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。     

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pH值、HCO₃^-浓度沿长江径流方向降低,SO₄^2-、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。     

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。     

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。     

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     

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。     

大坝拦截对河流水溶解组分化学组成的影响分析——以夏季乌江渡水库为例

以乌江渡水库为主要研究对象，揭示了大坝拦截条件下的夏季水化学特征：阴离子以HCO-3,SO2-4为主，阳离子以Ca2+,Mg2+为主，其余离子含量低于10%，说明了碳酸盐岩的风化对水体化学组成起到了主要控制作用，蒸发盐岩石的风化对水体化学组成影响较小。水库水体存在温度分层现象，形成了不同层位的水体有着不同的水化学组成，即水化学分层。水化学的分层形成了溶解组分在水库垂直深度上的规律分布，比如受藻类的影响，Si和叶绿素随深度成相反的变化特征；HCO-3受光合作用和有机质降解的影响，30 m 以上随着水深的增加而递增，30 m 以下呈现相反趋势；水库泄水方式明显改变了水化学各种参数和离子在水体中的分配。乌江水库两主要支流（息烽河和偏岩河）分别对乌江渡坝前水体中的Ca2+,SO2-4,HCO-3,Mg2+和K+,Na+,Cl-有贡献。网箱养鱼、生活污水、农业施肥、酸性矿山废水以及酸雨沉降都会对水体造成不同程度的污染。     

大坝拦截对河流水溶解组分化学组成的影响分析——以夏季乌江渡水库为例

以乌江渡水库为主要研究对象，揭示了大坝拦截条件下的夏季水化学特征：阴离子以HCO-3,SO2-4为主，阳离子以Ca2+,Mg2+为主，其余离子含量低于10%，说明了碳酸盐岩的风化对水体化学组成起到了主要控制作用，蒸发盐岩石的风化对水体化学组成影响较小。水库水体存在温度分层现象，形成了不同层位的水体有着不同的水化学组成，即水化学分层。水化学的分层形成了溶解组分在水库垂直深度上的规律分布，比如受藻类的影响，Si和叶绿素随深度成相反的变化特征；HCO-3受光合作用和有机质降解的影响，30 m 以上随着水深的增加而递增，30 m 以下呈现相反趋势；水库泄水方式明显改变了水化学各种参数和离子在水体中的分配。乌江水库两主要支流（息烽河和偏岩河）分别对乌江渡坝前水体中的Ca2+,SO2-4,HCO-3,Mg2+和K+,Na+,Cl-有贡献。网箱养鱼、生活污水、农业施肥、酸性矿山废水以及酸雨沉降都会对水体造成不同程度的污染。     

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。     

长江河口潮区界溶解态无机氮磷的通量

利用长江河口潮区界大通站的水质资料探讨了溶解态无机氮、磷浓度和通量的变化。结果表明：NO3^-,NH4^ ,DIN的浓度随季节变化不明显，而NO2^-,PO4^3-的浓度是枯季较高、洪季较低：1963－1984年间，NO3^-,NO2^-,NH4^ 、DIN和PO4^3-的年平均浓度分别为17．1、0．43、7．1、24．7、0．19μmol/L，平均通量分别为33．1、0．51、3．67、10．5和0．54kg/s，平均年通量分别为104.44,1.61,11.56,33.1和1.70万t；溶解态无机氮、磷的通量由于受到流量的影响而在年内分配不均匀，其中NO3^-,NO^-,NH4^ DIN和PO4^3-在洪季的通量分别为全年的72．9％，58．1％、69．2％、71％和68．3％；NO3^-,NO2^-，DIN年通量的总变化趋势是稳步上升，且与氮肥使用量成高度显著的正线性相关。1998年，NO3^-,NO2^-,NH4^ 和PO4^3-的年通量分别为477．3，1．356、3．097和2．296万t。     

荔波板寨小流域水化学和溶解无机碳的稳定同位素特征

通过采集贵州荔波自然保护区内的板寨地上河小流域的地表和地下水样品,测试了阴阳离子含量及其HCO_3~-中的δ~(13)C同位素值,分析不同季节该流域水体的水化学特征,并结合δ~(13)C同位素值探讨水体溶质的来源和水化学过程。结果表明:小流域水体的主要阴离子为HCO_3~-和SO_4~(2-),二者分别占了水体总阴离子当量的86.2%和10.4%,主要阳离子Ca~(2+)和Mg~(2+)则分别占总阳离子当量的76.9%和20.5%。河水较多的Mg~(2+)表明其可能受白云岩风化的影响。小流域水体DIC的δ~(13)C值在-16.87‰至-10.80‰之间,夏季相对于冬季偏负,并且HCO_3~-含量与其δ~(13)C值之间存在负相关关系,这可能是不同季节温度和降水强度共同作用的结果。水体的SO_4~(2-)含量与DIC的δ~(13)C同位素值之间存在明显正相关性,这说明H_2SO_4可能参与了小流域内碳酸盐岩的风化过程。     

长江中上游地区土壤侵蚀机制及过程试验研究

基于中国大陆水蚀地区土壤侵蚀的主要影响因子-土壤抗侵蚀性指标进行的35个一级控制性测点试验对比研究和野外人工降雨原位试验,重点讨论了长江中上游地区土壤侵蚀形成的机制和过程。结果表明长江中上游地区土壤侵蚀主要表现为在降雨和土壤蓄满壤中流参与下的重力侵蚀过程。在形成上表现为坡地上土壤体表层小范围的滑动和微型阵性泥石流过程,导致沟道河流泥沙输移比小并产生局部严重淤积,土壤侵蚀的危害首先表现为土层进一步变薄、退化和荒芜,其次表现为泥沙游积和洪害。长江中上游地区土壤保持的基本方针应该是“保土减水”,与黄土高原“全部降水就地入渗拦蓄”的方针有所不同。     

赤水河流域产业状况与综合流域管理策略

赤水河流域位于川、滇、黔3省接壤地带，流域面积 18 932 km2，流经贵州、云南、四川的13个县市。目前，赤水河流域依然是长江上游生态环境、水质最好的一级支流。促进流域环境保护与经济的协调发展，是地区在进行流域管理的难题。通过研究发现，赤水河流域上、中、下游具有显著的产业特点。上游主要以煤电行业为主，污染大，过度垦殖导致水土流失严重；中游以优质白酒为主导的轻工产业为主，但政府发展规划上却突出了重工业发展的重要性；下游地区具有良好的生态环境并开展了初步规模的自然生态旅游，但在产业发展上受到上、中游地区的严重影响和限制。因此，流域的产业发展对整个流域的环境保护和经济可持续发展的影响很大，而现行的流域管理却忽视了产业布局的整体考虑。通过赤水河流域环境问题和产业发展以及相互之间关系的分析，通过综合流域管理的思想，提出建立全流域统一的环境保护机制的策略，把流域的环境特点转化为经济发展的要素，促进流域环境的保护和经济的协调发展。     

长江上游洪涝灾害分析及防灾减灾措施

分析了长江上游洪水和渍涝灾害的发生频率、危害程度和演变趋势。在季风环流和山区地形抬升作用下，形成长江上游４个年雨量大于２０００ｍｍ的暴雨中心，使盆周和乌江上游成为雨洪多发区，各大江河汇合口普遍存在洪泛之害。夏季山洪、秋季雨涝、沿江洪水淹没和山区泥石流等水害频繁，且灾害的发生频率和造成的损失有继续增大的趋势，通过对历史灾情的分析，提出了洪涝频率和面积分布。洪涝灾害的危害程度既受天气异常的影响，又与人类活动密切相关。长江上游的防洪抗灾应采取因地制宜、综合治理的方针，即结合大型水库控制、水土保持、农田水利、灾害预警和社会保险等措施消减灾害，其中尤以长江上游防护林和大江河干流水库枢纽作用巨大，可起到削蓄洪水、涵养水源、减少侵蚀和改善生态环境条件的综合功效，是带根本性的流域治理措施。