赤水河中段水环境化学特征研究

赤水河中段水环境化学特征研究王海鹤1,2,董泽琴1,3*,张帅1,2,邹凤钗1,41.贵州省环境科学研究设计院，贵州贵阳550002；2.贵州师范大学地理与环境科学学院，贵州贵阳550001；3.贵州省水污染控制与资源化技术研究重点实验室1，贵州贵阳550002；4.贵州大学化学与工程学院，贵州贵阳550003摘要：本文选取赤水河中段作为研究对象，对其水环境化学特征进行分析和研究，并进行水质评价。结果表明：现在赤水河中段阴离子以HCO3-为主，占阴离子总量的75%，阳离子以Ca2+为主，占阳离子总量的66.7%，水化学类型主要为重碳酸盐钙型Ⅱ类水质，与“七·五”时期相比较，水质类型并无太大变化，且水系河水以HCO3-—Ca2+型水的基本组成是稳定的；河水水质属于偏碱性、中等矿化度水，其矿化度随着HCO3-的增加而增加，赤水河中段河水的pH、矿化度、总硬度等水中主要离子含量均达到地表水环境质量标准（GB3838-2002）的Ⅰ、Ⅱ类水质或生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）的水质要求；可以作为城镇居民的生活饮用水水源地，以及周边诸多酒厂生产白酒所用加浆水的水源，赤水河中段干流水中Eh较高，溶解氧丰富，自净能力强，是优质的中等矿化度淡水资源，与河流的水质评价结果相符。关键词：赤水河，水化学特征，水质类型中图分类号：X832文献标识码：AStudyonHydro-chemicalcharacteristicintheMiddleofChishuiRiverAbstract:StudyonHydro-chemicalcharacteristicintheMiddleofChishuiRiverinGuizhouProvince.TheresultshowedthatinChishuiRiver，HCO3-wasthedominantanion，accountingfor75%oftotalanions，andCa2+wasthedominantcation,accountingfor66.7%oftotalcations.Thehydro-chemicaltypebelongedtothatofbicarbonatecalcium.Comparetothe“7th5-year”period,thetypeofwaterqualitydoesnotchange,thebasiccompositionofriverisstable.Thewaterqualitybelongtoalkalescentandmiddlesalinity.ThesalinityincreaseswiththeHCO3-.Onthewhole，themainlyioncontentinChishuiRivermetthegrade1andgrade2environmentalqualitystandardsforsurfacewater（GB3838-2002）orSanitarystandardfordrinkingwater（GB5749-2006）.Forexample:pH,salinity,totalhardnessandsoon.Itcanbeusedasasourceofurbanresidentslivinganddrinkingwater,andmanywineryaddwaterusedinliquorproduction.InthemiddlereachesofChishuiRivertrunkstream,Ehishigher,DOisricher,self-purificationisstrong,Itisthehighqualityofsecondarysalinityfreshwaterresources.Itisagreewiththeriverwaterqualityassessmentresults.Keywords:ChishuiRiver，Hydro-chemicalcharacteristic，Hydro-chemicaltype1.引言河流是降水经地面径流汇集而成的，河水的成分决定于它的形成环境，一方面决定于与水接触的物质的成分和溶解度；另一方面，决定于作用进行的条件，即化学及物理化学作用[1]。河流是地球水圈中最活跃的部分，其水化学组成具有多样性和1贵州茅台科技联合基金资助项目：黔科合茅科联字[2008]7004号作者简介：王海鹤（1985-）男，硕士研究生，研究方向为环境污染控制。E-mail:[e-mail]*通讯作者：董泽琴，女，研究员，博士，研究方向为水污染控制。E-mail:[e-mail]，（电话）0851-5530349。易变性，这种多样性和易变性是由于环境条件在空间上和时间上的差异和变化所造成的[2]。赤水河在贵州省经济社会发展中有着重要地位，研究赤水河中段水环境地球化学特征，确定水质类型、河流水体的主要组成离子，将有利于掌握赤水河流域的环境地质条件、水体的水质状况和河流的自净化能力，为环境管理相关政策的制定提供参考。2.材料与方法2.1研究区域概况赤水河流域位于贵州省西北部，在川贵两省的交界处。研究区域主要为赤水河仙家渡口至合马镇一段，其间主要支流有两条，即五马河和盐津河。赤水河地处亚热带湿润气候区，冬干旱夏湿热，研究区域流域土壤类型主要是黄壤，流域内广泛分布碳酸盐岩，有大量的矿产资源，主要以煤矿，硫铁矿居多，其次为磷块岩、铁矿等等。2.2研究方案设计2.2.1采样时间从2008年10月份到2009年10月份，分枯水期、平水期、丰水期采样，即1月份、4月份、7月份、10月份，每次连续采样三天。2.2.2采样布点与样品分析采样布点如图-1所示，样品分析方法按文献[3]。注：Wi为水质监测点位图-1采样布点示意图Fig.1Sketchmapofsamplingsites3.环境地球化学特征3.1河水的理化性状1.pH值赤水河中段水质全年pH值在7.53-8.99之间，均值为8.28，枯水期均值为8.21，平水期均值为8.34，丰水期均值为8.23；支流五马河全年均值为8.21，盐津河全年均值为8.24，pH值全年变幅较小；赤水河中段水质偏碱性，主要是流水对广布于流域内的碳酸盐岩的溶蚀作用，致使水中形成碳酸氢盐缓冲体系所致。水的酸碱度是制约元素迁移和沉淀的主要条件。在水中pH值可以直接影响能够形成氢氧化物沉淀元素的迁移强度，而对其他化合物的沉淀，只能产生间接影响，pH值对其则影响不大。例如，在碱性水中，Fe2+，Mn2+，Ni等元素很少迁移，但As，Cr6+，Se，Mo等元素却易于迁移。赤水河水系水质偏碱性，除碱金属和碱土金属，其他过渡性元素以及可产生氢氧化物沉淀的重金属，均受pH值控制，产生沉淀，其迁移主要是以络合离子的形式，致使该类金属元素水中含量一般偏低。2.氧化还原电位Eh赤水河中段水质全年Eh值在114-180mv之间，均值为142.16mv，枯水期均值为145.48mv，平水期均值147.50mv，丰水期为128.30mv，支流五马河全年均值为142.00mv，盐津河全年均值为136.40mv，氧化还原电位全年变幅较大。赤水河中段属于山区性河流，比降大，水流畅通，氧化能力强，DO饱和率高，形成氧化环境。在这种pH和Eh环境条件下，其腐殖质很少，多数元素价态转变为高价，形成金属碳酸盐和氢氧化物沉淀。3.电导率赤水河中段水质全年电导率值在378-594us/cm之间，均值为436us/cm，枯水期均值为443us/cm，平水期均值为438us/cm，丰水期均值为424us/cm；支流五马河全年均值为498us/cm，盐津河全年均值为540us/cm，电导率全年变幅较大。与干流相比，支流电导率偏高；表明干流水质比支流水质好。4.矿化度赤水河中段水质全年矿化度值在306-440mg/L之间，均值为325mg/L，枯水期均值为342mg/L，平水期均值为313mg/L，丰水期均值为351mg/L，支流五马河全年均值为375mg/L，盐津河全年均值为395mg/L，矿化度全年变幅较大。与干流相比，支流矿化度偏高。按照《地表水资源质量评价技术规程》SL395-2007矿化度分级标准，矿化度小于300mg/L，属于较低矿化度水，而在40个监测数据中矿化度值全部高于300mg/L，表明此段河水属于中等矿化度水、适度硬水[4,5]，与该段HCO3-的含量偏高结果是一致的。矿化度反映了水体中总盐量水平，其值高低直接影响元素的水迁移系数，是反映水质理化性状的重要指标[6]。依据文献[7]矿化度大于500mg／L即认为地表水天然本底水质有变差的趋势或已经变差，而赤水河中段矿化度全部低于500mg/L，表明赤水河中段的天然本底水质并未变坏[7]。5.DO饱和率赤水河中段水质全年DO饱和率在6.86-14mg/L之间，均值为8.44mg/L，枯水期均值为9.78mg/L，平水期均值为8.29mg/L，丰水期均值为7.41mg/L，支流五马河全年均值为8.20mg/L，盐津河全年均值为8.7mg/L，DO饱和率全年变幅较小；全年DO饱和率均较高。溶解氧直接影响水生生物的生存、繁殖和水中物质的分解、化合等化学和生化行为。且河流的溶解氧丰富与流域内的地貌条件、河流比降大使流水复氧能力强这一客观条件是一致的。6.COD值赤水河中段水质全年COD值在5.0L(未检出)-47mg/L之间，均值为7.83mg/L，枯水期均值为9.86mg/L，平水期均值为7.05mg/L，丰水期均值为7.36mg/L，支流五马河全年均值为7.24mg/L，盐津河全年均值为17.77mg/L；干流全年变幅较小；与干流相比，支流盐津河COD浓度略高。COD值低，说明水体中含有的有机质少，从Eh、DO、COD值所反映的情况看，赤水河中段干流水质Eh较高，溶解氧丰富，自净能力强，是优质的中等矿化度淡水资源。7.总硬度（以CaCO3计）赤水河中段水质全年总硬度饱和率在120-308mg/L之间，均值为208mg/L，枯水期均值为225mg/L，平水期均值为218mg/L，丰水期均值为170mg/L，支流五马河全年均值为241mg/L，盐津河全年均值为269mg/L，与干流相比，盐津河总硬度偏高；赤水河中段总硬度全年变幅较大。总硬度的变化是由水中的钙、镁离子含量决定的。赤水河中段水质的这一特征与流域内广泛分布的碳酸盐岩以及岩溶发育这一地质条件是一致的[2]。8.总碱度（以CaCO3计）赤水河中段水质全年总硬度在193-237mg/L之间，均值为136mg/L，枯水期均值为137mg/L，平水期均值为137mg/L，丰水期均值为133mg/L，支流五马河全年均值为152mg/L，盐津河全年均值为199mg/L，与干流相比，盐津河总碱度偏高；赤水河中段总碱度全年变幅较小；总碱度是影响水化学稳定性的重要条件，总碱度变幅较小，表明赤水河中段水化学稳定性较好。3.2赤水河中段的水质类型按照主要组分浓度和离子间比例分类，根据阿列金水化学分类法[5,8,9]：按优势阴离子（含量多少）划分为三类：重碳酸盐水，硫酸盐水和氯化物水，含量的多少是以单位电荷离子为基本单元的物质的量浓度进行比较，并将HCO3-与CO32-合并为一类。同样每一类又根据优势阳离子划分为钙、镁和钠三个组，而在每个组内根据阴阳离子含量的比例关系将水分为四型：Ⅰ型：HCO3-Ca2++Mg2+Ⅱ型：HCO3-Ca2++Mg2+HCO3-+SO42-Ⅲ型：HCO3-+SO42-Ca2++Mg2+Ⅳ型：HCO3-=0表1监测点水化学分析数据及水质类型单位（mmol/L）Tab.1waterchemistryanalyticaldata&hydro-chemicaltypeofmonitoringsites监测点SamplingsitesHCO3-SO42-Cl-K+Na+Ca2+Mg2+Ca2++Mg2+HCO32-+SO42-水质