沋河流域下游水化學特征分析

王曉艷，蔣纏文，劉 丹

(1.渭南師范學院 農商學院， 陜西 渭南 714099；2.陜西省河流濕地生態與環境重點實驗室，陜西 渭南 714099)

【現代應用技術研究】

沋河流域下游水化學特征分析

王曉艷1,2，蔣纏文1，2，劉 丹1,2

(1.渭南師范學院 農商學院， 陜西 渭南 714099；2.陜西省河流濕地生態與環境重點實驗室，陜西 渭南 714099)

水化學類型；離子濃度；巖石風化；TDS；沋河

河流作為天然的地表水，與周圍的自然和人文環境有著頻繁的交流，并受區域環境的影響。[1]一個地區的生產生活和經濟發展狀況均受水質優劣的影響，而水質通常可以通過對水化學特征的研究來鑒定和分析。[2]近年來，國內外學者通過對河流水化學特征的分析與研究，來判斷河流主要離子的地球化學來源與區域環境的關系。[3]沋河作為渭河的一條支流，是渭南市城市用水和工農業用水的主要水源，在經濟發展中的作用比較明顯。本文基于沋河流域下游沿線的5個樣點，結合前人多年相關分析經驗及該地區的地質地貌、巖石、土壤等狀況，對該河流流域下游的主要常規離子進行了系統的研究和分析，揭示出沋河流域下游的水化學組成特征、水化學類型和影響因素等，以期為該區域的地球化學研究、區域的水化學研究積累數據，也為沋河的合理開發與綜合治理提供可靠的數據資料。

1 研究區概況

1.1 地理位置

沋河流域位于陜西省渭南市，地理位置介于108°50′～110°38′E和34°13′～35°52′N之間，發源于秦嶺北麓，是渭河下游的一條支流。沋河有東西兩個源頭：東源的清水河(流經花園至史家村)和西源的稠水河(流經姜洞坡至史家村)，清、稠二水流至史家村合流成為沋河，在蔣家村一帶形成沋河水庫，水庫進庫站位于壩址上游3.5 km處，控制流域面積為179 km2，是渭河南山支流河上的一座中型水庫。該水庫所控制的流域面積為224 km2，灌溉面積為40.27 km2，有效灌溉面積為33.73 km2。沋河年平均徑流量為3.36×10-2km3。[4-6]

1.2 地形地貌、土壤、降水和氣候

該流域屬于華北地帶的陜甘寧盆緣區，南北隆起，中部屬于地塹構造。中部低、南北高、東西開闊。南北為石質山地，主要的巖石類型是花崗巖，其次是變質巖，主要礦物是白云石(CaMg[CO3]2)和方解石(CaCO3)，棕壤—褐土是其基本的土壤組成類型，加之有關中特有的農業土壤為塿土。[5]暖溫帶半濕潤半干旱季風氣候是該流域典型的氣候類型，四季分明，光照充足，年平均氣溫13.6 ℃；雨量適中，年降水量600 mm左右，春季氣候多變，夏季炎熱多雨，冬季干冷。根據厚子鎮的觀測資料，稠水河流域年平均降雨量917.8 mm，年最大降雨量1 151.8 mm，最小降雨量626.1 mm。全年降雨多集中在6～9月，占全年降雨的57.6%，以暴雨出現最多，且多集中在24小時內。[5]

2 采樣與分析

2.1 布點與采樣

沿河流經區域分別在花園村(HY)、河西村(HX)、雷家村(LJ)、河流入庫口(RKK)和河流出庫口(CKK)布點(見圖1和表1)。采樣之前，需用該流域的水流震蕩清洗塑料瓶3次，且要盡量在河水自然流動的狀態下進行，不可攪動河水，以免影響樣品的代表性。采樣時，要戴上一次性手套，用蒸餾水洗滌過的500 mL塑料瓶進行采集。樣品采集結束后，要按照要求貼上標簽，并進行密封保存。所有樣品從野外帶回來之后保存溫度為4℃左右。

圖1 沋河流域水系圖

采樣點海拔(m)經度(E)緯度(N)花園(HY)570109°33'18″34°20'43″河西(HX)410109°31'17″34°24'32″雷家村(LJ)390109°30'56″34°26'44″入庫口(RKK)440109°31'3″34°26'16″出庫口(CKK)400109°31'24″34°37'38″

2.2 樣品分析

Cl-用AgNO3滴定法測定，用鉻酸鉀溶液作為指示劑，根據公式Cl-%=CAgNO3×(V2-V1)×35.5/V，計算得到數值，其中V1、V2均為消耗AgNO3的體積。

圖2 沋河流域下游水化學的吉布斯分布模式

采樣點Cl-SO2-4NO-3HCO-3Ca2+Mg2+Na+K+花園(HY)9.237.207.7063.1319.183.117.231.43河西(HX)18.469.268.5391.6124.447.4111.320.80雷家村(LJ)14.568.237.7087.0821.816.7010.301.43入庫口(RKK)16.333.547.29109.3424.447.1813.371.64出庫口(CKK)14.917.616.8877.8719.185.7411.321.42

各采樣點的EC(電導率)和TDS(總可溶性固體)用型號為DDSJ-308A電導率儀檢測、pH 用型號為pHS-3C的pH計測得(見表3)。

2.3 主要儀器與試劑

主要儀器：WFX-200原子吸收分光光度計、DDSJ-308A電導率儀、pHS-3C的pH計及酸堿滴定管。

主要試劑：濃硝酸、AgNO3溶液、鉻酸鉀溶液、碳酸氫鈉溶液、濃硫酸、濃磷酸、鉬酸銨、二苯胺磺酸鈉、乙酸銨、重鉻酸鉀、FeSO4標準液、AgNO3溶液、甲基紅、氨水(1∶1)、鹽酸(1∶1)及氯化鉀溶液。

3 結果與討論

3.1 沋河流域下游水化學特征

表3 各采樣點EC(μg/cm)、TDS(mg/L)、 pH的特征值

3.2 主要離子來源及其影響因素

控制水化學特征的因素是多樣的，河流水體離子的主要來源是大氣降水、巖石風化、礦物風化和人類活動，人類活動包括農業活動輸入和工業活動輸入。[12-13]Gibbs認為控制天然河水組成的因素可以分為：降水控制型、巖石風化型以及蒸發/結晶型，并認為這三種可以用來定性地判斷一個區域的降水、巖石風化和蒸發/結晶作用對河流水化學特征的影響。[14]水中溶解物質的控制因素可以用Na+/(Na++Ca2+)與TDS的關系來確定。[15]按此關系全球所有的離子組成大體上都分布在該圖中[16]。圖2中縱坐標代表河水中總可溶性固體的總量，且為對數坐標，橫坐標是Na+/(Na++Ca2+)的離子比值。通常河水中的 Na+/(Na++Ca2+)比值較高(接近于1)，其礦化度也就比較低(離子總量10 mg/L)，一般分布在Gibbs圖的右下角，說明了大氣降水對該流域離子來源的影響；Na+/(Na++Ca2+)比值較低(小于0.5)的河流，TDS含量中等(離子總量為70～300 mg/L)，一般分布在Gibbs圖的左側中部，反映了巖石對該河流離子來源的影響；Na+/(Na++Ca2+)比值和TDS的總量都較高，其分布在Gibbs圖的右上角，說明了蒸發/沉淀作用對沋河水化學特征的影響。[4]沋河流域下游的水化學特征(如圖2所示)：TDS含量中等，Na+/(Na++Ca2+)比值在0.43左右，離子比值較低。可見，這與上述的第二種描述相符合，所以，沋河流域下游主要離子的來源是巖石的風化作用，而蒸發/沉降和大氣降水對該流域離子來源的貢獻不大。

圖3 主要離子組成三角圖

表4 沋河流域下游部分離子濃度比值

4 結語

通過對沋河流域下游水化學的研究和分析，可以得出以下結論：

(2) 該流域下游的離子來源主要是巖石的風化作用以及一些巖溶礦物的溶解，蒸發/沉降作用和大氣降水在離子來源方面所起的作用甚微。

(4) 該流域下游的水化學組成在一定程度上受到了人類活動的影響。

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【責任編輯 馬小俠】

Analysis on Water Chemistry Characteristics in Downstream of the Youhe River Basin

WANG Xiao-yan1, 2, JIANG Chan-wen1,2, LIU Dan1, 2

(1. School of Chemistry and Environment, Weinan Normal University, Weinan 714099, China;2. Key Laboratory for Ecology and Environment of River Wetlands in Shaanxi Province, Weinan 714099, China)

hydrochemical type; ionic concentrations; TDS; rock weathering; Youhe River

P342

A

1009-5128(2017)04-0038-06

2016-04-13

陜西省軍民融合基金項目：秦嶺黑河流域地表徑流來源研究(16JMR13)；渭南師范學院科研計劃項目：基于環境同位素技術的秦嶺黑河流域地表徑流來源示蹤研究(16ZRRC03)；渭南市創新團隊專項計劃項目：秦東濕地資源開發與生態保護創新團隊(2015TCTD-2)

王曉艷(1984—)，女，山東臨沂人，渭南師范學院農商學院講師，理學博士，主要從事同位素水化學研究。