东莞石马河流域水化学特征时空差异及来源辨析

石马河流域对东江饮用水源地城镇供水具有重要战略意义.为研究石马河水化学特征,分别于2012年2月、6月和11月采集石马河河水水样共39个,分析测定了水体主离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4和HCO-3)及营养盐(PO3-4、NO-3和NH+4)浓度,探讨了水化学组成的时空差异、控制因素并对其来源进行了初步辨析.结果表明,水化学组成的时空差异显著,不同时期的河水TDS及营养盐平均浓度排序为11月2月6月;河水阴离子以HCO-3为主,2月和11月时,河水阳离子以Na++K+为主,为HCO-3-Na+水,6月时则以Ca2+为主,为HCO-3-Ca2+水;营养盐浓度在空间上的差异主要受人类活动导致N、P废水排放影响,3个时期的石马河出水口处(R7)N∶P为18.4,有利于浮游植物的生长,河道出现了富营养化的现象;Gibbs图显示,2月和11月的河水主离子受蒸发岩溶解的影响较为显著,而蒸发岩和碳酸盐岩风化共同控制6月的水化学组分;海盐沉降对石马河河水物质的贡献率较小;部分Na+、Mg2+、Cl-和SO2-4来自化肥的施用和工业废水的排放;NH+4-N、PO3-4-P和NO-3-N主要分别来源于家禽养殖废水和生活废水.     

东莞石马河流域重金属污染及生态毒性的时空差异

采用发光菌毒性测试方法和水样、土壤理化指标分析河水和地下水对发光菌的抑制率时空差异和土壤重金属浓度空间差异及其耦合.结果表明,旱季(2月)的河水重金属污染较严重,超过了地表水Ⅰ类水质量标准,河水R1的抑制率高达38.34%,为中毒,河水重金属浓度和抑制率从上游至下游呈下降趋势,旱季和雨季(6月)的大部分河水对发光菌的抑制率存在显著性差异(P<0.05或P<0.001);雨季的河水抑制率(R11除外)无显著性差异(P>0.05),R11的抑制率为15.56%,显著高于(P<0.05)同期其他水样.不同时期的地下水GW4、GW5和GW6抑制率产生了显著性差异(P<0.01或P<0.001),GW6的抑制率最高(15.88%),为低毒.Zn、Fe、Mn和Ni与抑制率呈正相关关系(P<0.05或P<0.01),相关系数分别为0.452、0.567、0.726和0.475.河水-地下水交互作用导致了土壤重金属(Cu、Ni和Zn)污染;土壤中Cd的污染程度最高,河水中Fe和Mn浓度最高,地下水中Ni污染最严重.     

采用发光菌和统计法评估地下水水质 ——以“珠江三角洲”滨海小流域为例

以珠江三角洲滨海小流域地下水为研究对象,采用费氏弧菌(Vibrio ficheri)和化学指标主成分分析法综合评价不同人类活动背景下的地下水(8个饮用水井和6个观测井)以及海水水质.结果表明:15个水样中的阳离子以K+和Na+为主,占阳离子总量的平均百分比为71.55%±14.67%.阴离子的浓度差异较大,饮用水井(T1~T8)的阴离子以HCO3-为主,观测井(D1~D6)的阴离子以Cl-为主,平均百分比分别为53.84%±18.21%和66.37%±22.16%.除T3、T4和D3无毒外,其余水样对发光菌具有一定的抑制效应,其中D2和D4对发光菌的抑制率大于30%,为中毒性,海水水样则对发光菌产生了“刺激发光”效应,30min的发光抑制率为-12.45%;通过水样化学指标的主成分分析,计算井水的综合得分,排泄区D2~D4 (8~15m潜水含水层)得分较高,D5 (承压含水层)、D6 (基岩裂隙含水层)以及D1(5m潜水含水层)得分较低,唐家镇除T1地下水埋深最深(17.92m),得分最高,其余地下水(T2~T8)位于地表以下10m内的含水层,得分较低;发光抑制率与第一主成分具有良好的负相关性(P<0.05),经拟合方程预测的毒性结果准确率为75%,“假阴性”水样个数为0.     

基于SCS模型的跨界小流域物质通量估算

为研究无观察资料跨界小流域的降雨－径流过程,物质通量及生态补偿问题,采用SCS(Soil Conservation Service)模型计算东莞石马河流域的月径流量,通过分析不同断面水样化学指标并结合径流量,估算了2012年石马河主要物质通量以及不同行政区污染物贡献百分比.结果表明,石马河流域最大月径流量出现在2008年6月,为9.12×108m3,最小值为8.61×106m3;不同时期的流域水质污染类型差异显著,2012年2月的水样重金属Mn、Zn、Cu和Fe的浓度范围分别为0.38~0.75、0.09~0.49、n.d.~0.09和0.55~9.86mg/L,6和11月则受N和P的污染,TN和TP浓度范围分别为6.66~30.05mg/L和0.05~2.49mg/L;2012年石马河重金属、N和P通量为318.16、12029和203.35t;在3次调查中,行政区对石马河N和P贡献率为惠州(59.78%和45.22%)>东莞(35.50%和38.92%)>深圳(4.71%和15.86%),重金属平均贡献率的排序为东莞(43.90%)>惠州(42.57%)>深圳(13.52%).