2013年长江丰水期河水化学特征及控制因素

为掌握长江河水化学组成特征及其控制因素,笔者运用Gibbs图、多种离子比例系数法和主成分分析法综合分析了长江流域丰水期河水化学及氢氧同位素特征。结果表明,长江丰水期河水主要来源为大气降水,河水化学类型主要为HCO3·SO4-Ca型,化学成分主要受流域内广泛分布的碳酸盐岩等岩石风化作用控制;河水p H值、浓度沿长江径流方向降低,、Ca2+浓度沿长江径流方向升高。2013年丰水期,长江河水化学组成特征变化的主要影响因子,是易溶盐岩溶解和人类活动(贡献率40%),其次为川贵及长江三角洲地区的酸雨沉降以及人为酸性废水排放促进了流域内石灰岩和富含碳酸盐的三叠系砂页岩溶解(贡献率20%),最后为硅酸盐矿物及其风化产物的溶解(贡献率19%)。为了解长江河水水质状况及其演变趋势,合理评价长江流域水资源提供很好的科学依据。     

青藏高原拉萨河流域水化学时空变化特征控制因素研究

根据丰、枯水期采集的拉萨河河水、地下水、降水以及冰川水样品，提取采样点子流域面积、地形、岩性以及冰川面积占比等流域特征因子。采用Piper图、Gibbs图分析河流水化学受岩石风化的控制作用；采用主成分分析和相关性分析方法，分析河流水化学主成分及其与子流域特征因子之间的关系。结果表明：拉萨河河水为HCO₃-Ca型水，主要受碳酸盐岩风化控制，蒸发盐岩溶解影响次之，丰水期河水水化学还受降水、冰川融水补给影响。河水水化学特征总体呈现为，随着子流域面积增加、海拔降低，水岩作用增强，碳酸盐岩风化作用增强，蒸发盐岩溶解作用减弱。而枯水期的冰川影响区，由于采样点控制面积大且枯水期地下水补给较强，蒸发盐岩影响作用随碳酸盐岩溶解增强而加强。研究结果为揭示高寒山区河水水化学特征的控制因素及区域规律研究提供科学依据。     

鄱阳湖入长江口流域水体重金属分布特征及人体健康风险评价

通过采集鄱阳湖入长江口流域地表和地下水体，并对水体中重金属空间分布特征和来源进行分析，评价了水体重金属对人体健康风险。研究区水体主要阳离子为Ca²⁺,主要阴离子为HCO₃^-、SO₄^2-,地下水水化学成分的主要成因为水岩相互作用。地表水重金属平均浓度高低顺序为Cr>Fe>Zn>Pb>Cu>Mn, Cr浓度变化幅度最大，Cr与Fe在地表水中重金属总浓度中的贡献率最大，分别为54.36%和19.50%。地下水重金属平均浓度高低顺序为Mn>Fe>Cr>Zn>Pb>Cu。研究区重金属污染可能来源于研究区周围冶炼厂排污废水和城市工业排放的污废水。地表水体和地下水体中，Cr对人体健康的风险均最高。地表水体中Cr对儿童的HQ_der、HI>1,Pb次之。地下水体中，Cr对人体的HQ_der、HI>1,Mn次之。研究为鄱阳湖流域地下水资源保护与饮用水水安全提供科学依据。     

长江水δ~(18)O和δD时空变化特征及其影响因素分析

稳定同位素示踪技术已成为研究河流的水文过程及其变化的重要手段,尤其在河网交错密集和水力关系复杂的长江流域。通过分析枯水期和丰水期长江水及大气降水中δ~(18)O和δD组成的变化,揭示其时空变化特征及其影响因素。结果发现长江流域大气降水δ~(18)O组成表征出明显的空间分布差异特征,长江河源区降水δ~(18)O值最低,随着海拔高度降低降水中δ~(18)O值自长江上游向下游地区逐渐减小,这与流域的水汽来源及海拔高度密切有关;枯水期长江水δ~(18)O和δD值明显要高于丰水期,原因在于丰水期河水受到较弱的蒸发富集作用和大量降水补给影响;无论在丰水期还是枯水期长江水自上游到下游其同位素值呈逐渐增大的趋势,这主要受不同河段支流和湖泊等水体补给的影响。三峡大坝的蓄水和放水过程对河水同位素组成产生一定的影响,丰水期对相应河段河水同位素组成的影响不大,但在枯水期则影响较为明显,这将对充分认识长江流域大气降水-河水-湖水间水力联系与探讨其水资源合理利用提供科学依据。     

长江流域常量元素的分布特征

2003年4月到5月对长江干流及主要支流河水中常量元素（Ca ²⁺，K⁺，Na⁺，Mg²⁺，Cl^-，SO^2-₄及碱度）进行了测定，并对常量元素的含量及影响因素进行了研究。结果表明，长江阳离子以钙为主，占阳离子总量的40%~80%；而阴离子主要为HCO^-₃，占阴离子总量的60%~90%；阴阳离子含量顺序为HCO^-₃>SO^2-₄>Cl^-，Ca ²⁺>Na⁺ >Mg ²⁺>K⁺。长江干流及主要支流河水的常量离子主要来自于岩石的风化，主要受碳酸盐类溶解的控制，硅酸盐类的风化过程较弱。而大气沉降的影响很小，只有SO^2-₄受大气沉降影响较大。长江干流的Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、HCO^-₃和Cl^-主要来自于上游，下游只是对上游的简单稀释，而没有额外来源。与世界上其它大河相比，长江的常量离子浓度处于较高的水平；温带地区的河流河水中常量离子的含量常处于较高的水平；热带地区的河流河水中常量离子的含量相对较低。     

鄱阳湖流域水化学环境参数的变化特征

分别于2010年2月和7月，对鄱阳湖湖区和入湖河流的pH、TDS以及主要离子浓度进行了测定，分析了主要离子组成的时空变化特征及其影响机制。结果表明，鄱阳湖流域水体属于弱矿化度软水，Ca2+是湖水和河水的主要阳离子，分别占阳离子总数〖JP〗的5935%、4989%；HCO-3是湖水和河水的主要阴离子，分别占阴离子总数的5337%、5937%，水质类型为Ca-HCO-3型水；主要离子组成和TDS浓度具有明显的季节和沿程变化特征，这与降雨季节性变化以及不同水系的地质背景有关；从河流水系上游至湖区的水化学特征依次为HCO-3型、HCO-3-SO2-4和SO2-4型。从水化学控制机制上看，鄱阳湖丰水期受大气降水作用和地质条件影响显著，而枯水期降雨量大大减少，主要受岩石风化、蒸发沉淀作用和人为输入的影响。除此之外，SO2-4型水的增加与长江干流酸化以及丰水期长江顶托倒灌现象有密切关系     

长江南通站含沙量及水化学变化与流域的风化过程

1960—2001年间长江河水含沙量递减趋势方程为：S=-4．7273a 582．94。近些年来泥沙含量递减趋势可能会对流域生态环境产生重要影响，应引起社会的关注。长江河水化学组分在1997-2001年的5年间受到季节和年际变化的影响较为有限。河水中HCO3^-与Ca^3 占主导地位，占总离子当量浓度的55％以上。主要受到碳酸盐类溶解的控制。硅酸盐类的风化过程较弱，可能主要是钙镁硅酸盐类的溶解，对流域离子的总体贡献不大。岩盐、石膏和芒硝的水解对河水中的Na^ 、SO4^2-和Cl^-的贡献最大。由此长江流域发生的主要风化过程有：白云石和方解石的溶解、钙镁长石的分解和岩盐、石膏、芒硝等的水解过程等，这与长江流域的岩石特征是基本一致的。粗略的估计．大气CO2对河流中HCO3^-的贡献量占河水中离子总当量浓度的20％左右，其余80％河水溶解质为风化岩石提供。     

重庆三叠系碳酸盐岩热储热水水文地球化学特征

地下热水的水文地球化学特征研究有利于地下热水的开发,对重庆三叠系碳酸盐岩热储热水的研究可以更好地实现重庆地下热水的可持续开发。通过2009年1月和2009年7月对重庆市三叠系碳酸盐岩热储热水进行野外监测、取样和室内分析,发现重庆三叠系碳酸盐岩热储热水水化学性质相近,pH呈中性,水温30℃~50℃,电导率为1 320 μs/cm~3 250 μs/cm,水化学类型为SO₄-Ca(Mg)型,是典型的碳酸盐岩热储中-低温地下热水。温泉水的主要阳离子为Ca²⁺和Mg²⁺,阴离子为SO₄^2-和HCO₃^-,除青木关温泉外,SO₄^2-和Ca²⁺、Mg²⁺随时空变化较小,体现了碳酸盐岩中石膏与地下热水的水-岩作用对地下热水水文地球化学特征的控制。热水中的方解石和白云石都处于饱和与不饱和的临界状态,没有明显钙华沉积的现象;Na-K-Mg-Ca图解显示各个季节地下热水的物质来源基本一致,均没有达到水岩平衡状态。     

Budyko框架下白河流域径流演变及其归因分析

明晰径流演变及其驱动力对流域水资源可持续利用具有重要意义。以白河流域为研究区，基于TFPW-MK趋势检验法分析了研究区1982～2018年水文气象、植被和社会经济等多要素的演变趋势，并进一步利用考虑多要素时变特征的Budyko框架量化了多要素对径流变化的贡献率。结果表明：(1)近37年来，白河流域径流以-2.83 mm/a的速率减少；Budyko水热耦合参数n呈波动变化，总体以0.041/10 a的速率增加；(2)参数n与降水量及工农业用水量相关性较高，拟合度R²达0.97。引入时变参数n可提升径流模拟效果；(3)白河流域径流对降水变化最为敏感，对工业用水量最不敏感；1991～2018年间降水对径流减少的贡献率由78.7%逐步降低至20.8%,而潜在蒸散量与农业用水量对径流减少的贡献率则逐步增加，分别由7.6%和4.1%增加至17.4%和37.5%;(4)研究时期内气候变化对径流的影响逐渐减弱，其贡献率由86.3%减少至38.3%。     

鄱阳湖流域乐安河水化学特征及影响因素

通过在2016年12月和2017年7月采集乐安河水样30个,检测了水化学离子、营养盐和溶解态重金属浓度等22项水化学指标,运用多元统计分析方法对河流水化学特征及影响因素进行分析。结果表明:乐安河水化学类型空间差异明显,上游为HCO_3-Ca型水,中游为SO_4-Mg-Ca型水,下游转为SO_4-Ca-Na型水;上游水化学离子主要受岩石风化控制,中、下游受人类活动控制。营养盐浓度中、下游高于上游,中、下游之间差异不明显;枯水期平均浓度高于丰水期;NH_4~+-N、TP在部分采样点超出中国地表水Ⅲ类水质标准。重金属浓度在中、下游之间差异不显著。乐安河水化学特征的主要影响因素为:NH_4~+-N、Cl~-受城市污水影响;Cr、Cu、Zn、Fe、Pb、SO_4~(2-)主要受工矿活动影响;NO_3~--N受城市污水、农业施肥和矿山活动共同影响;TP丰水期影响因素复杂,可能是受土壤可溶性有机物与农业施肥影响,枯水期受城市污水影响。以上研究结果可为流域水环境保护提供参考依据。     

贵州省三岔河流域水化学特征及其控制因素

对乌江源区三岔河流域枯水期和丰水期河水样品离子浓度及组成特征分析表明,河水主要的阴阳离子分别是HCO_3~–和Ca~(2+),分别占到总阴离子量的55%和总阳离子量的70%,与喀斯特地区流域相似。主要离子的时空分布的对比分析表明,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、HCO_3~–、Cl~–枯水期浓度略高于丰水期,而K+、SO_4~(2–)、NO_3~–两期浓度变化相对较小;空间分布的多样化,反映了不同小流域在地质背景、生态环境、人为活动等方面的差异对河水离子的影响。通过Gibbs图分析表明,研究区河水水化学主要受到岩石风化的影响,通过阴阳离子三角图分析表明,研究区河水水化学主要受到碳酸岩盐的影响,并且硫酸广泛参与到岩石风化中,人为活动对流域水化学组成也有一定影响。     

川中遂宁地区红层地下水水化学特征及主要离子来源分析

四川红层区居民用水主要为就近开采的地下水,水质参差不齐,研究红层地下水水文地球化学特征,对于宜井区选择,红层水源地用水安全具有重要意义。利用在遂宁船山区采集的70组浅层地下水水样,采用数理统计分析、离子比例关系等方法,分析了红层浅层地下水水化学特征及主要离子来源,研究得出:区内地下水中阴离子以HCO_3~-(164.00～571.91 mg·L~(-1))为主,其次是SO_4~(2-)(13.96～1 000.00 mg·L~(-1)),阳离子以Ca~(2+)(45.70～313.00 mg·L~(-1))为主,其中孔隙水的水化学类型主要为HCO_3,SO_4-Ca,SO_4-Mg型,裂隙水以HCO_3-Ca,Mg型与HCO_3-Ca型为主;地下水中离子成分主要由岩石风化产生,来源于地层中的方解石、白云石、石膏、芒硝等矿物的风化溶解,蒸发浓缩、地下水酸碱环境及人类活动对地下水成分造成了一定的影响;浅层地下水质量以Ⅲ～Ⅳ类为主,污染物主要为TDS、Fe~(3+)等原生污染,也存在NO_3~-、NO_2~-等人类活动污染;红层宜井区主要为平坝、丘坡坡脚及沟谷一带,为避免污染指标超标,井深不宜超过25m,远离养殖场、农厕等地下水易受人类活动污染的环境,防止鱼塘、农田等地表水进入井中。     

亚高山旅游景区岩溶地下水水化学动态变化及其影响因素

岩溶地下水是岩溶区重要的水资源，因岩溶水文系统具有敏感性和脆弱性，其一旦遭受污染便很难再恢复。以重庆亚高山金佛山水房泉为例，通过计算2008年和2016年各水化学参数的浓度增降幅度和地球化学敏感性指数，对比分析各水化学参数及其地球化学敏感性变化特征。结果表明：水房泉水化学类型为Ca-HCO₃型，受水 岩作用控制。旅游活动产生的生活污水自2013年起被分成两条管道，住宿排污经过泉域内化粪池的沉淀降解后排入地下，使得2016年水房泉中K⁺、Na⁺、PO₄^3-浓度较2008年降低，显示化粪池对污染物具有有效的调节作用；而餐饮排污未经处理仍直接排入地下，导致流域出口水房泉中Cl^-、NO₃^-浓度呈翻倍增长，水质恶化。污水还加剧了碳酸盐岩的溶蚀，地下水中HCO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺浓度上升。由于旅游高峰期与非高峰期的游客量差距逐渐缩小，2016年各化学组分的敏感性指数多低于2008年，地下水受旅游活动影响的时间变长；分别对比不同水文年各主量组分的敏感性指数大小和离子当量浓度大小，发现2008年两者排序基本一致，而2016年较为混乱，这可能表明研究区地下水系统逐渐从有序转向无序的状态，稳定性被破坏，熵值增大。     

常州市大气PM_(2.5)中水溶性离子组成及来源

于2013年3月~2014年4月采集常州市郊区、工业区、居民区和背景点的春季、秋季大气PM_(2.5)样品,用离子色谱法分析其中水溶性离子成分,对其组成、分布特征及来源等进行研究。结果表明:SO_4~(2–)、NO_3~–和NH_4~+是常州市PM_(2.5)中的主要水溶性离子,3种离子在PM_(2.5)中占比为18%~33%。不同功能区之间水溶性离子的占比和差异较小,常州背景点可能受到周边城市污染输送的影响。在PM_(2.5)中,NH_4~+与SO_4~(2–)和NO_3~–主要以(NH_4)_2SO_4和NH_NO_3存在;硫转化率(SOR)和氮转化率(NOR)是衡量二次无机粒子转化的有效手段,常州市各功能区的SOR均大于NOR;春季SOR0.25,NOR0.1,满足发生强烈光化学氧化反应的条件。     

贡嘎山亚高山降水稳定同位素特征及水汽来源研究

为揭示青藏高原东南缘贡嘎山地区的大气降水稳定同位素特征和水汽来源,利用贡嘎山东坡亚高山地区2012年5月至10月实测的大气降水稳定氢氧同位素和气象资料,分析了贡嘎山地区的降水线特征、降水稳定氢氧同位素时空分异特征及其与气候因子之间的关系和氘盈余特征,并运用HYSPLIT模型探讨了该区的水汽来源特点。结果表明:贡嘎山亚高山地区大气降水线方程为δD=9.401 9×δ¹⁸O+28.530 3(‰)(R²=0.983 3,p < 0.001),反映了该区湿润、多雨、气温较低的气候特点;该区大气降水稳定氢氧同位素季节变化明显,雨季先降低后升高;降水中氢氧同位素的高程效应显著且存在季节差异;降水稳定氢氧同位素受温度、降水气象因子影响较大,降水量效应显著并且与温度存在负相关关系;后向轨迹模型模拟结合同位素特征分析表明该地区雨季水汽来源较为复杂,主要有西风输送、东部季风和局地水汽内循环3个来源。研究结果可为区域水汽循环和降水特征提供科学依据。     

鄱阳湖湿地土壤-植物-地下水稳定氧同位素组成分析

近年来,鄱阳湖水位持续走低,极端干旱事件频繁发生,湿地生态系统结构与功能遭受破坏。为此,于2014年鄱阳湖湿地保护区两个断面分层采集0~100 cm土壤,并采集优势种植物和河湖水以及地下水数据,运用稳定同位素技术,分析了土壤-植物-河湖水-地下水稳定同位素变化特征,并探寻它们之间的补给关系。结果表明,两断面土壤水氧同位素变化范围分别为–10.48‰~–5.23‰和–12.39‰~–6.55‰,算术平均值分别为–8.36‰和–8.63‰。断面一表层(0~30 cm)土壤水氧重同位素较富集,且随深度增加而减小;断面二表层(0~40 cm)土壤水中氧同位素组成基本无变化。断面一的地下水主要是受降水补给,断面二可能是受降水和河湖水共同补给。鄱阳湖湿地两断面优势种植物虉草叶片水的氧同位素值最大,为–0.9‰,其次是灰化苔草和芦苇,分别为–4.23‰和–5.25‰。     

金沙江一期工程蓄水前长江上游产漂流性卵鱼类产卵场现状

2010~2012年每年5~7月在长江上游江津江段开展鱼类产卵场调查。结果表明长江上游现有产漂流性卵鱼类21种,其中特有鱼类6种,分别为长薄鳅(Leptobotia elongata)、红唇薄鳅(Leptobotia rubrilabris)、中华金沙鳅(Jinshaia sinensis)、长鳍吻鮈(Rhinogobio ventralis)、圆筒吻鮈(Rhinogobio cylindricus)和异鳔鳅鮀(Gobiobotia boulengeri)。产漂流性卵鱼类的产卵量分别为32.42×10⁸粒、46.72×10⁸粒和39.71×10⁸粒,其中四大家鱼产卵量分别为3.21×10⁸粒、4.52×10⁸粒和2.69×10⁸粒,铜鱼产卵量分别为1.45×10⁸粒、3.33×10⁸粒和3.87×10⁸粒,长薄鳅产卵量分别为0.29×10⁸粒、0.99×10⁸粒和0.58×10⁸粒。产漂流性卵鱼类产卵高峰出现在5月底~7月初,产卵量日变化与流量和水温日变化显著相关,调查期间日均水位上涨率大于0.24 m/d产卵高峰最为集中。经推算,长江上游榕山镇、合江县和弥沱镇三江段为产漂流性卵鱼类的主要产卵场。金沙江一期工程蓄水后可能会对产漂流卵鱼类的繁殖产生影响。     

黔中喀斯特石漠化区不同小生境常见木本植物水分来源特征

选择黔中清镇市王家寨小流域内不同石漠化植物群落,通过分析测定喀斯特小生境内5种常见木本植物,鼠李、火棘、烟管荚蒾、圆果化香和云贵鹅耳枥与其潜在水源稳定性氢氧同位素组成,研究植物水分来源特征,并通过线性混合模型确定水源贡献比,探讨喀斯特小生境植物水分利用对石漠化过程的适应与响应。结果表明:多数情况下,研究区不同小生境内各植物种在雨季同时利用土壤水和表层岩溶带水,对土壤水的利用比例大于表层岩溶带水。各植物种对表层岩溶带水的利用比例随着石漠化的进行而减小。常绿灌木火棘、鼠李和烟管荚蒾在轻度、无石漠化样地同时利用土壤水和表层岩溶带水,但在中、强度石漠化则多利用土壤水,落叶小乔木圆果化香和云贵鹅耳枥在无石漠化同时利用土壤水和表层岩溶带水,而在轻度石漠化样地仅利用土壤水,这跟不同样地植被类型、干扰方式、土壤情况及裂隙发育等不同有关。