孫 悅，李再興，張藝冉，周石磊，戰(zhàn) 江，王 函，尹 璐，郭朋朋

(河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北省污染防治生物技術(shù)實驗室，石家莊 050018)

白洋淀位于雄安新區(qū)的核心位置，在攔蓄洪水、航運漁業(yè)和調(diào)節(jié)氣候等方面意義重大，為雄安新區(qū)的建設(shè)提供了重要的生態(tài)保障. 目前，針對白洋淀的研究主要集中在淀區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評價、動植物群落與水體富營養(yǎng)化關(guān)系調(diào)查及沉積物氮素分布與釋放通量研究等方面，例如Xu等[1]根據(jù)白洋淀水域生態(tài)健康狀況的典型特征，應(yīng)用熱力學(xué)指標體系的生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法對白洋淀生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進行評價，確定了研究水域的健康狀況，針對人類干擾較多的水域提出了相應(yīng)的措施；李華等[2]構(gòu)建了白洋淀底棲-浮游耦合食物網(wǎng)的概念模型，探究富營養(yǎng)化對底棲、浮游食物網(wǎng)的影響，結(jié)果表明浮游植物與總氮(TN)濃度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，而底棲藻類和大型沉水植物與TN、總磷(TP)濃度呈顯著負相關(guān)關(guān)系；Zhu等[3]采集了34個沉積物樣本，應(yīng)用一維孔隙水?dāng)U散模型計算氨氮釋放通量，結(jié)果表明氨氮在沉積物中釋放的可能性較大，對于白洋淀底棲生物的影響比其他形式的氮更為顯著.

為了更好地保護白洋淀水生態(tài)系統(tǒng)，需要對白洋淀水體水質(zhì)特征及污染狀況進行全面系統(tǒng)的分析和評價. 而現(xiàn)有研究針對白洋淀水質(zhì)的研究和評價，大多以單一或部分淀區(qū)為對象、評價方法單一且采樣時間大多集中在春、夏、秋季節(jié). 例如，Zhao等[4]雖然研究了白洋淀8個采樣點十年內(nèi)水質(zhì)變化，但僅采用了綜合污染指數(shù)法對理化指標進行處理分析，得出TN、TP是影響白洋淀富營養(yǎng)化的主要污染物；王瑜等[5]應(yīng)用修正的卡爾森營養(yǎng)指數(shù)和優(yōu)勢種評價法對棗林莊、端村春、夏季水質(zhì)進行分析，結(jié)果顯示兩個淀區(qū)的水體處于中度富營養(yǎng)狀態(tài)；Qi等[6]利用綜合污染指數(shù)對府河水質(zhì)進行評價，結(jié)果顯示府河內(nèi)TN、TP綜合污染指數(shù)較高，說明控制府河水質(zhì)是緩解白洋淀富營養(yǎng)化程度的關(guān)鍵. 冰封期作為雄安新區(qū)-白洋淀水質(zhì)變化的一個重要時期，一方面冬季水草死亡腐爛釋放N、P等污染物且溫度降低冰體中污染物向下覆水遷移，導(dǎo)致區(qū)域水體污染物濃度升高；另一方面冰層通過隔絕大氣與水面的氧傳遞，導(dǎo)致水體溶解氧濃度下降，沉積物在厭氧條件下釋放大量內(nèi)源污染物，導(dǎo)致水質(zhì)污染嚴重. 然而，目前關(guān)于白洋淀冰封期水體水質(zhì)特征及污染狀況的研究卻鮮有報道. 因此，全面分析白洋淀冰封期水體水質(zhì)，并應(yīng)用科學(xué)的評價方法明確水體水質(zhì)狀況變得十分必要，不僅可以填補冬季冰封期水體水質(zhì)數(shù)據(jù)、健全白洋淀水質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；而且還為分析該時期水質(zhì)演變的微生物作用機制以及定向精準治理白洋淀奠定堅實的基礎(chǔ).

目前，常用的水質(zhì)評價方法主要有單因子評價法[7-9]、綜合污染指數(shù)法[7,10]、主成分分析法[11-12]、模糊綜合評價法[13]、水質(zhì)指數(shù)法[14]等，這些評價方法各有優(yōu)缺點，側(cè)重點也不同. 為明確各淀區(qū)冰封期水質(zhì)特征，根據(jù)白洋淀整體淀區(qū)的承載功能，將整個淀區(qū)分為五大功能區(qū)即原始區(qū)、旅游區(qū)、生活區(qū)、養(yǎng)殖區(qū)和入淀區(qū)，并在5個特征區(qū)域內(nèi)設(shè)置25個代表性采樣點，研究各個淀區(qū)的水體水質(zhì)特征；并綜合單因子評價法、綜合污染指數(shù)法以及主成分分析法對該時期水體進行分析，旨在明確冰封期淀區(qū)水污染狀況.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

白洋淀位于河北省中部，總面積達366 km2，流域面積為31200 km2，作為華北平原最大的淡水湖泊，對維護華北地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)平衡、調(diào)節(jié)華北平原乃至京津地區(qū)氣候、補充地下水源、調(diào)蓄洪水以及保護生物物種多樣性等方面發(fā)揮重要作用[4,15]. 淀內(nèi)主要由大小不等的143個淀泊和3700多條溝壕組成，形成了“淀中有村，村中有淀”的獨特景象[16]，隨著雄安新區(qū)的設(shè)立，白洋淀作為新區(qū)最重要的水域之一，其內(nèi)部規(guī)劃和水環(huán)境狀況更是受到各界的關(guān)注.

1.2 研究區(qū)劃分及采樣點設(shè)置

通過現(xiàn)場調(diào)查及前人研究[17-20]，根據(jù)各淀區(qū)的承載功能將白洋淀分為原始區(qū)、旅游區(qū)、生活區(qū)、養(yǎng)殖區(qū)、入淀區(qū)5個特征區(qū)域，每個功能區(qū)均有其各自的特征(表1)，原始區(qū)包括藻苲淀1#(S1)、藻苲淀2#(S2)、藻苲淀3#(S3)3個采樣點；旅游區(qū)包括燒車淀(S4)、鴛鴦島-旅游區(qū)(S5)、文化苑西門(S6)3個采樣點；生活區(qū)包括棗林莊(S7)、平陽淀(S8)、小麥淀(S9)、北田莊西淀(S10)、澇王淀(S11)、采蒲臺(S12)、范峪淀(S13)7個采樣點；養(yǎng)殖區(qū)包括前塘(S14)、后塘(S15)、端村1#(S16)、端村2#(S17)、泛魚淀(S18)、鰣鮜淀(S19)5個采樣點；入淀區(qū)包括白溝引河(S20)、瀑河藻苲淀入淀口(S21)、萍河藻苲淀入淀口(S22)、唐河端村入淀口(S23)、南劉莊府河入淀口(S24)、潴籠河入淀口(S25)6個采樣點. 每個區(qū)域的采樣點位置見圖1，于2019年1月對25個采樣點的表層水樣進行采集，由于北方冬季氣溫較低，河水凍結(jié)，現(xiàn)場鑿冰利用采水器進行各采樣點表層水樣的采集，利用DS5水質(zhì)分析儀現(xiàn)場測定溫度、電導(dǎo)率等基本指標.

表1 白洋淀冰封期5大功能區(qū)特征

圖1 白洋淀采樣點示意

1.3 測定方法

1.4 數(shù)據(jù)處理與評價方法

將所得實驗數(shù)據(jù)利用Excel 2016進行處理，Origin 2018軟件進行圖形的繪制與分析，SPASS 22.0進行主成分中成分得分系數(shù)矩陣的數(shù)值分析.

本文選用單因子評價法、綜合污染指數(shù)(K)法、主成分分析法進行水質(zhì)評價，單因子評價法是最基本的水質(zhì)評價方法，通過將某一指標作為分析變量，可以簡單直觀的對25個采樣點的水質(zhì)進行定量分析；綜合污染指數(shù)(K)法通過較簡單的數(shù)值分析可以對比不同河段水體的水質(zhì)污染程度；主成分分析法較為復(fù)雜，但是能夠?qū)?個淀區(qū)的整體情況進行定性分析，3種評價方法相結(jié)合可以客觀準確的對白洋淀冰封期水質(zhì)進行評價.

1.4.1 單因子評價法 單因子評價法采用一票否決原則，將各評價指標的檢測濃度與評價標準進行對比，將最差指標的水質(zhì)類別作為評價結(jié)果進行后續(xù)分析. 在所有參評水質(zhì)指標中，如有一項指標超標，則所屬水域不符合相應(yīng)的水質(zhì)標準[22].

1.4.2 綜合污染指數(shù)法 綜合污染指數(shù)(K)法是我國第一個綜合表示水質(zhì)污染情況及綜合評價水污染的方法，它用一種簡單的，可以進行統(tǒng)計的數(shù)值來評價水質(zhì)污染情況. 在空間上可以對比不同河段水體的水質(zhì)污染程度，便于分級分類；在時間上可以表示一個河段，一個地區(qū)水質(zhì)污染的總的變化趨勢，其表達式是[23]：

K=∑Ci·Ck/Coi

(1)

式中，Ci指各類污染物的實測濃度(mg/L)；Coi指各類污染物評價標準值；Ck指地表水各類污染物的統(tǒng)一標準值，此值為0.1. 綜合污染指數(shù)法評價分級標準包括6個標準：K≤0.1的水體屬于一般或未受污染水體、0.15.0時屬于嚴重污染水體.

1.4.3 主成分分析法 主成分分析法實際是利用降維的思想，通過全面分析各項指標所攜帶的信息，篩選出比原始指標少，但能解釋大部分資料的綜合性指標[11,24].

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)因子特征

2.1.1 理化和營養(yǎng)鹽指標 圖2顯示了白洋淀冰封期各采樣點的基本水質(zhì)指標情況，白洋淀冰封期各采樣點的水溫在1.76～5.84℃間，各淀區(qū)水體間溫差波動較?。挥蓤D2b可知，DO濃度在各個采樣點之間相差較大，其中原始區(qū)的S2采樣點DO濃度為9.82 mg/L，高于地表水質(zhì)量標準Ⅰ類限值(7.5 mg/L)，可能是原始區(qū)靠近入淀區(qū)河流，冬季入淀區(qū)河流流動頻繁，水體中DO濃度較多，導(dǎo)致匯入S2中的DO濃度較高；位于生活區(qū)的S8采樣點DO濃度最低，為0.53 mg/L，可能是冰封期河流結(jié)冰，一方面水體流動緩慢，另一方面冰面阻隔了大氣與水體中氧的傳質(zhì)，使得淀區(qū)中DO濃度降低. 氨氮濃度范圍為0.09～0.74 mg/L，水中氨氮的來源主要為生活污水中含氮有機物受微生物作用的分解產(chǎn)物，其中S20白溝引河采樣點氨氮濃度最高，為0.74 mg/L，S20位于入淀區(qū)的位置，一方面楊靜等[25]通過對白洋淀流域養(yǎng)分流失研究發(fā)現(xiàn)隨著白洋淀周邊城市化進程的加快，會導(dǎo)致河流受到的污染更為嚴重，白溝引河周邊分布較多居民，隨著冰封期水面結(jié)冰，水體中匯入的生活垃圾等外源污染物擴散緩慢，逐漸沉降至下覆水中，造成所在區(qū)域水體中氨氮濃度較高；其次該采樣點隨著時間的積累沉積了大量水生植物的腐敗物，導(dǎo)致內(nèi)源污染物大量釋放；再次是上游入淀區(qū)河流的氨氮濃度較高，雖已進入冰封期，但該采樣點仍與上游河流進行水質(zhì)交流，導(dǎo)致水質(zhì)污染嚴重. 圖2d顯示各功能區(qū)的TN濃度變化波動較大，入淀區(qū)6個采樣點的TN濃度均較高，S24的TN濃度高達8.13 mg/L，污染最為嚴重，S24采樣點作為承接保定市廢水的河流，水質(zhì)呈現(xiàn)出中度富營養(yǎng)狀態(tài)，在不具備富營養(yǎng)化條件的冰封期，TN濃度依舊最高，一方面是冰體中污染物逐漸向下覆水遷移，另一方面可能是內(nèi)源釋放造成水質(zhì)污染嚴重，這也將導(dǎo)致融冰期含氮污染物擴散加快，水質(zhì)富營養(yǎng)化更加嚴重.

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研可知雖已進入冰封期，但6條入淀區(qū)河流仍與上游河流存在水質(zhì)流動，由于白洋淀地勢平緩，冰封期水體流動更加緩慢，因此外界河流匯入的污染物幾乎匯聚在各入淀區(qū)河流，從而導(dǎo)致冰封期的6條入淀區(qū)河流污染顯著；TP濃度變化范圍在0.04～1.62 mg/L之間，與TN濃度呈現(xiàn)出的結(jié)果類似. 通過現(xiàn)場調(diào)研及對冰封期各采樣點理化和營養(yǎng)鹽指標分析可知，白洋淀地勢平緩且冰封期各淀區(qū)水質(zhì)流動緩慢，從而導(dǎo)致外源污染物幾乎匯聚在各入淀區(qū)河流，入淀區(qū)高濃度的氮、磷濃度在融冰期隨著河水流動速度的加快，可能導(dǎo)致白洋淀大面積水域受到污染，因此應(yīng)加緊對入淀區(qū)河流的治理.

2.1.2 有機污染指標 高錳酸鹽指數(shù)常被作為地表水體受有機污染物和還原性無機物質(zhì)污染程度的綜合指標，圖2f顯示高錳酸鹽指數(shù)的變化范圍在4.74～8.76 mg/L之間，80%的采樣點高于6 mg/L(Ⅲ類水質(zhì)標準限值)，位于養(yǎng)殖區(qū)的S15采樣點高錳酸鹽指數(shù)值最高，為8.76 mg/L，可能是養(yǎng)殖區(qū)水域大面積發(fā)展魚蝦，歷史上剩余餌料堆積沉入底層[4, 26]，隨著冰封期的來臨，水體中DO濃度下降，導(dǎo)致沉積物中的污染物質(zhì)在厭氧的條件下釋放到上覆水中，使得冰封期水體污染嚴重.

圖2 白洋淀采樣點水質(zhì)基本指標

2.1.3 水質(zhì)特征分析 綜合圖2可知，白洋淀冰封期水體溫度波動較小，DO濃度顯示冰封期原始區(qū)和入淀區(qū)較高，入淀區(qū)NH3-N濃度較高，高錳酸鹽指數(shù)在各采樣點間相差較小，各采樣點的TN和TP濃度變化幅度較大且大多數(shù)采樣點的TN、TP濃度較高，超過了Ⅴ類水體的限值，這與陽小蘭等[27]得出的TN、TP是白洋淀的主要污染物的結(jié)論相一致. Liu等[28]通過研究白洋淀浮游植物的結(jié)構(gòu)變化與理化因子的關(guān)系發(fā)現(xiàn)白洋淀的理化因子指標呈季節(jié)性變化，氮、磷濃度在冬季呈升高趨勢，與本文對白洋淀冰封期水體氮、磷濃度呈較高趨勢的結(jié)果一致.

表2展示了白洋淀與新三湖(白洋淀、洱海、丹江口)；老三湖(太湖、巢湖、滇池)；北方湖泊(烏梁素海、呼倫湖、博斯騰湖)以及北歐湖泊(維納恩湖)的水質(zhì)狀況對比，根據(jù)數(shù)據(jù)逐一對比可知[29-37]，在新三湖中，白洋淀的TN、TP濃度波動最大且較高，洱海與丹江口水質(zhì)較好，而白洋淀則呈現(xiàn)出N、P污染嚴重；通過與老三湖的對比可知，除巢湖的TN濃度高于白洋淀外，太湖、滇池的TN濃度均低于白洋淀，TP濃度呈現(xiàn)出白洋淀最高的狀態(tài)；與北方的3條典型湖泊及北歐最大湖泊維納恩湖相比，博斯騰湖與維納恩湖的N、P濃度低于白洋淀，烏梁素海和呼倫湖的TN濃度高于白洋淀，但TP濃度白洋淀最高；若不加緊對水體中N、P污染物的治理，在融冰期隨著水體流動加快，污染物擴散速度增加，可能導(dǎo)致整個淀區(qū)水質(zhì)受到嚴重污染，通過與新三湖、老三湖、北方湖泊與北歐湖泊的對比可以發(fā)現(xiàn)，白洋淀的N、P污染更為明顯，水體富營養(yǎng)化的原因主要是N、P濃度超標[38]，白洋淀冰封期水質(zhì)中較高的N、P污染物，在融冰期隨著水體流動加快會大面積擴散污染淀區(qū)水質(zhì)，因此對水質(zhì)治理時，白洋淀的N、P污染物去除應(yīng)引起重視.

表2 白洋淀主要污染指標與其他湖泊比較

表3是保定市生態(tài)環(huán)境保護局公布的2017-2019年白洋淀四季的監(jiān)測點實測指標，根據(jù)監(jiān)測的王家寨、棗林莊、端村和鴣丁村4個點位反映，現(xiàn)有觀測的4個淀區(qū)水質(zhì)基本都處于Ⅳ類～Ⅴ類水質(zhì)間，但也出現(xiàn)了劣Ⅴ類水質(zhì)，整體上水質(zhì)處于較差的狀態(tài). 根據(jù)季節(jié)分析，同一監(jiān)測點不同季節(jié)的水質(zhì)狀況存在波動，原因可能是春、夏、秋季節(jié)水質(zhì)流動頻繁且人類活動干預(yù)較多，水質(zhì)中污染物擴散較快；而冬季結(jié)冰，沉積物在厭氧狀態(tài)釋放大量污染物，造成小范圍內(nèi)水質(zhì)污染，在融冰期，隨著水體的流動，污染物開始擴散，造成第二年水質(zhì)較差. 然而，環(huán)保局監(jiān)測數(shù)據(jù)僅為TP和有機物且監(jiān)測樣點較少未能全面分析整個白洋淀的特征. 尤其是，冬季冰封期近3年未進行采樣分析，對認識冰封期水體演變特征影響很大. 因此，本研究在白洋淀冰封期開展全方位的水體污染特征及水質(zhì)狀況分析，為以后各淀區(qū)水體的靶向治理提供依據(jù).

2.2 水質(zhì)評價

2.2.1 單因子評價 根據(jù)水質(zhì)基本指標分析可知白洋淀冰封期TN、TP超標嚴重，因此單因子評價法選擇TN、TP作為定類項目，表4是運用單因子評價結(jié)果對白洋淀冰封期水質(zhì)進行評價的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，TN、TP作為定類項目時，Ⅳ類水占比最高，均為40%. 并且水質(zhì)中出現(xiàn)了劣Ⅴ類，占到了25個采樣點的24%，入淀區(qū)河流占到了一半，可能是入淀區(qū)河流不僅要承擔(dān)白洋淀自身的內(nèi)源污染物，還要接納外界河流匯入的外源污染物，因此，入淀區(qū)河流水質(zhì)較差. 綜合看單因子評價結(jié)果顯示出白洋淀冰封期水質(zhì)呈現(xiàn)出較差的狀態(tài)且入淀區(qū)河流的水質(zhì)污染較嚴重，這與張鐵堅等[39]對于入淀區(qū)河流的研究結(jié)果相一致.

表3 白洋淀2017-2019年國控監(jiān)測指標

表4 白洋淀采樣點水質(zhì)單因子評價結(jié)果

根據(jù)以上分析結(jié)果，可以得出在用單因子評價方法對白洋淀水質(zhì)進行評價時，TN和TP是白洋淀冰封期水質(zhì)的限制因子且入淀區(qū)河流水質(zhì)最差.

2.2.2 綜合污染指數(shù)評價 對白洋淀冰封期25個采樣點的綜合污染指數(shù)進行計算，結(jié)果見圖3a，原始區(qū)、旅游區(qū)、生活區(qū)、養(yǎng)殖區(qū)、入淀區(qū)的綜合污染指數(shù)范圍分別是0.38～0.66、0.46～0.63、0.25～0.42、0.26～1.05、0.29～1.77，數(shù)據(jù)顯示16個采樣點的水質(zhì)級別呈輕度污染，5個采樣點水質(zhì)呈中度污染，S14、S20、S22、S24這4個采樣點的水質(zhì)到了重度污染級別. S14后塘采樣點是白洋淀的魚蝦養(yǎng)殖區(qū)，以前飼養(yǎng)方式都是將含有大量氮磷營養(yǎng)物的餌料投入水中，剩余的餌料則是直接沉入水中，雖然現(xiàn)在已經(jīng)禁止了這種投喂方法，但到了冬季冰封期，沉積物釋放大量內(nèi)源污染物，造成水體污染嚴重，這與王亞瓊等[40]對于白洋淀養(yǎng)殖區(qū)水體污染的研究結(jié)果一致；其余3個采樣點均屬于入淀區(qū)河流，S20、S22采樣點不僅承接自身水體，還接納上游河流水質(zhì)，水質(zhì)較差. S24南劉莊府河流經(jīng)保定市區(qū)，研究表明府河水質(zhì)主要是受保定市生產(chǎn)生活污水影響較大[41]，隨著保定市生活污水的排入，導(dǎo)致府河水質(zhì)受到嚴重污染，進而污染其他淀區(qū)河流水質(zhì)，對白洋淀整體水質(zhì)造成巨大威脅.

原始區(qū)、旅游區(qū)、生活區(qū)、養(yǎng)殖區(qū)、入淀區(qū)5個功能區(qū)的綜合污染指數(shù)平均值分別為0.52±0.02、0.57±0.01、0.32±0.01、0.52±0.08、0.85±0.13(圖3b)，表明入淀區(qū)河流的綜合污染指數(shù)平均值最大且方差最大，說明入淀區(qū)河流不僅水質(zhì)較差且內(nèi)部6條河流的綜合污染指數(shù)波動較大，白洋淀入淀區(qū)呈現(xiàn)出的水質(zhì)較差的原因與蠡河入湖區(qū)水質(zhì)類似[42]，作為與外界河流進行水質(zhì)流動的入淀區(qū)河流，匯入的外源污染物較多，超出水體自凈能力，造成自身河流水質(zhì)較差，進而對內(nèi)部河流水質(zhì)產(chǎn)生威脅；原始區(qū)、旅游區(qū)水質(zhì)次之；養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)較差，雖然現(xiàn)在禁止向水中投放餌料，但往年水體中殘留的餌料污染仍較為嚴重，根據(jù)現(xiàn)有文獻發(fā)現(xiàn)[43]，滇池水體中氮素濃度升高的一個主要原因是剩余飼料沉入水體釋放出大量含氮污染物，由此可知往年堆積的飼料對于水質(zhì)仍然是較大的威脅，需要重點關(guān)注，生活區(qū)的水質(zhì)最好，且內(nèi)部采樣點呈現(xiàn)出綜合污染指數(shù)值接近，均處于輕度污染水體.

圖3 白洋淀采樣點綜合污染指數(shù)

2.2.3 主成分分析評價 白洋淀冰封期25個采樣點的理化參數(shù)主成分分析見圖4a，不僅不同功能區(qū)的水質(zhì)存在一定差異，即使相同功能區(qū)水質(zhì)存在的差異也很明顯. 入淀區(qū)6個采樣點的水質(zhì)差異最為明顯，彼此間偏離較大，出現(xiàn)這種情況的原因可能是每條入淀區(qū)河流承接的上游水系不同，各項水質(zhì)因子濃度存在差異，因此水質(zhì)差異較為明顯；養(yǎng)殖區(qū)、原始區(qū)、旅游區(qū)3個功能區(qū)的水質(zhì)根據(jù)圖形顯示偏離較小，證明各功能區(qū)內(nèi)部水質(zhì)的影響因子偏差不大，生活區(qū)各采樣點間距離最小，證明內(nèi)部水質(zhì)差異不大. 與第一主成分高度相關(guān)的理化指標是TN，因子負載達到了0.44，與第二主成分高度相關(guān)的理化指標是TP，因子負載達到了0.55，通過這兩個數(shù)值也可以反映出白洋淀冰封期水質(zhì)主要受到了TN和TP的影響，較高的N、P值也將成為白洋淀水體富營養(yǎng)化的潛在風(fēng)險，這一結(jié)果與王亞瓊等[40]對于入淀區(qū)和養(yǎng)殖區(qū)水體受N、P影響較大的污染結(jié)果相一致.

根據(jù)成分得分系數(shù)矩陣等相關(guān)方程和公式得出25個采樣點的主成分綜合得分，見圖4b，即能定量描述各采樣點水質(zhì)的污染程度，綜合得分越高，水質(zhì)越差. 水質(zhì)較差的采樣點為S22和S24，水質(zhì)較好的采樣點為S8；S22和S24采樣點分別為瀑河藻苲淀入淀口和南劉莊府河入淀口，這2條入淀河流都屬于大清河南支河流，瀑河藻苲淀入淀口位于白洋淀的西部，為季節(jié)性泄洪河道，南劉莊府河入淀口是上游保定市排放生活污水、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水的排泄通道，受人類活動影響較頻繁，匯入的外源污染物較多，致使水質(zhì)較差. S8平陽淀位于整個淀區(qū)的東部，遠離入淀區(qū)河流的污染，淀區(qū)水體受到的污染較小，因此水質(zhì)較好.

圖4 白洋淀冰封期采樣點主成分分析

從5個功能分區(qū)分析，入淀區(qū)水質(zhì)最差，生活區(qū)的水質(zhì)較好. 通過數(shù)據(jù)分析可知，白洋淀各淀區(qū)水質(zhì)存在一定差異，一方面與水體在淀區(qū)的遷移流向有關(guān)，另一方面與淀區(qū)及淀區(qū)周邊的污染物排放有關(guān)，白洋淀是封閉性湖泊，淀區(qū)地勢起伏不大，淀區(qū)內(nèi)水體流動不明顯. 因此位于西部的入淀區(qū)河流在接納外源和內(nèi)源污染物時，自凈能力較弱，水質(zhì)相較其他功能區(qū)較差，位于中部和東部的生活區(qū)因遠離入淀區(qū)河流的污染以及政府對于白洋淀水體的治理，水質(zhì)相對較好.

通過3種評價方法對于白洋淀冰封期水質(zhì)狀況的評價可知，雖然3種評價方法分析角度不同，但均表現(xiàn)出冰封期入淀區(qū)水質(zhì)最差，雖然處于冰封期，但依舊與外界河流存在水體流動，匯入其中的外源污染物可能較多. 入淀區(qū)作為承接白洋淀與外界水系的紐帶，其水質(zhì)對白洋淀水環(huán)境影響較大，因此在對白洋淀水質(zhì)進行治理時，入淀區(qū)水質(zhì)的治理應(yīng)給予重點關(guān)注，只有有效改善入淀區(qū)河流的水質(zhì)，才是凈化白洋淀水體的關(guān)鍵.

2.2.4 3種評價方法的對比 運用單因子評價法、綜合污染指數(shù)法、主成分分析法3種評價方法對白洋淀水質(zhì)進行評價. 單因子評價法簡單直觀，能夠?qū)Π籽蟮硭|(zhì)進行定性評價，利用數(shù)據(jù)判定各采樣點的水質(zhì)等級，得出TN、TP是白洋淀水質(zhì)的限制因子，但單因子評價法不能對同一等級的水質(zhì)斷面進行更詳細的優(yōu)劣排序. 綜合污染指數(shù)法和主成分分析計算相對復(fù)雜，能對水質(zhì)進行定量分析，對各采樣點的水質(zhì)情況進行優(yōu)劣排序，對5個功能區(qū)的水質(zhì)進行整體分析，通過這兩種方法的分析，25個采樣點中，S22和S24的水質(zhì)是最差的，S8平陽淀因遠離入淀區(qū)河流的影響，水質(zhì)較好. 按功能區(qū)分析，入淀區(qū)河流不僅要承載白洋淀自身水質(zhì)的污染源，還要承載外界河流匯入的污染物質(zhì)，因此水質(zhì)最差；養(yǎng)殖區(qū)、生活區(qū)和旅游區(qū)的水質(zhì)由于受到人類活動和淀區(qū)自身水生植物腐爛產(chǎn)生的污染物質(zhì)的影響，水質(zhì)次之；原始區(qū)因?qū)儆谖撮_發(fā)區(qū)域，人類活動干預(yù)較少，因此水質(zhì)較好.

3種評價方法中，雖然各有其優(yōu)缺點，但主成分分析法主要是根據(jù)方差累計貢獻率作為因子權(quán)重進行數(shù)據(jù)處理，對于數(shù)據(jù)的處理較復(fù)雜，但得出的結(jié)果相對客觀準確，與前2種方法相比，對于白洋淀冰封期水質(zhì)評價得出的結(jié)果參考價值更大. 運用這3種評價方法可以從不同角度評價白洋淀各淀區(qū)水質(zhì)的污染狀況，故運用多種評價方法能更客觀全面的反映白洋淀冰封期水質(zhì)狀況與污染特征.

3 結(jié)論

1)白洋淀冰封期水體溫度在1.76～5.84℃，溫差波動較?。桓鞯韰^(qū)水質(zhì)的DO濃度變化幅度較大，原始區(qū)內(nèi)DO濃度較高；入淀區(qū)河流的NH3-N濃度較高；25個采樣點中TN、TP濃度變化幅度較大且較高；25個采樣點的高錳酸鹽指數(shù)較為接近，但養(yǎng)殖區(qū)的高錳酸鹽指數(shù)較大.

2)單因子評價結(jié)果顯示，TN參與評價時，Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)占到了總采樣點的8%和24%；TP參與評價時，Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)占到了總采樣點的20%和24%，白洋淀冰封期水質(zhì)總體呈現(xiàn)出較差的狀態(tài).

3)綜合污染指數(shù)法顯示白洋淀冰封期各采樣斷面水質(zhì)的污染程度集中在輕度污染-重度污染間，生活區(qū)水質(zhì)最好，入淀區(qū)河流的水質(zhì)最差且每條河流受到的污染源相差較大，在對白洋淀水質(zhì)進行治理時，入淀區(qū)河流水質(zhì)將成為治理重點.

4)主成分分析結(jié)果顯示入淀區(qū)河流水質(zhì)差異性最為明顯，與綜合污染指數(shù)得出的結(jié)果一致，各功能區(qū)水質(zhì)主要受TN、TP兩個指標的影響較大，較高的N、P濃度可能會引起水體的富營養(yǎng)化，因此應(yīng)加緊對白洋淀水體中N、P污染物的去除.