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江苏泗洪县境内汴河水化学特征研究

发表时间：2020/3/24 来源：《文化时代》2020年1期作者：刘新宇

[导读] 河流对城市的交通、供水以及防洪排污等方面起到越来越重要的作用。但因过度开发与利用河流，使得河流受到了周围环境的影响。为了解江苏泗洪县境内汴河水上中下游在不同环境影响下所反映出的水化学特征。在江苏泗洪县境内汴河周围采取30个水样品，运用ICS-900离子色谱仪和奥豪斯ST-20 TDS检测笔对样品中阴阳离子浓度和溶解性固体总量进行检测，并利用AquaChem 3.70软件对检测出的离子进行绘制Pip

宿州学院资源与土木工程学院安徽省宿州市 234000
        摘要：河流对城市的交通、供水以及防洪排污等方面起到越来越重要的作用。但因过度开发与利用河流，使得河流受到了周围环境的影响。为了解江苏泗洪县境内汴河水上中下游在不同环境影响下所反映出的水化学特征。在江苏泗洪县境内汴河周围采取30个水样品，运用ICS-900离子色谱仪和奥豪斯ST-20 TDS检测笔对样品中阴阳离子浓度和溶解性固体总量进行检测，并利用AquaChem 3.70软件对检测出的离子进行绘制Piper三线图。结果表明汴河水化学类型为Na-Ca-HCO3-Cl型，其中主要阳离子为Na+、Ca2+，阴离子为HCO3?、Cl?。
        关键词：汴河；水化学特征；Piper三线图


0引言
        河流与人类生活密切相关，例如交通运输、农业灌溉、生活用水等方面。此外河流可使环境中的阴阳离子进行迁移起到循环的作用，从而对环境进行调节。因此环境中的阴阳离子变化会对河流产生影响。阴阳离子的变化会导致河流的水化学特征变化。地下水水化学研究是开展水文地质工作的重要组成部分，对其探究分析能对区域水水化学环境划分，并且能为水资源的保护与开发利用提供科学依据[1~2]。冯国建等[3]对泰莱盆地孔隙水水体中离子类型、离子含量、溶解性固体总量和酸碱度进行测定，得出水化学组分来源主要以硅酸盐岩风化溶解为主，且存在碳酸盐岩风化溶解，是由于研究区南、内部山区基岩裂隙水和岩溶水的补给有关。沈贝贝等[4]通过Piper三线图、Gibbs模型、主成分分析和数理统计等方法对巴尔喀什湖流域不同水体的化学参数和氢氧稳定同位素进行分析，得出该区域水化学类型和同位素空间分布特征。以上对水化学特征研究方法为Piper三线图、主成分分析和数理统计等，因此运用Piper三线图、主成分分析对江苏省泗洪县境内汴河水化学特征进行水化学类型分析及其主要离子成分分析。
        1区域概括
        江苏省泗洪县境内汴河是安徽省宿州市和江苏省宿迁市泗洪县境内境内的一条当代人工河流。河流起自安徽省宿州市西北的戚岭子，经灵璧县境内、泗县境内、江苏省泗洪县境内，于洪泽湖西缘注入溧河洼；截引濉河上游来水面积2626平方公里，沱河及新北沱河上游来水3936平方公里，合计流域面积6562平方公里，自成水系，直接向东注入洪泽湖，为淮北地区增加一条排水入湖的河道。
        2样品采集与处理
        2.1样品采集
        参照《水质采样技术指导》（HJ 494-2009）相关内容，并结合江苏省泗洪县境内汴河的水文特征和地貌特征，在汴河的上游、中游以及下游分别布设采样点。本次研究采用2019年7月所采集的汴河上中下游各10个，共计30个水样品。取样瓶进行了酸洗和蒸馏水冲洗，采样时用新鲜水冲洗至少3次，民用水井取样点均为经常提水的开采井或压水井，取水前抽水10 min以上，保证取得的水样可以反映采样点地下水的真实状况。取出的水样品放入-4℃的冷藏柜中待测试。
        2.2样品处理
        运用ICS-900离子色谱仪和奥豪斯ST-20 TDS检测笔测定水样品中的Na+、Mg2+、Ga2+、Cl-、HCO32-、SO42-等阴阳离子和水中溶解性固体总量。
        3结果与讨论
        3.1主要离子特征
        将经过上述实验操作得出的江苏省泗洪县境内汴河水中主要离子浓度和TDS进行了统计计算，见表1。由此可以看出汴河上游的主要阳离子为Na+，而阴离子中HCO3?略高于其它离子，阳离子呈现Na+＞Ca2+＞Mg2+的关系，阴离子呈现HCO3?＞Cl?＞SO42?的关系，TDS平均值为1437.118mg/L。在汴河中游的主要阳离子为Na+，而阴离子中Cl?略高于其它离子，阳离子呈现Na+＞Ca2+＞Mg2+的关系，阴离子呈现Cl?＞HCO3?＞SO42?的关系，TDS平均值为1485.708mg/L。在汴河下游的主要阳离子为Na+，而阴离子中SO42?略高于其它离子，阳离子呈现Na+＞Ca2+＞Mg2+的关系，阴离子呈现SO42?＞HCO3?＞Cl?的关系，TDS平均值为1520.637mg/L。从整条汴河来看，主要的阳离子为Na+，而阴离子中HCO3?略高于其它离子，阳离子呈现Na+＞Ca2+＞Mg2+的关系，阴离子呈现HCO3?＞Cl?＞SO42?的关系，TDS平均值为1481.154mg/L。

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表1 汴河上中下游中主要离子浓度分析
          Na+
        /（mg/l） Ca2+
        /（mg/l） Mg2+
        /（mg/l） HCO3?/（mg/l） Cl?/（mg/l） SO42?/（mg/l） TDS
        /（mg/l）
汴河
        （n=30）最小值 151.9 30.11 20.7 151.33 100.6 105.14 965.35
最大值 395.13 96.94 86.05 286.17 299.49 244.39 1872.89
平均值 285.254 62.272 49.679 211.295 194.579 171.252 1481.154
标准差 72.786 19.586 20.666 41.948 64.619 42.038 295.517
汴河上游
        （n=10）最小值 195.56 33.73 20.7 151.33 118.99 114.59 965.35
最大值 393.4 94.11 81.26 286.17 297.28 244.39 1816.13
平均值 265.059 65.315 51.158 198.267 192.151 177.363 1437.118
标准差 67.221 20.345 23.721 44.212 55.248 46.934 358.053
汴河中游
        （n=10）最小值 151.9 30.11 21.61 158.75 116.21 105.14 1176.17
最大值 395.13 95.42 79.51 247.32 299.49 221.73 1859.4
平均值 291.795 57.792 50.283 202.014 234.336 175.215 1485.708
标准差 80.085 19.609 20.791 34.49 63.94 37.877 204.218
汴河下游（n=10）最小值 162.34 33.16 22.09 167.83 100.6 109.61 999.8
最大值 376.46 96.94 86.05 284.97 294.36 241.66 1872.89
平均值 298.908 63.71 47.597 233.605 157.251 161.178 1520.637
标准差 73.693 20.069 19.327 41.088 54.802 43.417 327.994

3.2水化学类型
        水化学Piper三线图能够体现水体的化学组成特征，进而可以辨别水体的一般化学特征及其控制单元[5-7]。图1为江苏省泗洪县境内汴河上中下游水体中离子当量浓度的对比。由图1可见水体的水化学组成成分较为集中，汴河上游的水化学类型为Na-Ca-HCO3-Cl型，汴河中游的水化学类型为Na-Mg-Cl-HCO3型，汴河下游的水化学类型为Na-Ca-HCO3-Cl型，总的来看汴河水的水化学类型为Na-Ca-HCO3-Cl型。水化学类型的影响因素有很多，大气降水或地表水的补给来源，工业生产或民用生活排放废弃物的渗滤液随着地表水流下渗透到河流中，使其原有的组分发生改变，进而导致河流水化学类型。

        图1 江苏省泗洪县境内汴河Piper三线图




        结论
        通过对江苏省泗洪县境内汴河的水化学类型研究得出以下认识：
        （1）汴河上中下游的离子组成成分大致相同，其中主要阳离子都为Na+，但阴离子略有不同，汴河上游HCO3?较高、汴河中游Cl?较高、汴河下游SO42?较高。总的来看主要阴离子为HCO3?。
        （2）汴河上中下游的水化学类型划分中汴河上下游类型一致为Na-Ca-HCO3-Cl型，汴河中游为Na-Mg-Cl-HCO3型。总的来看汴河水化学类型为Na-Ca-HCO3-Cl型。



        参考文献：
        [1]章光新，邓伟，何岩，等.中国东北松嫩平原地下水水化学特征与演变规律[J].水科学进展，2006（01）：20-28.
        [2]王晓曦，王文科，王周锋，等.滦河下游河水及沿岸地下水水化学特征及其形成作用[J].水文地质工程地质，2014，41（01）：25-33+73.
        [3]冯建国，赫明浩，李贵恒，等.泰莱盆地孔隙水水化学特征及其控制因素分析[J].环境化学，2019，38（11）：2594-2600.
        [4]沈贝贝，吴敬禄，吉力力·阿不都外力，等.巴尔喀什湖流域水化学及同位素空间分布及环境特征[J/OL].环境科学：1-13.
        [5]高帅，李常锁，贾超，等.济南趵突泉泉域岩溶水化学特征时空差异性研究[J].地质学报，2019，93（S1）：61-70.
        [6]陈洋，白景文，杨靖，等.贡嘎山东北坡地表水地球化学特征及影响因素[J].四川农业大学学报，2019，37（04）：497-503.
        [7]杨耀，周晓成，官致君，等.川西地下流体观测井水文地球化学特征[J].矿物岩石地球化学通报，2019，38（05）：966-976.