全球變化背景下秦嶺北麓主要河流水質研究進展

郭明媛 陳琳娜

摘要：秦嶺地區(qū)資源豐富，人杰地靈，但隨著近年來科技的發(fā)展，人類生活水平逐漸提高，隨之而來的環(huán)境問題也逐漸顯露出來。因此對秦嶺北麓的水質進行研究，對我們?nèi)粘Ｉ钏降奶岣呔哂兄卮笞饔谩１疚膶ψ罱甑南嚓P文獻和期刊進行了分析總結，希望能夠對后續(xù)研究提供參考。

關鍵詞：秦嶺北麓;水污染;地表水;水質分析

中國共產(chǎn)黨第十九次全國人民代表大會以來，我國始終將生態(tài)文明建設放在首位，并且提出了“綠水青山就是金山銀山，既要綠水青山也要金山銀山”這樣的口號。并且，而不同地區(qū)，其生態(tài)系統(tǒng)具有豐富的多樣性，而一些特殊的自然地理氣候條件對其他地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)可能會產(chǎn)生一些跨區(qū)域的影響。2018年7月，關于秦嶺違建別墅拆除這一問題，受到了人們的廣泛關注。而這樣的一個別墅建筑的搭建與拆除過程，對秦嶺一帶的生態(tài)環(huán)境也造成了很大的影響。使得當?shù)氐囊恍┥鷳B(tài)環(huán)境發(fā)生了變化。

秦嶺一帶具有豐富的森林資源以及水資源，是陜西省最重要的資源地帶。在2020年4月20日時，在陜西牛背梁國家級自然保護區(qū)視察時指出，秦嶺是中華民族的祖脈。隨著社會的發(fā)展，人們的經(jīng)濟水平不斷提高，人們對水資源的需求也不斷增加，對水質的要求也不斷提高。由于秦嶺地區(qū)的資源豐富，具有良好的研究性，因此對秦嶺地區(qū)的河流水質進行研究，一方面可以提高人們的生活水平，另一方面對保護當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境具有重要意義。

1 河流水質污染狀況

1.1 河流污染來源

一般情況下水污染主要包括兩種，一是有機污染，二是無機污染。水的有機污染主要是來自與工業(yè)的快速發(fā)展，如石油化工、化石燃料工業(yè)、化學溶劑等工業(yè)生產(chǎn)過程，其中無機污染主要來自重金屬污染，主要污染的金屬離子有汞（Hg），鎘（Cd），銅（Cu），鋅（Zn），鉛（Pd），鉻（Cr），鎳（Ni），砷（As），硒（Se）等[1]，而有機污染物主要有氯代有機物，石油烴，鹵代烴，多環(huán)芳烴，多氯聯(lián)苯，硝基苯，氯酚，二硫化碳，甲基叔丁基醚，四溴乙烷等[2]。這些污染物的污染途徑一般分為四種，分別是間歇滲入型，連續(xù)滲入型，越流型，徑流型[3]。

1.2水質分析方法

由于我國水資源分布不均，而水質分析有助于對我國地表水資源質量做出科學評價。一方面可以對河流域水環(huán)境做出評估，劃分水質等級，為制定水生生物保護措施提供科學依據(jù)。另一方面可以對不同質量的水資源確定不同的利用途徑，使水資源利用合理化。水質的評價方法通常有水質類別法，平均綜合污染指數(shù)法，地表水的分析方法主要有以下三種，單因子分析法，離散Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡模型和T-S模糊神經(jīng)網(wǎng)絡模型[4-6]。單因子分析法簡單直觀，但是不能準確全面地反映水體的真實情況，并且由于采樣點限制，結果誤差較大，適合初步分析。Hopfield網(wǎng)絡模型能夠更準確的反應水體水質情況，但是如果輸入的指標類型之間差異太大或著指標的下屬類別分布相對分散的時候，Hopfield網(wǎng)絡模型就不能準確識別分析結果[4]。T-S模糊神經(jīng)網(wǎng)絡模型算法的通用性非常好，而且分析結果合理科學，能夠準確反映水體的真實情況。在數(shù)據(jù)不足的情況下，可以利用函數(shù)和編程方法生成科學充分的訓練樣本，使網(wǎng)絡輸出更客觀真實地反映水質[5]。

2 秦嶺北麓水質狀況

2.1秦嶺北麓污水排放情況

最近幾年以來，我國農(nóng)村的環(huán)境普遍變得比較惡劣，這也直接地影響了當?shù)氐牡乇硭?，嚴重影響了當?shù)剞r(nóng)村居民的健康和生存環(huán)境。也間接地影響了土壤和水，造成了地下水的污染。在我國建設社會主義新農(nóng)村的進程中，農(nóng)業(yè)地面污染同樣也是導致河流，湖泊和水質不斷惡化的一個重要原因。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營活動中，氮（N），磷（P）等各種有害營養(yǎng)物質，農(nóng)藥和其他有機物的污染，無機環(huán)境污染物，通過田間地表的徑流以及由于田間滲漏而造成的土壤環(huán)境污染，其中主要包括農(nóng)藥污染、農(nóng)藥和畜禽糞便污染等[7]。

也有報道稱，我國農(nóng)用藥物的消費量已達50 ～ 60萬噸，其中近80%的農(nóng)用藥物通過各種途徑進入環(huán)境，大部分農(nóng)藥最終被收集到水中，造成了各種水污染。從1960年開始到現(xiàn)在，我國的畜類，禽類的養(yǎng)殖行業(yè)一直呈現(xiàn)著高速發(fā)展的趨勢，使得農(nóng)村地區(qū)一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的畜禽糞便產(chǎn)量大大超過了當?shù)氐霓r(nóng)田，養(yǎng)殖負荷已經(jīng)成為水體的重要污染[9]。

2.2 秦嶺北麓水質污染狀況

通過閱讀文獻了解到，通過最近幾年對水質的治理力度不斷加大，秦嶺北麓各流域的污染物濃度逐步下降。

相關數(shù)據(jù)表明2017年渭河支流水質總體表現(xiàn)為重度污染，水質優(yōu)良的河流有石頭河，黑河，田峪河。2017年通過對西安市15條河流32個斷面進行檢測，各斷面所達到的水質類型，如圖1所示。與2016年檢測結果相比，西安市除皂河污染加重，污染指數(shù)與上年同期下降4.9%-48.2%。氨氮，總磷，化學需氧量（COD），高錳酸鉀，生化需氧量以及石油類，是河流中的主要污染物除了石油類污染程度有所加重，其他污染物均有所下降。綜合所有數(shù)據(jù)得到秦嶺北麓河流水質也是輕度污染，其主要超標污染物為：氨氮，化學需氧量等[10，11]。

2.3 浮游藻類研究

藻類生產(chǎn)者可以說是整個水生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，同樣也是整個水生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)以及能源流動的基礎[12，13]。浮游藻類的生物個體小，并且其細胞結構比較簡單，對于棲息環(huán)境的變化敏感等特性，比較容易受到環(huán)境中的各種因素影響，從而可以在很短的一段時間內(nèi)改變，而相對于與其他生物種群來說，藻類更加能及時地反映出水域生態(tài)系統(tǒng)的變化[14]。對于大型的河流來說，其所在的流域范圍寬闊，流經(jīng)的各個地區(qū)環(huán)境紛繁復雜，并且每個地區(qū)的社會和經(jīng)濟條件也是多種多樣。

而對于湖泊這個大環(huán)境來說，浮游藻類的種類組成和數(shù)量特征與水中氮（N）和磷（P）的含量密切相關。但是對于河流來說，浮游藻類與氮（N）磷（P）含量的關系非常復雜。許多研究結果表明，浮游藻類的數(shù)量和組成，對河流中的營養(yǎng)物質的敏感性。其中流域面積，水滯留時間的長短，河岸植被遮掩程度，河水的渾濁程度，人類活動影響等因素起決定作用。

2020年魏靜[15]通過對關中地區(qū)城市景觀水體（譎河濕地公園和小西湖），渭河陜西段，陜南山塘這三個秦嶺北麓具有代表性的地區(qū)進行研究。分別測定了NH4+-N、NO3--N、TN（總氮）和TP（總磷）等水質指標。研究通過運用RDN分析，結果表明在所研究的兩個水體中藍藻門以及硅藻門均與T呈正相關。圖2給出了不同N，P環(huán)境適宜生長的藻類。

藍藻門與TP呈正相關，硅藻門與TP成負相關。同時兩個水體中微囊藻屬，舟形藻屬以及針桿藻屬于和T和TP關系密切，微囊藻屬和TP（總磷）之間呈現(xiàn)正相關，舟形藻屬和針桿藻屬與TP呈負相關。NO3--N、TP、TN和DOC與浮游藻類門類演替關系密切。TDP、DOC（化學需氧量）、TN（總氮）和TP（總磷）都與浮游藻類的優(yōu)勢藻種之間的演替有著非常密切的關系 。并且通過對秦嶺北麓這三種典型水體研究，結果表明NP的濃度會對藻類的生長環(huán)境造成影響。

我國國土幅員遼闊，各地區(qū)自然條件差異明顯，研究浮游藻類與其河流生態(tài)環(huán)境的關系不僅是科學研究中不可缺少的內(nèi)容，也是對我國河流生態(tài)系統(tǒng)的研究保護工作的關鍵，因此建立健全適合我國不同河流生態(tài)系統(tǒng)特征的浮游藻類指數(shù)等問題，對進一步深入研究和討論相關環(huán)境問題具有重要意義。

2.4 無機物和有機物污染研究

2017年范亞寧[16]通過In VEST模型分別評估了2000年和2010年秦嶺北麓地區(qū)水源涵養(yǎng)功能和空間分布特征以及N、P元素對土壤的影響。結果表明越靠近秦嶺主脊水源涵養(yǎng)能力越強，各流域內(nèi)的水源涵養(yǎng)能力和水源涵養(yǎng)量分布大體一致，并且各個子流域的水源涵養(yǎng)能力表現(xiàn)為從南到北依次逐漸遞減。N、P元素的來源主要是農(nóng)用地的化肥農(nóng)藥的使用，農(nóng)田的覆蓋率和研究區(qū)的N、P呈正相關，并且從營養(yǎng)元素輸量來看，褐土，黃綿土，棕壤，新積土的輸出量占比較高，大約占總輸出量的80%。

2008年肖玲[17]，王書轉，張健，王利軍，任桂鎮(zhèn)等人運用單因子評價指數(shù)，在此基礎上運用算術平均值法綜合污染指數(shù)對秦嶺北麓的水質進行了研究。結果顯示該地區(qū)有56.10%的河流受到不同程度污染，水質最嚴重的占73.2%，其中河流的污染成分主要以有機物為主，其次是金屬污染，最后是F污染。

2017年張建通過對輞川河水地區(qū)進行研究，結果表明秦嶺北麓地區(qū)的地表水還具有一定的開發(fā)能力，但是其中生態(tài)岸線差劣的河流24條，河段占比40%，采砂河流18條，河段占比30%。綜合分析得出，秦嶺北麓河流水質為輕度污染，其中氨氮和COD等是嚴重的超標污染物，并且水資源短缺，時空分布不均衡;水治理體系整體性沒有形成，生態(tài)空間不足，防洪體系不夠完善[11]。

3 結論

本文研究了秦嶺北麓水質的研究進展，通過閱讀文獻了解到，該地區(qū)屬于輕度污染，并且以有機物污染為主，其次是金屬污染。并且知道了不同的氮，磷濃度對浮游藻類的影響，基于這樣的了解，更有利于制定相關的防治措施。

由于秦嶺北麓地區(qū)的水資源在時間以及空間上的分布是不均勻的，而且城鎮(zhèn)供水要求比較高，加上水庫，湖水等調(diào)蓄能力有限，所以就造成當?shù)氐囊粋€水資源短缺現(xiàn)狀。而秦嶺北麓作為目前重要的地理單元，具有重要的生態(tài)價值，生態(tài)意義。水環(huán)境污染日益加劇，嚴重影響了我國經(jīng)濟與社會的可持續(xù)發(fā)展。因此對地表水的研究至關重要，直接影響到人類的日常生活以及生態(tài)環(huán)境。因此重視秦嶺北麓地區(qū)河流生態(tài)的修復工作至關重要。

參考文獻（References）：：

[1]Kumar M， Furumai Hi， Kurisu F， Kasuga I. Potential mobility of heavy metals through coupled application of sequential extraction and isotopic exchange： comparison of leaching tests applied to soil and soakaway sediment[J]. Chemosphere， 2013， 90（2）：796-804.

[2]朱雪強， 韓寶平， 尹兒琴. 地下水DNAPLs污染的研究進展[J]. 四川環(huán)境， 2005， 24（2）： 65-70.

[3]梁健， 婁華君， 張征. GMS在地下水污染遷移模擬中的應用[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學， 2016， 44（22）： 239-241.

[4]黃廷林， 盧金鎖. 地表水源水質預測方法研究[J]. 西安建筑科技大學學報（自然科學版）， 2004， （1）： 15-18.

[5]陳興， 程吉林， 劉芳. BP神經(jīng)網(wǎng)絡用于水質評價的參數(shù)確定[J]. 水利與建筑工程學報， 2007， （1）： 118-119.

[6]國家環(huán)境保護總局. HJ/T91-2002地表水和污水檢測技術規(guī)范[S]. 北京： 中國環(huán)境出版社.2002.

[7]李秀芬. 農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀與防治進展[J]. 中國人口： 資源與環(huán)境， 2010， 20（4）： 81-84.

[8]陜西省水利廳. 2018《2018年陜西省水資源公報》[R]. 2018.

[9]張維理. 中國農(nóng)業(yè)面源污染形勢估計及控制對策[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學， 2004（7）： 1008-1017.

[10]李艷平. 國土空間規(guī)劃背景下秦嶺北麓鄂邑段生態(tài)環(huán)境保護邊界劃定研究[D]. 西安建筑科技大學， 2020.

[11]欒建國， 陳文祥， 河流生態(tài)系統(tǒng)的典型特征和服務功能[J]. 人民長江， 2004， 35（9）： 41-43.

[12]韓博平， 林旭鈿， 李鐵. 廣東省大中型水庫富營養(yǎng)化現(xiàn)狀與防治對策研究[M]. 北京： 科學出版社， 2003.

[13]林秋奇， 胡韌， 段舜山等. 廣東省大中型供水水庫營養(yǎng)現(xiàn)狀及浮游生物的響應[J]. 生態(tài)學報， 2003， 23（6）： 1101-1108.

[14]劉靜，杜桂森， 劉曉端等. 密云水庫的浮游生物群落[J]. 西北植物學報， 2004， 24（8）： 1485-1488.

[15]魏靜. 秦嶺南北麓典型水體中浮游藻類群落組成及其與環(huán)境因子的關系[D]. 西北農(nóng)林科技大學. 2020.

[16]范亞寧. 秦嶺北麓及周邊生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)與水質凈化功能評估[D]. 西北大學， 2017.

[17]肖玲， 王書轉， 張健， 王利軍， 任桂鎮(zhèn). 秦嶺北麓主要河流的水質現(xiàn)狀調(diào)查與評價[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境， 2008（01）： 74-78.

郭明媛（1989年2月--），女，漢族，陜西渭南人，講師，博士，主要研究方向：地表水水質分析。

陳琳娜（1999年3月--），女，漢族，陜西蒲城人，專業(yè)：應用化學。

*基金項目：陜西省教育廳重點實驗室項目（20JS048），陜西省高?？茀f(xié)青年人才托舉計劃項目（20200611），陜西省科技廳自然科學基礎研究計劃項目（2021JQ-826），渭南師范學院人才項目（20RC+9）。