王璐12赵茜1王晓1陈焰1马淑芹1薛婕1孙伟3夏瑞1!
3.中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛266100%
摘要基于达里诺尔湖17个采样点的水生态环境现场调研获取的一手实测资料，对湖区水环境质量、污染物空间分布特征及关键驱动因子、污染来源进行探讨#结果表明：$)达里诺尔湖水质较差"7个采样点位均为《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中劣V类水质，COD、氨氮、TN、TP超标率为100%，且分别超过I类水质标准的7.99、23.47、38.90、53.00倍#(2)水质污染的主要驱动因子为氨氮、TN、TP、总溶解性磷(DTP)、溶解性有机碳(DOC)，营养盐是达里诺尔湖流域主要的污染指标(累计解释率为62.220%)。$)达里诺尔湖西部水质相对于东部水质较差，氮污染主要集中于西岸，磷污染主要分布在西南岸，湖中心区域氮、磷污染状况较轻#
关键词达里诺尔湖水质污染空间分布来源解析
DOI：10.15985//jcnkf10013865202105013
Spatial distribution characteristics and source analysis of water pollutants in Dalinuoer Lake WANG Lu12,ZHAO Qian1,WANG Xiao1,CHEN Yan1,MA Shuqin1,XUE Jie1,SUN Wei3,XIA Rui.(1.Chinese Research Academy of Environm e n tal Sc i e n e e s,B e i j ing100012；2.Coll e g e of Wat e r Sci e n e e,B e i jing Normal Univ e r siy,B e i jing 100875；3.Co l g of Environm ntal Sci nc and Engin ring"Oc an Univ rsity of China"Qingdao Shandong 266100)
Abstract!Based on the first-hand measured datafrom17sampling sites of the Dalinuoer Lake"the water environmentalqualityspatialdistributioncharacteristicsofpo l utants keydrivingfactorsandpo l utionsourcesinthe lake area were studied.The results showed that：(1)the deterioration of water environment in the Dalinuoer Lake was serious,and all the17monitoring sites were of Class V of“Environmental quality standards for surface water" (GB3838-2002).The water quality was poor,COD,ammonia nitrogen,TN,TP were7.99times,23.47times,3850 timesand53.00times of class I respectively,the overshoot rates were100%.(2)Ammonia nitrogen,TN,TP, DTP"DOC werethe main driving factors of water po l ution in Dalinuoer Lake and nutrient was the mainpo l ution index(the cumulative interpretation rate was62.220%).(3)The water quality in the east of the Dalinuoer Lake was be t erthanthatinthe west.Thenitrogenpo l ution was mainlyconcentratedinthe westbank,andthephosphorus po l ution was mainlydistributedinthesouthwestbank.Thecenteroflakewasslightlypo l uted.
Keywords:Dalinuoer Lake；water pollution；spatial distribution；source analysis
湖泊作为重要的水源载体，在维持区域生态平衡和水分循环中发挥着重要作用，具有巨大的经济价值6近年来，在气候变暖和人类活动双重作用下，湖泊水量锐减、水质污染和富营养化等问题日益严重，对湖泊生态系统的健康造成了严重威胁，进而对经济社会发展呈现出负效应国内外许多学者对湖泊水质污染状况进行了诸多研究。李娜等•研究表明，全国五大湖区22个典型湖泊中，50%以上的湖泊处于不同程度的富营养化状态。秦伯强4研究发现，全国五大湖泊中的太湖、巢湖均已出现水体富营养化，部分湖区频发蓝藻水华。另外，洞庭湖56、滇池78的水质也不容乐观，水质不断恶化。王思梦等9发现，青菱湖TP和TN 严重超标。TP和TN能为藻类提供必要的营养物质，大量的营养盐促使藻类激增，增加藻华发生的频率和强度，导致生态系统退化)10*。
达里诺尔湖是内蒙古第二大湖，是当地重要的渔业生产基地，还是许多珍稀鸟类的栖息地。然而，随着人为干扰的加剧，达里诺尔湖目前面临诸多问题，如水环境污染严重⑴*、湿地退化现象严重、水体面积呈现逐年萎缩™。近年来关于达里诺尔湖
第一作者：王璐，女,992年生，博士研究生，主要从事水生态保护与修复研究.*通讯作者。
"国家重点研发计划项目(No.2019YFC0408902)。
•601+
水化学成分、水生物的研究较多，但对达里诺尔湖湖 区污染来源的研究鲜有报道#本研究基于野外监测
与室内分析，研究达里诺尔湖水质现状、污染物空间 分布，分析其可能来源，以期为管理部门提供可实施
的管控措施及建议#
1材料与方法1.1 研究区域概况
达里诺尔湖（中心坐标43。16' 37" N 、
116°37'36"E ）位于内蒙古赤峰市克什克腾旗西部，处
于东亚夏季风边缘地带，降水量少，寒暑气候变化剧
烈，降雨多集中在夏季，气温也在7月达到最高，为
36〜43 Z #达里诺尔湖面积约238 km 2，水深由东
南向西北逐渐降低，最大水深13.0 m，平均水深6.7
m #达里诺尔湖位置关键，是自然保护区的核心，也
是内蒙古重要的水源地。文献调研发现，该流域秋季 污染较严重）14#受赤峰市生态环境局委托，本研究团
队按照《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T 91-
2002）中的湖泊水库采样点布设原则，于2018年9月
在达里诺尔湖设置17个采样点进行野外调查，每个
图1达里诺尔湖区采样点分布
F>g.1 D>str>butonofsamplngstesatDalnuoerLake
1.2 水体理化指标的测定
选取达里诺尔湖7个具有代表性的水质指标
（DO 、COD 、氨氮、TN 、TP 、总溶解性磷（DTP ）、溶解
性有机碳（DOC ））进行监测#其中，DO 利用多参数 水质监测分析仪（Horiba ）于现场测定；COD 、氨氮、
TN 、TP 、DTP 和DOC 通过采集3个500 mL 平行
水样，低温避光保存运送至实验室，48 h 内参照文献
［15］进行测定#
1.3 分析 方法采用克里金插值法对达里诺尔湖的水质污染现
状进行分析#为识别该流域关键影响因子，对水质 指标进行主成分分析（PCA ）#将筛选出的主要环境
变量进行聚类分析（CA ），判别其污染来源#进行
CA 前，对主要环境变量进行归一化#为分析主要
环境变量的时空分布差异性，对CA 分组结果进行
K-W 非参数检验#
2 结果与讨论2.1
水质污染现状
在《内蒙古自治区水功能区划》（内政字〔2010〕
246号）中，达里诺尔湖目标水质为&类水体#但根
据《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），达里诺 尔湖位于达里诺尔国家级自然保护区内，因此按达
里诺尔湖为I 类水体进行水质评价#
湖区DO 为7.70〜10.76 mg/L，平均值为9.83
mg/L ；COD 为 31.95 〜282. 36 mg/L ，平均值为 134.79 mg/L ；氨氮为3.00〜5.18 mg/L ，平均值为 3.67 mg/L ；TN 为 3.45〜5.94 mg/L，平均值为 3.99
mg/L ；TP 为 0.40 〜0.65 mg/L ，平均值为 0.54 mg/L ； DTP 为 0.43 〜0.62 mg/L ，平均值为 0.51 mg/L ；DOC 为 87.74〜97.97 mg/L ，平均值为 93.27 mg/L #本次17个采样点除DO 外，其他均超过I
类水质标准，其中COD 、氨氮、TN 、TP 分别超过I 类水质标准的7.99、23.47、38.90,53.00倍#各采样
点均为GB 3838—2002中劣（类水质，COD 、氨氮、
TN 、TP 超标率为100% #
由此可见，达里诺尔湖营养盐污染现象较严重。 而湖区周围无明显工业企业污染源［16］，因此湖区内营
养盐及有机物主要由地表径流而来#另外，达里诺尔 湖气候干旱，且属于封闭性湖泊，湖水年蒸发量超过
补给量，水位持续下降，湖水不断浓缩［17 ，这也可能是 导致湖泊中TN 、TP 不断增加、水质变差的原因#
2.2 关键影响要素识别
利用SPSS 22对达里诺尔湖2018年9月的17
个采样点7个水质指标进行PCA，在进行分析前, 先对数据进行KMO 检验与Bartlett 球形检验，经
过检验得出的Bartlett 球形检验的p 为0.005、
KMO 值为0.615，因此可进行PCA # 7个水质指标
提取值均大于0.6，且TN 、氨氮、COD 的提取值接近
0.9，说明本研究中提取的公共因子能较好代表原始
数据的主要信息#
PCA 共筛选出3个主成分，TP 、DOC 和DTP
与第1主成分（PC1）呈显著正响应，因子载荷量分 别为0.832,0.754和0.694；TN 和氨氮与第2主成
分（PC2）呈显著正响应，因子载荷量分别为0.949和
0.921；DO 与第3主成分（PC3）呈显著负响应，COD
• 602
•
与PC3呈显著正响应，因子载荷量分别为一0.675 和0.905（见表1）。PC1的解释率为39.342% , PC2 的解释率为22. 878% ，累计解释率为62. 220%
（＞50%）。用Origin 9.1将第1轴得分（F1）分别与
TP 、DOC 、DTP 进行线性拟合，第2轴得分（F2）分 别与TN 、氨氮进行拟合，分析主成分与原始数据之 间的相关性，置信区间取95% ，结果见图2。R 2均大
于0.4,p 小于0.001，表明具有显著差异，与F1、F2 呈显著响应的TP 、DOC 、DTP 、TN 和氨氮可较好反 映达里诺尔湖的水质污染状况。由此可见，水质污
Table1
染的主要驱动因子为氨氮.TN.TP.DTP.DOC,^ 养盐是达里诺尔湖流域主要的污染指标（累计解释
率为62.220%），这与前人研究一致。
2.3 关键影响要素的空间分布特征
根据图3，基于采样点污染状况的相似性，将达 里诺尔湖17个采样点分为3组：（1）组1（D1、D14）
分布在达里诺尔湖的北岸和西岸；（2）组2（D9、D11、
D12、D16）分布在达里诺尔湖南岸；（3）组3（D2、D3、 D4、D5、D6、D7、D8、D10、D13、D15、D17）集中在达
里诺尔湖的北岸及湖中心。
表1主成分载荷矩阵和系数矩阵
Principalcomponentload matrixandcoe f icientmatrix
100成分
主成分载荷矩阵
主成分得分系数矩阵
PC1
PC2PC3PC1PC2PC3DO 0.586—0.015—0.6750.2660.060—0.476
COD
0.224—0.0680.905
0.1320.0120.670氨氮
—0.213
0.921
0.0640.0220.4360.056TN 0.0090.949—0.1300.1290.477—0.078
TP 0.8320.2530.225
0.455
0.245
0.197DTP 0.694—0.372—0.1410.289—0.095—0.087
DOC
0.754—0.434
0.0430.316
—0.115
0.049
主成分解释率/%39.34222.87819.167王成分累计解释率/%
39.342
62.220
81.387
(L •
&D
日
)ALL
(
L •
g A L L d
98
96
94929088
7?2=0.54^<0.001
……置信范围
•数据点
Fl
(a) TP
60——
拟合曲线5.5
……置信范围•数据点
F1
F1
(b) DTP
(c) DOC
65r ——拟合曲线……置信范围60
•数据点；•
7?2=0.84^<0.001
2 5 ------------------------2-1 0 1 2
3 4F2(①氨氮
5 0 5 0 5
5 5 4 4 33 01 | | | | | -2-101234
F2
(e)TN
(!」• J
0O Q
8% Ji 0 1 2 3
图2轴得分与环境因子拟合曲线
Fig.2 Fi t ingcurveofaxisscoreandenvironmentalfactor
・603
・
相关系数■ 2
■-3
图3达里诺尔湖站位及环境因子聚类结果
Fig3 Clusteringresultsofstationlocationand
environmentalfactorsinDalinuoerLake
由图4可见：DOC 、TP 的空间分布较相似，水
质自西部至东部逐渐变好；DTP 、氨氮、TN 的空间 分布较相似，在西北部岀现个别高值点，总体看来水
质依然由西部至东部逐渐变好；湖中心污染物浓度 总体低于湖岸边#
达里诺尔湖营养盐浓度具有显著的空间差异
性#由表2可见：组1的氨氮和TN 较高，分别为
(4.93 + 0.26),(5.22 + 0.72) mg/L ；组 2 的 TP 、 DTP 和 DOC 较高，分别为(0.60士0.02)、(0.58士 0.02)、(96.26士0.90) mg/L ；组 3 的氨氮、TN 和 TP
最低，分别为(3.48士0.08)、(3.81士0.08)、(0.52 士
0.02) mg/L #由此可见，达里诺尔湖的氮污染主要
集中于西岸，磷污染主要分布在西南岸，湖中心区域 氮、磷污染状况较轻#
2.4 主要污染物来源分析
通过现场调研，达里诺尔湖有4条入湖支流，分
别为贡格尔河、亮子河、沙里河和耗来河#其中，贡 格尔河入河口位于湖区东北部，水质较好，其入河水
量占4条河流总补给量的75%)18*，这可能是导致湖
区东北侧水质好于南侧的原因#
湖区南侧氮磷浓度较高，这可能有以下原因:
(1) 入湖支流#湖区东南侧有亮子河及耗来河2条
入湖支流，入湖支流的汇入会导致湖区污染物增加#
(2) 鸟类粪便#南岸为鸟类的栖息地，鸟类粪便会直
接或间接流入湖体# $)人类活动#南岸近些年已
被开发成旅游区9月为旅游旺季，人流量的增加也
•组1站点
♦组2站点■组3站点DOC/(mg • L'1)
•组1站点
♦组2站点
■组3站点TP/fmg-L-1)
•组1站点
♦组2站点
■组3站点DTP/(mg • L -1)
(①氨氮
(a) DOC
•组1站点
♦组2站点
■组3站点 氨氮/(mg • L -1)
^■5.30
•组1站点 ♦组2站点■组3站点TN/(mg - L -1)^■6.10
图4达里诺尔湖水质中DOC 、T4、DT4、氨氮、TN 污染分布
Fig.4 Water pollution distribution of DOC ,TP ,DTP ,ammonia nitrogen,TN in Dalinuoer Lake
表2主要环境要素空间差异性J
Table 2 Spatial difference of major environmental variables
mg/L
注：1氨氮、TN 、TP 组间不存在差异性3〉0.05)DTP 和DOC 组间呈显著差异性3<0.05)。
・604・
分组
氨氮
TN TP DTP DOC 组1493士026522士072054士006046士0018928士154组2357士009387士011060士002058士0029626士090组3
348士008
381士008
052士002
049士001
9290士
057
会导致污染物增多，且湖区东南岸临近达里诺尔湖周围最大的居民生活区(达日罕乌拉苏木)，生活源会导致氮磷排放量的增加。南岸为沙地，污染物容易随地表水流入湖区，这可能是湖区南侧水质较差的原因#
因此，加强达里诺尔湖周围的生态治理，恢复植被及湿地，合理控制达里诺尔湖的经营与开发，在居民生活区配备管网及污水处理设施，减少人类活动对湖区的影响，是保护达里诺尔湖水环境、促进达里诺尔国家级自然保护区可持续发展的有效措施#
3结论
(1)根据水质评价结果，达里诺尔湖水质较差，17个采样点均为GB3838—2002中劣(类水质，COD、氨氮、TN、TP超标率为100%，且分别超过I 类水质标准的7.99、23.47、3890、53.00倍。
(2)根据PCA结果，水质污染的主要驱动因子为氨氮、TN、TP、DTP、DOC，营养盐是达里诺尔湖流域主要的污染指标(累计解释率为62.220%%
(3)根据空间插值结果，达里诺尔湖水质由西部至东部逐渐变好，湖中心污染物浓度总体低于湖岸边，氮污染主要集中于西岸，磷污染主要分布在西南岸，湖中心区域氮、磷污染状况较轻#
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