沋河流域下游水化学特征分析

王晓艳，蒋缠文，刘 丹

(1.渭南师范学院 农商学院， 陕西 渭南 714099；2.陕西省河流湿地生态与环境重点实验室，陕西 渭南 714099)

【现代应用技术研究】

沋河流域下游水化学特征分析

王晓艳1,2，蒋缠文1，2，刘 丹1,2

(1.渭南师范学院 农商学院， 陕西 渭南 714099；2.陕西省河流湿地生态与环境重点实验室，陕西 渭南 714099)

水化学类型；离子浓度；岩石风化；TDS；沋河

河流作为天然的地表水，与周围的自然和人文环境有着频繁的交流，并受区域环境的影响。[1]一个地区的生产生活和经济发展状况均受水质优劣的影响，而水质通常可以通过对水化学特征的研究来鉴定和分析。[2]近年来，国内外学者通过对河流水化学特征的分析与研究，来判断河流主要离子的地球化学来源与区域环境的关系。[3]沋河作为渭河的一条支流，是渭南市城市用水和工农业用水的主要水源，在经济发展中的作用比较明显。本文基于沋河流域下游沿线的5个样点，结合前人多年相关分析经验及该地区的地质地貌、岩石、土壤等状况，对该河流流域下游的主要常规离子进行了系统的研究和分析，揭示出沋河流域下游的水化学组成特征、水化学类型和影响因素等，以期为该区域的地球化学研究、区域的水化学研究积累数据，也为沋河的合理开发与综合治理提供可靠的数据资料。

1 研究区概况

1.1 地理位置

沋河流域位于陕西省渭南市，地理位置介于108°50′～110°38′E和34°13′～35°52′N之间，发源于秦岭北麓，是渭河下游的一条支流。沋河有东西两个源头：东源的清水河(流经花园至史家村)和西源的稠水河(流经姜洞坡至史家村)，清、稠二水流至史家村合流成为沋河，在蒋家村一带形成沋河水库，水库进库站位于坝址上游3.5 km处，控制流域面积为179 km2，是渭河南山支流河上的一座中型水库。该水库所控制的流域面积为224 km2，灌溉面积为40.27 km2，有效灌溉面积为33.73 km2。沋河年平均径流量为3.36×10-2km3。[4-6]

1.2 地形地貌、土壤、降水和气候

该流域属于华北地带的陕甘宁盆缘区，南北隆起，中部属于地堑构造。中部低、南北高、东西开阔。南北为石质山地，主要的岩石类型是花岗岩，其次是变质岩，主要矿物是白云石(CaMg[CO3]2)和方解石(CaCO3)，棕壤—褐土是其基本的土壤组成类型，加之有关中特有的农业土壤为塿土。[5]暖温带半湿润半干旱季风气候是该流域典型的气候类型，四季分明，光照充足，年平均气温13.6 ℃；雨量适中，年降水量600 mm左右，春季气候多变，夏季炎热多雨，冬季干冷。根据厚子镇的观测资料，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%，以暴雨出现最多，且多集中在24小时内。[5]

2 采样与分析

2.1 布点与采样

沿河流经区域分别在花园村(HY)、河西村(HX)、雷家村(LJ)、河流入库口(RKK)和河流出库口(CKK)布点(见图1和表1)。采样之前，需用该流域的水流震荡清洗塑料瓶3次，且要尽量在河水自然流动的状态下进行，不可搅动河水，以免影响样品的代表性。采样时，要戴上一次性手套，用蒸馏水洗涤过的500 mL塑料瓶进行采集。样品采集结束后，要按照要求贴上标签，并进行密封保存。所有样品从野外带回来之后保存温度为4℃左右。

图1 沋河流域水系图

采样点海拔(m)经度(E)纬度(N)花园(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″入库口(RKK)440109°31'3″34°26'16″出库口(CKK)400109°31'24″34°37'38″

2.2 样品分析

Cl-用AgNO3滴定法测定，用铬酸钾溶液作为指示剂，根据公式Cl-%=CAgNO3×(V2-V1)×35.5/V，计算得到数值，其中V1、V2均为消耗AgNO3的体积。

图2 沋河流域下游水化学的吉布斯分布模式

采样点Cl-SO2-4NO-3HCO-3Ca2+Mg2+Na+K+花园(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入库口(RKK)16.333.547.29109.3424.447.1813.371.64出库口(CKK)14.917.616.8877.8719.185.7411.321.42

各采样点的EC(电导率)和TDS(总可溶性固体)用型号为DDSJ-308A电导率仪检测、pH 用型号为pHS-3C的pH计测得(见表3)。

2.3 主要仪器与试剂

主要仪器：WFX-200原子吸收分光光度计、DDSJ-308A电导率仪、pHS-3C的pH计及酸碱滴定管。

主要试剂：浓硝酸、AgNO3溶液、铬酸钾溶液、碳酸氢钠溶液、浓硫酸、浓磷酸、钼酸铵、二苯胺磺酸钠、乙酸铵、重铬酸钾、FeSO4标准液、AgNO3溶液、甲基红、氨水(1∶1)、盐酸(1∶1)及氯化钾溶液。

3 结果与讨论

3.1 沋河流域下游水化学特征

表3 各采样点EC(μg/cm)、TDS(mg/L)、 pH的特征值

3.2 主要离子来源及其影响因素

控制水化学特征的因素是多样的，河流水体离子的主要来源是大气降水、岩石风化、矿物风化和人类活动，人类活动包括农业活动输入和工业活动输入。[12-13]Gibbs认为控制天然河水组成的因素可以分为：降水控制型、岩石风化型以及蒸发/结晶型，并认为这三种可以用来定性地判断一个区域的降水、岩石风化和蒸发/结晶作用对河流水化学特征的影响。[14]水中溶解物质的控制因素可以用Na+/(Na++Ca2+)与TDS的关系来确定。[15]按此关系全球所有的离子组成大体上都分布在该图中[16]。图2中纵坐标代表河水中总可溶性固体的总量，且为对数坐标，横坐标是Na+/(Na++Ca2+)的离子比值。通常河水中的 Na+/(Na++Ca2+)比值较高(接近于1)，其矿化度也就比较低(离子总量10 mg/L)，一般分布在Gibbs图的右下角，说明了大气降水对该流域离子来源的影响；Na+/(Na++Ca2+)比值较低(小于0.5)的河流，TDS含量中等(离子总量为70～300 mg/L)，一般分布在Gibbs图的左侧中部，反映了岩石对该河流离子来源的影响；Na+/(Na++Ca2+)比值和TDS的总量都较高，其分布在Gibbs图的右上角，说明了蒸发/沉淀作用对沋河水化学特征的影响。[4]沋河流域下游的水化学特征(如图2所示)：TDS含量中等，Na+/(Na++Ca2+)比值在0.43左右，离子比值较低。可见，这与上述的第二种描述相符合，所以，沋河流域下游主要离子的来源是岩石的风化作用，而蒸发/沉降和大气降水对该流域离子来源的贡献不大。

图3 主要离子组成三角图

表4 沋河流域下游部分离子浓度比值

4 结语

通过对沋河流域下游水化学的研究和分析，可以得出以下结论：

(2) 该流域下游的离子来源主要是岩石的风化作用以及一些岩溶矿物的溶解，蒸发/沉降作用和大气降水在离子来源方面所起的作用甚微。

(4) 该流域下游的水化学组成在一定程度上受到了人类活动的影响。

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【责任编辑 马小侠】

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

陕西省军民融合基金项目：秦岭黑河流域地表径流来源研究(16JMR13)；渭南师范学院科研计划项目：基于环境同位素技术的秦岭黑河流域地表径流来源示踪研究(16ZRRC03)；渭南市创新团队专项计划项目：秦东湿地资源开发与生态保护创新团队(2015TCTD-2)

王晓艳(1984—)，女，山东临沂人，渭南师范学院农商学院讲师，理学博士，主要从事同位素水化学研究。