王曉艷，蔣纏文，劉 丹

(1.渭南師范學(xué)院 農(nóng)商學(xué)院， 陜西 渭南 714099；2.陜西省河流濕地生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 渭南 714099)

【現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)研究】

沋河流域下游水化學(xué)特征分析

王曉艷1,2，蔣纏文1，2，劉 丹1,2

(1.渭南師范學(xué)院 農(nóng)商學(xué)院， 陜西 渭南 714099；2.陜西省河流濕地生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 渭南 714099)

水化學(xué)類(lèi)型；離子濃度；巖石風(fēng)化；TDS；沋河

河流作為天然的地表水，與周?chē)淖匀缓腿宋沫h(huán)境有著頻繁的交流，并受區(qū)域環(huán)境的影響。[1]一個(gè)地區(qū)的生產(chǎn)生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r均受水質(zhì)優(yōu)劣的影響，而水質(zhì)通?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)水化學(xué)特征的研究來(lái)鑒定和分析。[2]近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)對(duì)河流水化學(xué)特征的分析與研究，來(lái)判斷河流主要離子的地球化學(xué)來(lái)源與區(qū)域環(huán)境的關(guān)系。[3]沋河作為渭河的一條支流，是渭南市城市用水和工農(nóng)業(yè)用水的主要水源，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用比較明顯。本文基于沋河流域下游沿線(xiàn)的5個(gè)樣點(diǎn)，結(jié)合前人多年相關(guān)分析經(jīng)驗(yàn)及該地區(qū)的地質(zhì)地貌、巖石、土壤等狀況，對(duì)該河流流域下游的主要常規(guī)離子進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和分析，揭示出沋河流域下游的水化學(xué)組成特征、水化學(xué)類(lèi)型和影響因素等，以期為該區(qū)域的地球化學(xué)研究、區(qū)域的水化學(xué)研究積累數(shù)據(jù)，也為沋河的合理開(kāi)發(fā)與綜合治理提供可靠的數(shù)據(jù)資料。

1 研究區(qū)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(xiāo)之間，發(fā)源于秦嶺北麓，是渭河下游的一條支流。沋河有東西兩個(gè)源頭：東源的清水河(流經(jīng)花園至史家村)和西源的稠水河(流經(jīng)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(kù)，水庫(kù)進(jìn)庫(kù)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(kù)。該水庫(kù)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?qū)儆谌A北地帶的陜甘寧盆緣區(qū)，南北隆起，中部屬于地塹構(gòu)造。中部低、南北高、東西開(kāi)闊。南北為石質(zhì)山地，主要的巖石類(lèi)型是花崗巖，其次是變質(zhì)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(lèi)型，加之有關(guān)中特有的農(nóng)業(yè)土壤為塿土。[5]暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱季風(fēng)氣候是該流域典型的氣候類(lèi)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(jù)厚子鎮(zhèn)的觀測(cè)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(xiàn)最多，且多集中在24小時(shí)內(nèi)。[5]

2 采樣與分析

2.1 布點(diǎn)與采樣

沿河流經(jīng)區(qū)域分別在花園村(HY)、河西村(HX)、雷家村(LJ)、河流入庫(kù)口(RKK)和河流出庫(kù)口(CKK)布點(diǎn)(見(jiàn)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(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行，不可攪動(dòng)河水，以免影響樣品的代表性。采樣時(shí)，要戴上一次性手套，用蒸餾水洗滌過(guò)的500 mL塑料瓶進(jìn)行采集。樣品采集結(jié)束后，要按照要求貼上標(biāo)簽，并進(jìn)行密封保存。所有樣品從野外帶回來(lái)之后保存溫度為4℃左右。

圖1 沋河流域水系圖

采樣點(diǎn)海拔(m)經(jīng)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(kù)口(RKK)440109°31'3″34°26'16″出庫(kù)口(CKK)400109°31'24″34°37'38″

2.2 樣品分析

Cl-用AgNO3滴定法測(cè)定，用鉻酸鉀溶液作為指示劑，根據(jù)公式Cl-%=CAgNO3×(V2-V1)×35.5/V，計(jì)算得到數(shù)值，其中V1、V2均為消耗AgNO3的體積。

圖2 沋河流域下游水化學(xué)的吉布斯分布模式

采樣點(diǎn)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(kù)口(RKK)16.333.547.29109.3424.447.1813.371.64出庫(kù)口(CKK)14.917.616.8877.8719.185.7411.321.42

各采樣點(diǎn)的EC(電導(dǎo)率)和TDS(總可溶性固體)用型號(hào)為DDSJ-308A電導(dǎo)率儀檢測(cè)、pH 用型號(hào)為pHS-3C的pH計(jì)測(cè)得(見(jiàn)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(jì)、DDSJ-308A電導(dǎo)率儀、pHS-3C的pH計(jì)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(biāo)準(zhǔn)液、AgNO3溶液、甲基紅、氨水(1∶1)、鹽酸(1∶1)及氯化鉀溶液。

3 結(jié)果與討論

3.1 沋河流域下游水化學(xué)特征

表3 各采樣點(diǎn)EC(μg/cm)、TDS(mg/L)、 pH的特征值

3.2 主要離子來(lái)源及其影響因素

控制水化學(xué)特征的因素是多樣的，河流水體離子的主要來(lái)源是大氣降水、巖石風(fēng)化、礦物風(fēng)化和人類(lèi)活動(dòng)，人類(lèi)活動(dòng)包括農(nóng)業(yè)活動(dòng)輸入和工業(yè)活動(dòng)輸入。[12-13]Gibbs認(rèn)為控制天然河水組成的因素可以分為：降水控制型、巖石風(fēng)化型以及蒸發(fā)/結(jié)晶型，并認(rèn)為這三種可以用來(lái)定性地判斷一個(gè)區(qū)域的降水、巖石風(fēng)化和蒸發(fā)/結(jié)晶作用對(duì)河流水化學(xué)特征的影響。[14]水中溶解物質(zhì)的控制因素可以用Na+/(Na++Ca2+)與TDS的關(guān)系來(lái)確定。[15]按此關(guān)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(biāo)代表河水中總可溶性固體的總量，且為對(duì)數(shù)坐標(biāo)，橫坐標(biāo)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(shuō)明了大氣降水對(duì)該流域離子來(lái)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(cè)中部，反映了巖石對(duì)該河流離子來(lái)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(shuō)明了蒸發(fā)/沉淀作用對(duì)沋河水化學(xué)特征的影響。[4]沋河流域下游的水化學(xué)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?？梢?jiàn)，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(lái)源是巖石的風(fēng)化作用，而蒸發(fā)/沉降和大氣降水對(duì)該流域離子來(lái)源的貢獻(xiàn)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(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)沋河流域下游水化學(xué)的研究和分析，可以得出以下結(jié)論：

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

(4) 該流域下游的水化學(xué)組成在一定程度上受到了人類(lèi)活動(dòng)的影響。

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【責(zé)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(xiàng)目：秦嶺黑河流域地表徑流來(lái)源研究(16JMR13)；渭南師范學(xué)院科研計(jì)劃項(xiàng)目：基于環(huán)境同位素技術(shù)的秦嶺黑河流域地表徑流來(lái)源示蹤研究(16ZRRC03)；渭南市創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目：秦東濕地資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)保護(hù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(2015TCTD-2)

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