第3卷第4期2021年4月
Vol.3No.4
Apr.2021环境生态学Environmental Ecology
西藏巴松措暖季水温与水质变化特征
罗珍，仁增拉姆，陈虎林，黄香*
（西藏大学理学院，西藏拉萨850000）
摘要：巴松措是藏东南面积最大的冰川堰塞湖，是温带半湿润高原深水型湖泊。2019年7月，对巴松措暖季垂直剖面水温分层的基本特征、水体理化性质与水温分层的响应关系进行了分析。结果表明，巴松措暖季垂直剖面水温分布具有明显的深水湖泊分层特征。其表层0.5m至水深20m处为变温层，水温在9.4〜13.9t；水深20~40m为温跃层，水温在6.9〜9.4平均强度为0.12t/m；水深40m以下为等温层，水温变幅在6.4〜6.8t，平均水温为6.5t。巴松措湖底水温在6t左右，与湖泊表层最大温差为7.5t。水体的pH、溶解氧和浊度呈现与水温近似相同的层次结构与分层现象，而总溶解盐、电导率和矿化度这三者在垂向变化上具有相同的变化趋势，且在温跃层下随水深的增加而升高。巴松措暖季水体的分层，特别是温跃层的存在导致了湖水各层次水体理化性质的差异。
关键词：深水湖泊；水温分层；理化参数；巴松措
中图分类号:X524文献标识码：A文章编号：2096-6830（2021）04-0037-06
Warm season water temperature and water quality characteristics of Basong Lake,Tibet.LUO Zhen,REN ZENG La-mu,CHEN Hu-lin,HUANG Xiang*(School of Sciences,Tibet University,Lhasa850000,China).Environmental Ecology,2021,3(4),37~42. Abstract:Basong Lakeis a largest glacier barrier lake in the southeastern Tibet.Characteristics of water temperature stratification in the vertical profile of the lake in warm season was studied in July2019.Corresponding relationship between water temperature and the water physio-chemical properties was also evaluated.The results showed that in the warm season the vertical profile water temperature distribution in the Basong Lake has obvious stratification characteristics as a deep-water lake.Under the lake surface layer,from0.5m to20m depth was a thermophere and, the water temperature was between9.4〜13.9t.From20~40m depth was thermocline and the temperature ranged from6.9t to9.4t,with an average strength of0.12t/m.Under the depth of40m,the water temperature slightly varied between6.4t to6.8t(average:6.5t).It was so called constant temperature layer.The bottom water temperature of the lake was about6t and the maximum temperature difference between the lake surface and the bottom was7.5t.The lake water pH,DO and turbidity presented a similar hierarchical structure and stratification
as the water temperature.In addition,TDS,EC and salinity of the lake water showed a same variation trend in vertical profile.Namely,the value of these three water quality parameters increased with a increasing water depth under the thermocline.The present of the themocline in the Basong Lake in warm season was the major controlling factor effecting the variations of studied physio-chemical parameters along the vertical profile of the lake.
Key words:Deep lake;water temperature stratification;physical and chemical parameters;Basong Lake
受季节变化的影响，深水湖泊（水深大于10m 的湖泊）易产生水温分层［T。深水湖泊上层湖体由于受到较强的来自太阳辐射能的交换，导致湖体上下层产生温差。暖季（即高温季节）太阳辐射作用较强，湖水透明度高，表层水体吸收大量太阳辐射导致水温升高，湖水密度较小；而深部湖水由于几乎不吸收太阳辐射，水温较低，湖水密度较高，湖水呈现出较强的稳定性，因此整个湖体出现水温分层［4,5］o水温是湖泊水环境变化的驱动因子，水的物理化学特性几乎都与水温相关［6,7］。通常将垂直剖面水温结构自上而下分为变温层、温跃层和等温层（均温层）囚。深水湖泊的温跃层内湖水理化性质垂直梯度较大，变温层和均温层内湖水理化性质比较均匀。这是由于温跃层的存在能有效阻碍上、下层水体的对流、紊动和分子交换，影响光和营养盐在湖泊水体中的分布，从而对水化学参数的垂直分布产生影响［9，10］o了解湖泊水温分层及其对水化学特性的影响是掌握湖泊环境特性的重要依据。
巴松措位于西藏林芝市工布江达县巴河上游的高深峡谷内，属于深水型湖泊。其湖面面积约
收稿日期：2021-03-10
基金项目：国家自然科学基金资助项目（21667027,31660620）资助。
作者简介：罗珍（1995-），女，西藏曲水人，硕士生，主要研究方向为高原环境监测与生态安全。
通讯作者；黄香,E-mail:xiang.huang02@hotmail 。
・38・环境生态学第4期
27km2，海拔约3490m；位于93°53^~94°01,E和29°59,~30°04,N，集水面积1209.5km2，补给系数为47.4［11］。巴松措整体呈狭长的条状，分为东、西两个湖盆。由于受到印度洋暖流影响，该区域形成了温带半湿润高原季风气候，相对于高原其他区域降雨丰沛，气候宜人，区域年降雨量为600〜700mm。湖区四周被常年积雪的雪山环绕，境内森林茂密，动植物种类繁多，植被以亚高山暗针叶林和硬叶常绿林为主［12，13］。湖泊主要靠湖区降水与冰川融水补给。
为了掌握巴松措暖季垂直剖面水温分层的特征、水体理化性质与水温分层之间的响应关系，本研究于2019年7月在巴松措湖上设置3个断面样点开展水体分层采样调查。以巴松措暖季水温分层期水体各现场理化参数与水温分层之间的关系为主要内容，探讨水温和水质参数的空间特征及其变化规律，揭示巴松措暖季水温分层时期的水环境特征。
1材料与方法
本文根据巴松措湖泊东一西向长带状延伸的整体形状，在湖上共设置3个垂向断面样点（图1），即湖区东部湖心A点、中部湖心B点及西部湖心C 点。A、B、C这3点的实测水深分别为108,93.5和
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注:△表示该样点以每隔1m测定水温。
图1巴松措采样点设置图
Fig・1Map of sampling sites of Basong Lake
根据湖泊调查技术规程，应自表层0.5m至底泥以上0.5m间的水域分层取样［14］，算出温度铅直梯度［15］，将温度铅直梯度M0.1C/m的连续区域设定为温跃层［16，17］。本文以湖泊中心部位B样点为例，测定了该样点每间隔1m（自表层以下0.5m 至93m，共计94个点）的相对水温（图2a）。根据B 点的温度铅直梯度变化情况，自上而下划分为变温层、温跃层和等温层。再根据分层情况分别采集A、B、C3个样点各层次的水样。由于变温层和温跃层水温变化较大，而深水层水温变化较小，因此本研究在变温层每间隔5m采集一个水样，温跃层每隔2m采集一个水样，等温层内则每隔10m采集一个水样。如此,
A、B、C3个样点分别采集22,21和22个水样。分层采样示意图如图2b所示（以B点为例）。水深小于40m的水样采用卡盖式采样器（WB-PM型有机玻璃定深采水器/有机玻璃分层采水器，北京普利特仪器有限公司）采集，水深大于40m的水样则使用深水采样器（QCC15型卡盖式深
图2巴松措垂直剖面水体温度与分层采样示意图
Fig・2Schematic diagram of vertical water temperature
对于采集到的水样，现场即时采用便携式仪器对其理化参数进行测定。其中，水温（T）、pH、
总溶
2021年罗珍等：西藏巴松措暖季水温与水质变化特征・39・
解盐（TDS）、电导率（EC）、矿化度（Sal.）的测定采用多参数测试笔（PCTestr35，新加坡Eutech，精度：水温0.1t,pH0.01,TDS0.01mg/L,EC0.01mg/L, Sal.0.01mg/L）完成；溶解氧（DO）、氧化还原电位（ROD）和浊度（Turb.）分别采用微电脑溶解氧-生化 需氧量测定仪（HI98193,HANNA，精度：0.01 mg/L）、数字化pH/ORP型（ECO10,HACH，精度：1mV/cm）分析仪和2100P ISO型浊度仪（2100P, HACH，精度：0.01NTU）完成测定。
2结果与讨论
2.1水温空间变化特征
湖泊水体热量分布的不同，会使湖泊水体产生分层现象。研究表明，一般深度超过7m的水库、湖泊出现温度分层现象，就可能形成温跃层［18］。温跃层的形成是由于上、下层水体的增温与冷却不一致。随着大气温度的升高，湖水表层温度升高，从而导致水体上、下层水温差距增大。温跃层导致湖水营养物质分布的不同，作用于水生生物的分布，再反过来作用于水体理化性质的差异。本研究于2019年7月（暖季）通过现场测定发现，巴松措垂向断面存在明显的水温分层现象（图2a），从图2a中可以看出，
表层0.5m至水深20m处为变温层，水温在9.4〜13.9t，并且随着水深的增加，水温降低；水深20〜40m为温跃层，厚度约为20m，温度变化平均强度为0.12t/m；水深40m以下则为恒温层，水温在6.4〜6.8t，平均水温为6.5t。表层水体与外界环境接触较其他水层多，易受风力、太阳光辐射的影响；等温层与外界环境相对隔离，受外界影响较小，随着水深增加，水温变化趋于平稳［19,20］。温带半湿润高原湖泊的特点使巴松措湖底水温在该时期恒定在6t左右［21］，高于高原亚寒带季风半干旱湖泊纳木错（4t左右）［16］，而低于云南温带高原湖泊抚仙湖底层10t左右的水温［2］。相对较高的温度会增强有机质的分解并使得上层水体沉降下来的固形物及浮游植物残体在深水层的氧化矿化程度加大，耗氧增多［22］。
2.2水体理化参数空间变化特征
巴松措具有pH较高的特点。A、B、C3个样点表层水体的pH在8.28〜8.58，且表层以下各个垂直剖面样点的pH不低于7.76（图3），整体呈弱碱性。B点的pH高于A和C点。整体上，水深0〜15 m范围内,pH随水深增加逐渐降低，水深15〜50m 范围内,pH变化活跃,50m以上除个别样点外，基本保持稳定。DO与Turb.在垂直剖面上具有“上高下底”的分布特征,C样点的DO整体上高于A和B 样点。变温层与温跃层内水体的TDS、EC和Sal.基
图3巴松措暖季水体现场理化参数变化趋势图
Fig・3Trends of various physicochemical parameters in
Basong Lake
100120140160180200
EC/(jlS・cm-i)
-40-环境生态学第4期
本恒定，在温跃层下方急剧升高，并趋于稳定。ROD 从表层至湖底呈现波动上升趋势，其中A、B样点的ROD相较于C点波动幅度较大,A点在30m水深处出现最大值，而B点在38m水深处出现最小值，在变温层变化较小，在温跃层内变化较大。
2.3巴松措暖季各理化参数的垂直结构分析
巴松措暖季水温分层时期,pH、DO与水温具有近似相同的层次结构与分层现象，相应速度基本达到同步，表明温跃层的存在导致pH和DO发生了跃变。这与云南高原深水湖泊阳宗海［23］，抚仙湖［2］等垂直结构相类似。水体中pH主要受控于CO2和HCO-浓度，而水体中CO2含量受水温、溶解离子和微生物等多种因素影响［24］O巴松措湖水透明度高，在暖季，表层水体受到充足光照，浮游植物主要分布
在表层与温跃层，生物量最大值出现在表层［l8］，光合作用相对较强，消耗水体中的CO2，打破了水体的碳酸平衡，导致表层pH高于等温层pH［25］o由于太阳光难以到达等温层，光合作用强度弱‘CO含量得到累积，所以该层内pH较小［26］。对于深水型淡水湖泊，水温垂直分层状况在很大程度上也影响着DO的垂直分布［27］。变温层内水生植物的光合作用激烈，且上层水体与大气直接接触，受风力扰动较大，因此，该层内DO变化波动明显；在温跃层内，DO垂直混合较均匀；等温层内，由于光线弱，且温跃层的存在阻碍了上下层水体的物质与能量交换，导致DO浓度在该水层区间内急剧下降，并达到最低值。
浊度在垂直剖面上具有与水温相似的变化趋势，并且在温跃层内达到最高值，这说明了温跃层限
表1制了水体上下物质的交换与传递，并在该层内得到了积累，这种现象也说明了浊度的纵向变化受到水体分层的影响［26］。
TDS、EC和Sal.三者在垂向变化上具有相同的变化趋势。这与西藏北部扎日南木措和当惹雍错垂直剖面EC的变化规律类似［28,29］。即在温跃层下随水深的增加，水体溶解性固体含量升高。巴松措湖变温层内水体交换强烈，混合较均匀，盐度较低，溶解氧较丰富；湖下层为永滞层，温度相对稳定，盐度也比湖上层高；介于两者之间的为温跃层，随着深度的增加，有溶解氧含量减少等特征［30］。
2.4理化参数对水温分层的响应分析
通过水温分层特点，本文对水温分层结构与各理化参数进行了Pearson相关性分析（表1〜2）。结果显示，变温层内水温与各理化参数之间均无相关性。而在温跃层内，水温与EC、TDS、Sal.呈现极显著负相关，且相关性p值均在0.01级别。除此以外，该层内，pH与DO也呈正相关，但与Turb.呈负相关；EC与TDS、Sal.呈显著正相关；ROD与EC、Sal.呈正相关。相关性分析结果说明，随着水深的增加，太阳光穿透能力下降，辐射强度随之衰弱，巴松措暖季水体温跃层内水温下降明显。且随着水深的增加，很大程度上控制了该水层内浮游植物的光合作用。相关性再次印证了由于温跃层的存在，抑制上下层水体的物质交换，影响了水体营养盐的相对位置0-刃。等温层的Pearson相关性分析结果表明，除了水深之外，水温与各理化参数之间均不具有显著相关关系。表明在等温层内随着水深的增加，水温对各理化参数的影响程度不大。
Table1Pearson correlation between the measured parameters in the Basong Lake thermocline
巴松措温跃层各理化参数Pearson相关性分析
水深水温pH EC TDS Sal.ROD DO Turb.水深/m1
水温/C-0.1871
pH-0.1440.0531
EC/(|JiS*cm-1)0.259-0.845…0.0251
TDS/(mg・L-1)0.261-0.842…0.03 1.000**1
Sal./(mg*L-1)0.263-0.812…0.0030.996**0.997**1
ROD/mV-0.144-0.1220.060.375*0.3520.377*1
DO/(mg-L-1)-0.124-0.3220.431*0.2470.2470.2130.0091
Turb./NTl-0.274-0.262-0.370*0.1360.1350.1430.3070.0131注：*在0.05级别（双尾），相关性显著；**在0.01级别（双尾），相关性显著。
2021 年罗珍等：西藏巴松措暖季水温与水质变化特征
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注：*在0. 05级别(双尾)，相关性显著；* *在0.01级别(双尾)，相关性显著。
表 2 巴松措等温层的 Pearson 相关性分析
Table 2
Pearson correlation analysis of hypolimnion in the Basong Lake
水深
水温pH
EC
TDS Sal.ROD DO Turb.
水深/m 1
水温/t
-0. 1021
pH
-0. 1490.0111EC/( |JiS*cm -1 )
0. 928 * *-0. 038-0. 121TDS/(mg ・L)0. 929 * *-0. 032-0. 1390. 992 * *1
Sal./( mg*L _1 )0.913* *
环境变化0.054-0. 1730. 986 * *
0. 991 * *1ROD/mV
0. 0030.252
-0. 328
-0. 052-0. 061-0. 003
1DO/(mg-L _1 )-0. 446*-0. 3690. 264-0.465*-0. 456*-0.513*-0. 329
1Turb./NTl
-0. 071
-0.04-0. 059
0.028
-
0. 011
0. 0330. 1720. 32
1
3结论
巴松措暖季垂直剖面水温分布具有明显的深水
湖泊分层特征，表层0.5 m 至水深20 m 处为变温 层，水温在9. 4〜13. 9 t，水体交换强烈，受外界环
境影响较大；水深20~40 m 为温跃层，水温在6. 9〜
9.4 t ，平均强度为0. 12 t/m ；水深40 m 以下为等
温层，水温变幅仅在6.4〜6.8 t ，平均水温为
6.5 t，温度相对稳定。湖泊表层与湖底水温的最
大温差为7. 5 t 。巴松措湖底水温在6 t 左右，高
于高原亚寒带季风半干旱湖泊。pH 、DO 和Turb.呈 现出与水温近似相同的层次结构与分层现象。
TDS 、EC 和Sal.三者在垂向变化上具有相同的变化 趋势，即在温跃层下随水深的增加而升高。在巴松
措变温层中，水温与水深及其他理化参数之间无相
关性。但在温跃层内，水温与TDS 、EC 及Sal.呈极
显著负相关。在等温层内，除了水深之外，水温与各 理化参数之间均不具有显著相关关系。说明巴松措
暖季水体的分层，特别是温跃层的存在导致了湖水
各层次水体理化性质的差异。参考文献
[1] 兰晨，陈敬安，曾艳，等.深水湖泊增氧理论与技术研究
进展[J].地球科学进展,2015,30(10):1172-1181.[2] 王琳杰，余辉，牛勇，等.抚仙湖夏季热分层时期水温及
水质分布特征[J].环境科学,2017,38(4):1384-1392.[3] 牛远，孔祥虹，余辉，等.抚仙湖夏季热分层时期浮游植
物空间分布特征[J].生态学杂志,2016,35(7):1865-
1871.[4] 王明达，侯居峙，类延斌.青藏高原不同类型湖泊温度
季节性变化及其分类[J].科学通报,2014,59(31)： 3095-3103.
[5] 王敏，姜利兵，部学军.基于EFDC 的砚瓦川水库水温
影响预测[J].环境生态学,2020,2(10) ：39-42.
[6] 王雅慧，李兰，卞俊杰.水库水温模拟研究综述[J].三
峡环境与生态,2012,34(3) ：29-36.
[7] 隋欣，杨志峰.龙羊峡水库蓄水对水温的净影响[J].水
土保持学报,2004(4):154-157.
[8] CHAPMAN P J,KAY P,MITCHELL G N,et al.Surface
water quality.In:Holden J ( ed.) Water resources:an inte grated approach[ M] .London:Routledge,2013.
[9] RYABOV A B,RUDOLF L,BLASIUS B.Vertical distribu
tion and composition of phytoplankton under the influence
of an upper mixed layer [J] .Journal of Theoretical Biolo- gy,2010,263(1)：120-133.
[10] WANG S,QIAN X,HAN B,et al.Effects of local climate
andhydrological conditions on the thermal regime of a res
ervoir at Tropic of Cancer, in southern China [ J] . Water
Research,2012,46(8) :2591-2604.
[11] 王苏民，窦鸿身.中国湖泊志[M].北京：科学出版社，
1998.
[12] 中国科学院青藏高原综合科学考察队.西藏自然地理
[M].北京：科学出版社,1982.
[13] 方梦洋，董帆，何建清.西藏巴松措国家森林公园大型
真菌物种多样性分析[J].中国食用菌,2018(2) ：7-10.[14] 中国科学院南京地理与湖泊研究所编.湖泊调查技术
规程[M].北京：科学出版社,2015.
[15] 康世昌.纳木错流域现代环境过程及其变化[M].北京：
气象局出版社,2010.
[16] 贺冉冉，罗潋葱，朱广伟，等.天目湖溶解氧变化特征及
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