苏湖(U2)、德勒湖(K2)],占比可达40%~60%,Mg2+含量整体占比较低(<30%),仅在个别点如台勒门湖(Z3)略高。科布多河流域Ca2+含量占主导(>80%),但在其他流域的河湖Na++K+比例显著上升。西部地表水的阴离子构成主要以HCO3-为主,少数湖泊以Cl-为主,其中在哈尔乌苏湖(K10)和科布多河上游(K5)的HCO3-含量占水中所有阴离子含量的86%以上,而乌布苏湖的Cl-含量占比则高达84%。乌布苏湖(U2)、吉尔吉斯湖(Z2)和德勒湖(K2)的Cl-含量超出世界卫生组织(WHO)的200 mg·L-1的标准,最高值达到了4587 mg·L-1表2)。总的来说,蒙古国西部地表水体以碳酸盐岩风化主导的Ca-HCO3型淡水为主,但湖泊因强烈蒸发向总溶解性固体含量高的Na-Cl/Ca-SO4型演化。地表水中总溶解性固体主要来自于基岩物质的溶解,主要离子含量随水-岩作用而变化,但有少数地区受人为活动和蒸发浓缩比较严重。
图2 研究区不同地表水样Piper图

注:TDS为水中溶解的所有固体物质的总量。

Fig. 2 Piper diagrams of different surface water samples in the study area

图3 研究区水样中的离子组成特征

Fig. 3 Characteristics of ions composition in water samples in the study area

表2 水样中常见理化指标浓度统计

Tab. 2 Concentrations of common physical and chemical indicators in water samples

统计指标 最大值 最小值 中位数 WHO 2011 中国GB 3838-2002 蒙古国MNS 4586:1998
DO/mg·L-1 13.47 7.00 8.31 - ≥2 ≥6
EC/μS·cm-1 18900.00 21.80 188.30 - - -
pH 9.25 6.97 8.10 6.5~9.2 6~9 6.5~8.5
HCO3-/mg·L-1 1793.99 24.41 109.84 - - -
Ca2+/mg·L-1 54.11 6.01 14.03 - - -
Cl-/mg·L-1 4587.23 4.25 6.38 600 250 300
Mg2+/mg·L-1 593.41 1.22 7.30 - - -

注:DO为溶解氧;EC为电导率。

进一步对25个样点的砷、镉、镍、铅、锰和铁共6种金属元素进行了调查,结果分别参考表3 WHO饮用水标准、中国地表水标准和蒙古国水质标准进行评估和分析。
表3 水样中的重金属含量以及WHO[24]、中国和蒙古国[25]的水质标准

Tab. 3 Heavy metal contents in water samples and water quality standards of WHO[24], China and Mongolia[25]/μg·L-1

统计指标 As Cd Pb Ni Mn Fe
最大值 30 - 10 - 70 180
最小值 - - - - - -
WHO 2011 10 3 10 70 400 300
中国GB 3838-2002 50 1 10 20 100 300
蒙古国MNS 4586:1998 10 5 10 10 100 -
结果显示,位于乌布苏省南部的吉尔吉斯湖和科布多省东北部德勒湖水样中的As含量大于10 μg·L-1,其中最大值为30 μg·L-1,超过WHO的饮用水标准和蒙古国水质标准,但低于国内的地表水标准;Cd、Ni和Pb的含量分别全部低于1 μg·L-1、5 μg·L-1和10 μg·L-1;Fe和Mn的含量最大值分别为180 μg·L-1和70 μg·L-1,低于所有标准。
总的来说,蒙古国西部地表水受重金属的污染较小,除了2个湖泊的As含量超过了WHO和蒙古国标准但低于中国标准,其余5种金属在水中的含量都远低于3种标准。这个结论与Ma等通过对蒙古高原重金属污染情况的43篇文献调研分析结果一致,该研究发现蒙古国地表水的10种重金属含量均不高于WHO指导值和蒙古国水质标准,但仍然存在部分重金属浓度高的地区[26]。此外,Batsaikhan等[12]在研究中也发现,蒙古国中北部虽然分布着Zaamar金矿区和Erdenet斑岩铜钼矿床等重要矿区,但水体的重金属浓度不高,采矿活动对河水重金属含量影响较小。而水体受采矿活动影响小的原因可能是因为蒙古国虽然矿产资源丰富,但相关的地质勘探工作起步较晚,缺少受过地质勘探培训的专业队伍以及现代技术和设备。因此,蒙古国的矿产资源尚未得到记录和大规模开发,周围环境重金属污染物积累量较低[24]

2.3 N、P及有机质

蒙古国西部地表水大部分采样点的CODMn浓度相对较低(图4a),集中在0~10 mg·L-1之间,布尔干河和吉尔吉斯湖2个点位上的CODMn高于蒙古国的水质标准,但低于中国的地表水最低标准(表4),科布多河下游(K7)的CODMn则超过中国的地表水标准达到了22.4 mg·L-1。虽然大多数河流和湖泊CODMn没有超出蒙古国水质标准,但对比1990年的相关数据已经有了明显的升高[9]。乌布苏湖的COD和BOD都超出了中国地表水的最低标准,该地区水域的有机物污染比较严重,可能由于采样点临近工业和畜牧业活动频繁的地点,导致水体的有机物浓度较高。
图4 蒙古国西部不同水质综合指标变化

注:CODMn为高锰酸盐指数;TN为总氮。下同。

Fig. 4 Changes in different water quality indicators in western Mongolia

表4 水样中综合指标含量以及中国和蒙古国[22]水质标准

Tab. 4 Comprehensive index contents in water samples and water quality standards of China and Mongolia[22]/mg·L-1

统计指标 最大值 最小值 中位数 中国
GB3838-2002
蒙古MNS 4586:1998
TP 0.16 - - 0.4(湖、库0.2) -
TN 3.65 0.13 0.44 湖、库2.0 -
CODMn 22.40 2.56 6.64 15 10
COD 67.20 - - 40 -
BOD 24.18 - - 10 -
NH3-N 4.37 0.12 0.43 2.0 0.5

注:TP为总磷;TN为总氮;CODMn为高锰酸盐指数;COD为化学需氧量;BOD为生化需氧量;NH3-N为氨氮值。

蒙古国西部地表水TN的浓度范围是0.13~3.65 mg·L-1图4b),多数采样点的TN浓度处于较低水平,在0~1.0 mg·L-1之间,最大值出现在乌布苏湖,超出中国地表水质量标准最高限度值,但在美国环保局(EPA)的可接受范围内(2.0~6.0 mg·L-1)。水中的磷是藻类生长的关键元素,过量的磷是水体污染和异味、湖泊富营养化和海湾赤潮的主要原因。河流和湖泊的磷含量基本低于检出限,只有哈尔乌苏湖2个点位的总磷浓度分别为0.12 mg·L-1和0.16 mg·L-1,虽然低于中国地表水标准限定的最大值,但远高于EPA的可接受范围(0.01~0.04 mg·L-1)。氨态氮是所有统计指标中超标最多的一个指标,40%的点位氨氮值(NH3-N)超过蒙古国水质标准,其中最大值在乌布苏湖的4.37 mg·L-1

2.4 综合污染指数评价

单个因子的污染指数参考公式(1),其中的标准对照中国地表水环境质量标准中的III类水,使用污染分担率来对评价结果中的主要污染指标进行识别,结果如图5。综合污染指数小于1为基本合格,大于1属于被污染水体。从综合指数上看,13个河流样点除了位于科布多河的K7外全部小于0.5,总体污染程度较小,属于较清洁的水体。从污染分担率来看,影响河流污染程度的主要是BOD和CODMn。12个湖泊样品中除了位于乌布苏湖的U2,其余所有湖泊样点的污染指数均小于1,污染情况属于基本合格。从污染分担率来看,超标情况严重的指标主要是BOD、COD和TN。
图5 不同采样点的综合污染指数及污染分担率结果

注:TP为总磷;COD为化学需氧量;BOD为生化需氧量;NH3-N为氨氮值。

Fig. 5 Comprehensive pollution indices and pollution sharing rates at different sampling points

2.5 湖泊富营养指数评价

选择CODMn和TN对蒙古国西部不同湖泊水质的营养状态进行评估,结果见图6。大部分湖泊的富营养化程度较低,其中库尔干湖(K14)位于科布多河流域上游,富营养化程度最低,属于贫营养化程度;吉尔吉斯湖(Z1、Z2)处于轻度到中度富营养化;位于蒙古国西北阿尔泰山以东的托尔博湖(K12)处于轻度富营养化;乌布苏湖(U2)是蒙古国最大的湖泊,富营养化程度最高,处于中度富营养化。
图6 不同湖泊的综合营养状态指数

Fig. 6 Comprehensive nutrient status indices of different lakes

3 讨论

科布多河和布尔干河水体的主要阳离子为Ca2+和Na++K+,阴离子为HCO3-。2009年Erdenechimeg等[27]对蒙古国的阿尔泰地区包括科布多河的一些河流和湖泊进行了水化学和重金属分析,发现科布多河属于低矿化度碳酸盐类钙型水,主要阴离子为碳酸氢盐,阳离子以钙和钠为主,这个结论与本研究结果相似。布尔干河流域所测得的指标除了2个点位的CODMn和NH3-N分别高出蒙古国水质的参考值,其余指标均符合蒙古国和中国的水质标准,整体的水环境受人类活动污染较少。蒙古国西部缺少废水处理厂等工业点源,所以NH3-N和CODMn超出标准的主要原因可能是由于散布在草场上含有氨和其他含氮化合物的粪便通过雨水或融雪冲刷到了溪流和湖泊中。此外,牲畜在夏季往往更频繁地待在水边以降低体温[28-29],其靠近水源的时间增加一方面会加速河岸的侵蚀,导致土壤中的营养物质释放到水体中,另一方面牲畜产生的排泄物也会直接输入到水体中,从而对水体产生影响。除了布尔干流域,科布多流域下游的哈尔乌苏湖和德勒湖以及乌布苏流域的吉尔吉斯湖和乌布苏湖的NH3-N也都超出了水质标准。2010—2020年蒙古国西部的牲畜数量从7.418×106头增长到1.616×107头,10 a间牲畜数量显著增加。此外,为了保证牲畜有足够的食物,牧民还对草场采取了灌溉和施肥等措施以保证草料的供应,施肥和灌溉加速了有机物进入水体的过程。除了放牧的影响,蒙古国西部很多地区使用未铺砌的厕所(化粪池),这就导致人的排泄物会直接进入土壤,受污染的土壤会进一步污染水体。
科布多流域下游哈尔乌苏湖除了NH3-N偏高外,COD、BOD以及总磷也显著高于蒙古国西部的其他地区。这个原因可能是:首先,哈拉乌苏湖距离蒙古国西部重要的商业中心科布多市只有70 km,城市系统产生的生活污水、城市周围草地上牲畜的排泄物以及附近的山区开采矿物产生的废水通过地表径流直接进入到哈拉乌苏湖中,对湖水的水环境造成了影响。其次,自2008年起蒙古国为了减少从俄罗斯和中国的农产品进口,政府向农民提供灌溉设备、化肥、机械等补贴,这导致蒙古国西部的灌溉土地面积每年增加1071 hm2,化肥使用的增加可能会导致大量的氮和磷进入水中[30]。除了限制农产品进口,蒙古国也逐渐减少能源的进口依赖,重视对水电的开发。位于科布多市东北120 km处的德勒水电厂预计可以满足乌布苏、科布多和巴彦乌列盖90%的用电需求,而从2008—2014年蒙古国西部能源的消耗量增长了一倍以上[31],水电厂的运行也给湖泊的水环境尤其是生态环境造成了影响。
乌布苏湖和吉尔吉斯湖是除了科布多河流域下游外污染较严重的地方,虽然总磷含量不高但NH3-N、COD、BOD以及As含量都偏高,富营养化的程度也相对较高。对比1990年的蒙古国河流调查结果,即Cl-是蒙古国河流中含量最少的主要阴离子,其含量基本小于15 mg·L-1的结论[9],可以发现这几个湖泊的Cl-含量显著地提高,而Cl-增加的情况与Kolpakova[24]在2008—2010对蒙古国西部13个湖泊调查后得出的结果相似。Cl-含量升高的原因一方面可能是土壤盐类的淋溶作用,一方面则是由于人类活动排放的生活和工业废水的污染。Shinneman等[11]在2004—2005年对蒙古国西部大湖区湖泊富营养化程度进行评估后发现大多数湖泊的TN和TP含量较高,属于富营养化状态。除了放牧外,可能是因为这2个湖都是乌布苏省的旅游景点,游客以及旅行产业相关设施的建设都对湖泊有一定的影响。Batsaikhan等[12]分析了蒙古西部戈壁沙漠地区盐湖的化学组成,发现砷的含量在盐湖最高,与盐度、Mg2+显著正相关,但是这里对于重金属产生原因的讨论只是猜测,主要原因是地质活动导致岩石中As释放,高盐度促进其溶解,而没有明确证据证明人为采矿活动可能加剧污染。此外,As含量高于标准可能是由附近少量的工业活动产生的影响,但其他重金属(Pb)并没有发现含量显著地升高,所以该区域水质变化的原因有待于进一步探究。
总体来说,蒙古国西部的水环境除了少数地区受人类活动影响比较严重,大部分区域都符合世界、蒙古国和中国的相关水质标准。本研究利用实测样品对蒙古国西部的地表水水质变化特征及其影响因素进行了初步探讨,由于该地区的资料有限,未能针对环境影响等问题做出定量结论,在未来工作中,随着降水、径流、地质等相关资料的逐步完善,将完成更为系统的探讨和解析。

4 结论

(1) 蒙古国西部地表水体呈中性至碱性,DO含量较高,整体生态状况良好,EC含量空间差异较大。
(2) 地表水的阴离子构成主要以HCO3-为主,少数湖泊以Cl-为主,阳离子则以Ca2+、Mg2+、Na+和K+为主。
(3) 大部分点位水质污染较小,少数点位有机物浓度较高,其中最大值出现在乌布苏湖。除了2个湖泊的As含量超过相关标准,整体重金属的含量较低。
(4) 河流的综合污染指数较低,影响的河流水质的主要是BOD和CODMn。67%的湖泊的富营养化程度较低,乌布苏湖富营养化程度最高,处于中度富营养化。
[1]
胡广福. 浅议靖远县黄河水资源开发利用与管理[J]. 农业科技与信息, 2021(8): 16-18.

[Hu Guangfu. A brief discussion on the development, utilization and management of Yellow River water resources in Jingyuan County[J]. Agricultural Science-Technology and Information, 2021(8): 16-18.]

[2]
中华人民共和国水利部. 2021年中国水资源公报[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2022: 18-19.

[Ministry of Water Resources of the People's Republic of China. 2021 China water resources bulletin[M]. Beijing: China Water & Power Press, 2022: 18-19.]

[3]
吕娜, 郭梦京, 赵馨, 等. 内陆淡水湖博斯腾湖水质遥感反演及时空演变特征[J]. 干旱区地理, 2024, 47(6): 953-966.

DOI

[ Na, Guo Mengjing, Zhao Xin, et al. Remote sensing inversion of water quality and spatiotemporal evolution characteristics of the Bosten Inland Freshwater Lake[J]. Arid Land Geography, 2024, 47(6): 953-966.]

DOI

[4]
Davaa G, Oyunbaatar D, Sugita M. Surface water of Mongolia[J]. Environmental Book of Mongolia, 2007, 2006: 55-82.

[5]
Sternberg T. Environmental challenges in Mongolia's dryland pastoral landscape[J]. Journal of Arid Environments, 2008, 72(7): 1294-1304.

[6]
曾翠红, 王岫嵩, 赵金鑫. 蒙古畜牧业的发展现状、困境与出路[J]. 世界农业, 2018(5): 24-30, 202.

[Zeng Cuihong, Wang Xiusong, Zhao Jinxin. The current situation, dilemma and countermeasures of animal husbandry in Mongolia[J]. World Agriculture, 2018(5): 24-30, 202.]

[7]
Mearns R. Sustaining livelihoods on Mongolia's pastoral commons: Insights from a participatory poverty assessment[J]. Development and Change, 2004, 35(1): 107-139.

[8]
Fernandez-gimenez M E, Batbuyan B. Law and disorder: Local implementation of Mongolia's land law[J]. Development and Change, 2004, 35(1): 141-166.

[9]
Kelderman P, Batima P. Water quality assessment of rivers in Mongolia[J]. Water Science and Technology, 2006, 53(10): 111-119.

PMID

[10]
Hofmann J, Karthe D, Ibisch R, et al. Initial characterization and water quality assessment of stream landscapes in northern Mongolia[J]. Water, 2015, 7(12): 3166-3205.

[11]
Shinneman A L C, Almendinger J E, Umbanhowar C E, et al. Paleolimnologic evidence for recent eutrophication in the valley of the great lakes (Mongolia)[J]. Ecosystems, 2009, 12(6): 944-960.

[12]
Batsaikhan B, Kwon J S, Kim K H, et al. Hydrochemical evaluation of the influences of mining activities on river water chemistry in central northern Mongolia[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2017, 24(2): 2019-2034.

[13]
胡格吉勒图. 蒙古国矿产资源开发现状及挑战因素分析[J]. 东北亚学刊, 2017(3): 26-33.

[Hu Gejiletu. Analysis of the status of mineral resource development and challenge factors in Mongolia[J]. Journal of Northeast Asia Studies, 2017(3): 26-33.]

[14]
杨松, 周宏飞, 闫英杰. 1992—2021年蒙古国西部湖泊面积和数量变化特征[J]. 中国科学院大学学报, 2025, 42(2): 176-185.

[Yang Song, Zhou Hongfei, Yan Yingjie. Characterization of lake area and number change in western Mongolia from 1992 to 2021[J]. Journal of University of Chinese Academy of Sciences, 2025, 42(2): 176-185.]

[15]
超宝, 赵媛媛, 武海岩, 等. 2000—2020年蒙古高原生态系统服务及其对气候因子的响应[J]. 干旱区地理, 2024, 47(9): 1577-1586.

DOI

[Chao Bao, Zhao Yuanyuan, Wu Haiyan, et al. Ecosystem services and its response to climate factors in the Mongolian Plateau from 2000 to 2020[J]. Arid Land Geography, 2024, 47(9): 1577-1586.]

DOI

[16]
Tsegmid S. Physical geography of Mongolia[M]. Ulaanbaatar: State Press, 1969: 405.

[17]
Alexander O, Munkhjargal U, Tuyagerel D. Lakes of Mongolia: Eomorphology, geochemistry and paleoclimatology[M]. Switzerland: Springer Cham, 2022: 179-183.

[18]
Batima P, Natsagdorj L, Gomboluudev P, et al. Observed climate change in Mongolia[R]. Ulaanbaatar: Institute of Meteorology and Hydrology, 2005.

[19]
张小龙, 陈亚宁, 朱成刚, 等. 1986—2023年东昆仑库木库里盆地湖泊变化及成因分析[J]. 干旱区地理, 2024, 47(10): 1651-1661.

DOI

[Zhang Xiaolong, Chen Yaning, Zhu Chenggang, et al. Lake change and genetic analysis in east Kunlun Kumukuli Basin from 1986 to 2023[J]. Arid Land Geography, 2024, 47(10): 1651-1661.]

DOI

[20]
Orkhonselenge A, Harbor J M. Impacts of modern glacier changes on surface water resources in western and northern Mongolia[J]. Journal of Water Resource and Protection, 2018, 10(6): 559-576.

[21]
马兴, 胡万里, 邵德智, 等. 海河塘沽段水污染指数变化及其原因分析[J]. 水资源与水工程学报, 2008, 19(1): 69-72, 76.

[Ma Xing, Hu Wanli, Shao Dezhi, et al. Changes of water contaminative indexes and its reasons in Tanggu Reach of Haihe River[J]. Journal of Water Resources and Water Engineering, 2008, 19(1): 69-72, 76.]

[22]
王明翠, 刘雪芹, 张建辉. 湖泊富营养化评价方法及分级标准[J]. 中国环境监测, 2002, 18(5): 47-49.

[Wang Mingcui, Liu Xueqin, Zhang Jianhui. Evaluate method and classification standard on lake eutrophication[J]. Environmental Monitoring in China, 2002, 18(5): 47-49.]

[23]
Zebarth B J, Hii B, Liebscher H, et al. Agricultural land use practices and nitrate contamination in the Abbotsford Aquifer, British Columbia, Canada[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 1998, 69(2): 99-112.

[24]
Kolpakova M. Thermodynamic calculations of Uranium accumulation in Saline Lakes of west Mongolia[J]. Procedia Earth and Planetary Science, 2014, 10: 164-167.

[25]
World Health Organization. Guidelines for drinking-water quality: Fourth edition incorporating the first and second addenda[R]. Geneva: WHO, 2017.

[26]
MNS 4586: Mongolian national standard for water quality of the aquatic environment: General requirements[S]. Ulaanbaatar, Mongolian National Center of Standardization & Meterology, 1998.

[27]
Erdenechimeg G, Munguntsetseg. Chemical composition and quality of some river of Mongol Alta[J]. Mongolian Journal of Chemistry, 2012, 13: 19-22.

[28]
Ma L, Liu H, Jing J, et al. Impacts of the development of mineral metal resources on surface water quality in the Mongolian Plateau based on meta-analysis[J]. Frontiers in Environmental Science, 2022, 10: 1048500, doi: 10.3389/fenvs.2022.1048500.

[29]
Haan M M, Russell J R, Davis J D, et al. Grazing management and microclimate effects on cattle distribution relative to a cool season pasture stream[J]. Rangeland Ecology & Management, 2010, 63(5): 572-580.

[30]
Priess J A, Schweitzer C, Wimmer F, et al. The consequences of land-use change and water demands in central Mongolia[J]. Land Use Policy, 2011, 28(1): 4-10.

[31]
Mcilvain E, Shoop M. Shade for improving cattle gains and rangeland use[J]. Journal of Range Management, 1971, 24(3): 181-184.

文章导航

/