拉萨河是雅鲁藏布江的主要支流，流经西藏自治区首府拉萨市，是拉萨河流域主要的生活饮用、农业灌溉、工业用水、生态用水水源^{[1, 2]}。拉萨河流域特殊的地理位置和环境造就了流域各高寒湿地在西藏生态平衡、生态建设和经济社会建设发展中的作用显得更加举足轻重。保护西藏碧水蓝天、构建西藏高原国家生态安全屏障和对拉萨河流域环境保护的重视使得对拉萨河流域水体水质进行监测和保护势在必行，对从源头上控制该流域内水质质量具有意义。近年来，对拉萨河流域高寒湿地的研究主要集中在水质净化功能研究^[3]，水体铅、锌含量的初步研究^{[4, 5]}，湿地鱼类现状与保护^[6]以及湿地大型土壤动物的研究等方面^[7]，而对该流域内各高寒湿地水质的全面调查监测和评价却罕见报道。

水质分析中常涉及多个指标和多个监测点，如何客观综合地评价水质质量至关重要。目前常用的评价方法有综合污染指数法、简单指数法、主成分分析法和聚类分析法^[8]。而影响水环境质量的因素往往很多，采用单因子评价很难取得满意的结果，必须同时考虑多方面的因素^[9]。水环境质量评价问题就是一个多维的复杂系统，采用单一的评价方式往往得出的结果与客观环境不等，评价时常会存在一定的片面性。本研究选择拉萨河流域内察巴朗湿地、雅让湿地、塘嘎郭湿地和江夏湿地为研究对象，对各高寒湿地水质进行多指标全方位监测，并将系统聚类分析与综合污染指数法相结合，应用于该流域湿地水质分析与评价，以期对拉萨河流域高寒湿地水环境治理、指导区域发展和决策提供依据。 1 材料与方法 1.1 拉萨河流域概况

拉萨河发源于念青唐古拉山脉南麓的澎错东南约15 km 的澎错孔玛朵山峰下，峰顶海拔5 571 m。拉萨河流域介于北纬29°20′~31°15′和东经90°05′~93°20′之间，流域东西长约300 km，南北宽近200 km，流域面积32 588 km²，约占雅鲁藏布江流域面积的13.6%^{[10, 11]}。拉萨河流域从源头澎错孔玛沟开始流经嘉黎县、那曲县、当雄县、墨竹工卡县、林周县、达孜县、拉萨市城关区、堆龙德庆县和曲水县，最后在曲水县汇入雅鲁藏布江；流域人口大约有60 万；流域内矿产资源丰富，主要有铅、锌、水晶、铜、盐、砂硼、煤、锑、金、银、石灰石、铁等矿产资源；野生动植物资源丰富，主要有黑颈鹤、鹿、獐子、藏雪鸡、黄羊、虫草、贝母、红景天、人参果等；流域农作物主要有青稞、小麦、豆类、油菜；流域内主要饲养牦牛、黄牛、犏牛、绵羊、山羊、马、驴、猪、家禽等；流域工业主要以小型粮油加工、发电业、建筑业、采矿业为主，民族手工业发达^[12]。

本研究选择了以拉萨为中心的拉萨河流域上段的林周县和下段曲水县境内的高寒湿地为研究对象。两县均属高原温带半干旱季风气候。林周县平均海拔3 860 m，地势平坦，谷地开阔，气候温和，水量充沛，年平均气温5.8 ℃，为半农半牧区，是拉萨市的主要粮食生产基地。曲水县年平均气温7.18 ℃，最高气温29.4 ℃，年平均降水量441.9 mm，雨季主要集中在夏秋两季，全年无霜期平均231 d，日温差较大，日照时间长，辐射强，年日照时数近3 000 h。 1.2 采样方法及分析指标

本次试验中所涉及的湿地，都分别以拉萨河为主干而分布于其上游和下游。江夏湿地和雅让湿地位于拉萨河的上游，察巴朗湿地和塘嘎郭湿地则位于拉萨河的下游。按《湿地生态系统观测方法》、《水样采样方案设计技术规定》（GB 12997—1991）及《水质监测规范》中的规定进行^{[13, 14]}，于2010年7月对拉萨河及其流域4 处典型湿地的17个点进行水样采集，每个点取样4×500 mL，具体取样点如下：（1）察巴朗湿地取样点：进水口（水渠），养鱼塘，养鱼塘对面，出水口；（2）雅让湿地取样点：进水口（闸口处），坏水闸口下30 m，坏水闸口下30 m对面，出水口（水渠）；（3）江夏湿地取样点：进水口（水渠），塘颈处，直道水沟处，出水口（水渠）；（4）塘嘎郭湿地取样点：进水口（水渠），塘水（静止），中间水渠流动水，大水塘水，出水口。

监测指标有：pH 值、总 N、总磷、锌、锰、铜、铁、Cl^-、SO₄^2-、总硬度、COD。水样测定方法：氨氮、硝态氮采用半微量开氏法（GB 11891—1989）；总磷采用酸溶-钼锑抗比色法（GB 11893—1989）；铜、锌、锰、铁、总硬度采用火焰原子吸收法（GB/T 7475—1987、GB/T11911—1989）；Cl^-采用氯离子选择电极法；SO₄^2-采用硫酸钡比浊法；COD 采用重铬酸钾法测定。 1.3 评价指标与方法

研究以拉萨河流域4 个高寒湿地水质调查的11项参数作为水环境质量评价因子，以《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）为主要评价标准，将察巴朗湿地、雅让湿地、塘嘎郭湿地、江夏湿地及拉萨河各监测断面的水质指标监测数据进行系统聚类及污染指数评价。 1.3.1 数据标准化

由于观测数据量纲不同，且数据大小相差大，需要对原始数据按公式（1）进行标准化处理。

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为了客观地将污染状况相近的指标归为一类，研究以水质指标为样本、监测断面为变量进行聚类。对经过标准化的数据X 矩阵，选择了具有较强分辨能力的卡方距离计算，见式（2）。

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水质指标样本n=11，i，j=1，2，…，11；监测断面变量X=4，k=1，2，3，4。X_ik、X_jk表示不同水质指标在各监测断面的污染指数。 1.3.3 水质污染指数分析方法

根据水质指标监测数据标准化值，计算水质污染指数，计算见式（4）。

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根据《水和废水监测分析方法》中的水质分析方法对水样进行了水质分析，得到各湿地不同采样点的综合平均水体营养元素（N、P）含量、重金属离子（Cu、Zn、Mn、Fe）含量及其硬度的测定结果^[10]，再将测定结果与主要适用于源头水和国家自然保护区《地面水环境标准》（GB 3838—2002）的玉类水质标准进行比较，结果见表 1。

表 1 拉萨河流域各湿地水质监测结果（mg·L^-1） Table 1 The water quality monitoring results in the wetlands of Lhasa River basin（mg·L^-1）

表选项

与《地面水环境标准》（GB 3838—2002）的玉类水质标准进行比较，由表 1 中可以看出各个湿地的总N、Cu元素含量都超出了标准，总N 超标在158~280倍之间，Cu 元素超标在14~24 倍之间；总P、Zn 元素含量均小于国家标准；Mn 元素含量除了塘嘎郭湿地超标为3倍外，其他均小于国家标准；Fe 元素含量除了塘嘎郭湿地超标7 倍外，其他均小于标准。 2.2 水质指标系统聚类分析

根据各湿地水质指标标准化值和式（2）、式（3）将各指标间的距离进行并类，用最短距离法直到并为一类为止。最后得到各高寒湿地水质指标间聚类分类图 1~图 5。

图 1 雅让湿地水质指标聚类图 Figure 1 The cluster picture of water-quality index of Yangrang wetland

图选项

图 2 江夏湿地水质指标聚类图 Figure 2 The cluster picture of water-quality index of Jiangxia wetland

图选项

图 3 察巴朗湿地水质指标聚类图 Figure 3 The cluster picture of water-quality index of Chabalang wetland

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图 4 塘嘎郭湿地水质指标聚类图 Figure 4 The cluster picture of water-quality index of Tanggaguo wetland

图选项

图 5 拉萨河水质指标聚类图 Figure 5 The cluster picture of water-quality index of Lhasa River

图选项

依据各样本距离由小到大的次序，除了塘嘎郭湿地，4 个重金属Zn、Mn、Cu、Fe 在各个湿地中的污染程度接近并为一类，在塘嘎郭湿地Fe 和COD、总N、总硬度污染程度接近，而和其他3 个重金属未并为一类；拉萨河总N 的污染程度和pH 值以及Mn、氯化物接近，并为一类，在雅让湿地各指标中，pH 值和硫酸盐各自单独成类，而总硬度、氯化物和总N 的污染程度接近并为一类；在江夏湿地各指标中，总N 和COD污染程度接近，pH值和氯化物、总硬度并为一类，硫酸盐单独成类；在察巴朗湿地各指标中，硫酸盐单独成类，总N 和总硬度、pH 值、氯化物距离最近；在塘嘎郭湿地各指标中，氯化物和硫酸盐污染程度接近，pH 值单独成类；在拉萨河各指标中，COD 值和总硬度污染程度接近，硫酸盐并为一类。 2.3 水质污染指数分析

通过聚类分析，水质指标中污染水平接近的聚为一类，但不能区分影响水质优劣的主要因子和次要因子，而水质污染指数分析能进一步说明系统聚类分析的效果和区分每个污染因子对污染的贡献度。

据式（4）计算各湿地的污染指数，并依据P_i将各湿地水质指标进行分类，见表 2。

表 2 拉萨河流域各高寒湿地水质P_i值及其分类 Table 2 P_i and its classification of alpine wetlands in Lhasa River basin

表选项

在系统聚类分析中，总P和各重金属的污染程度接近，距离较近，被并为一类，但是否为主要污染物还需污染指数值进一步说明。采用系统聚类分析对拉萨河流域各高寒湿地水质指标相近污染程度的分类效果较好，但不能对水质指标的影响程度进行排序，需要结合综合污染指数进一步分析和评判。由表 2可以看出，综合污染指数对各湿地水质指标的综合分析进一步表明，总N、总P、Cu、pH 值对水体污染的贡献最大，是水体综合污染的主要影响因子，而整个流域内各湿地水质硬度较低、盐化程度也较低。 3 讨论

高原湿地是万水之源，在防治全球水危机方面发挥着关键作用，而且还涉及全流域的生态环境问题^[15]。由于自然和人为因素的综合作用，青藏高原湿地退化现象也日趋显著。前人的研究发现，西藏沼泽已经疏干，变成泥炭裸地；湖泊湿地也呈现出矿化度高，湖水退缩，地表出现盐霜现象^[16]。高寒湿地土壤也出现了盐渍化现象^[17]。但在本研究中，拉萨河流域各高寒湿地的可溶性盐类污染较轻，水体总硬度较低，说明该流域水质不会造成湿地土壤盐渍化。

拉萨河流域各湿地水质总N、总P、pH 值、Cu、Fe污染较严重，说明该流域内各湿地水体自净功能已经受到了一定程度的影响，水环境容量受到了破坏。其中N、P 超标可能会造成水体富营养化，但是具体各个湿地的N、P 含量是否能够造成水体富营养化还需进一步量化评判^[18]。近年来，由于拉萨市城市规模的不断扩大，城市人口的急剧增加，城市生活污水还有不经处理直接排入的现象发生，致使拉萨河水体有机污染程度较高。而拉萨河作为该流域内各个湿地的主要水源，故对其他湿地水质也产生了不利的影响。同时，分别看来，察巴朗湿地已被人多年承包进行鱼类的养殖，在鱼类的养殖过程中人为在其中投入大量饲料，使其N 的含量偏高；雅让湿地中水的主要来源为上游的卡孜水库，卡孜水库也多以鱼类养殖和蓄水为主，因此也较其他湿地氮元素含量高；塘嘎郭湿地中氮元素含量相对较少是因为该湿地属于季节性草甸湿地，湿地植物较为丰富，植物消耗大量营养元素，最后被用于牧草喂养家畜，营养元素循环得不到补充；江夏湿地四周为农田，农田肥水流入湿地，含氮化肥导致湿地氮元素含量增加。

各个湿地的重金属（Cu、Fe）污染也较重，这与其周边地质环境有关。近年来在拉萨市曲水县和墨竹工卡县先后发现了不少矿产，这其中不乏有铜矿和铁矿。而在各个湿地中，塘嘎郭湿地的重金属污染表现尤其明显，其原因是周围山体矿质元素含量丰富，其水源为山泉水，而不是拉萨河水，一方面山泉水中自身含带有大量的矿质元素，并且塘嘎郭湿地的地势低洼，雨水冲刷山体将矿质元素长期汇聚在该湿地中。

通过上述因子的超标原因分析，可以看出既有自然因素也有人为因素。但必须明确的是，湿地的排水和自净能力有限，一旦污染将很难恢复。至于湿地环境固有的一些因素造成的某些因子（如Cu、Fe 等）的超标，这正是该流域内湿地保护的独特性所在。正是由于拉萨河流域湿地生态系统独特的水环境，才孕育了高原独特的湿地植被类型，进而决定了其独特的动物群落与类型^[19]。 4 结论

通过系统聚类分析和综合污染指数的分类评判，拉萨河流域内各个高寒湿地水体受总N、总P、pH值、Cu、Fe 等因子污染较重，拉萨河水体有机污染较重，其余各个湿地有水体富营养化的趋势，同时流域内湿地独特的自然因素造成该流域内重金属污染偏高。针对这一现状，采取相应的调控措施如减少生活污水的排放并加强污水管理治理，加强流域内及周边矿产资源管理和开发，对于该流域内野生动物以及湿地生态系统的恢复和保护是十分必要的。