西藏年楚河流域水化學(xué)特征分析

　　摘要:年楚河流域是西藏發(fā)達的農(nóng)業(yè)區(qū)，有“西藏糧倉”之稱，對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展起著決定性的作用。然而對該流域水體水化學(xué)的系統(tǒng)研究鮮見報道。為揭示年楚河流域水化學(xué)特征及其控制因素，本研究于2018年11月(平水期)對年楚河主干流及其主要支流的水體理化參數(shù)、主要離子和微量元素進行分析研究。結(jié)果表明，年楚河流域水體總體呈弱堿性，總?cè)芙庑怨腆w、電導(dǎo)率和礦化度均值分別為275.64mg/L、389.06μS/cm和172.71mg/L，且空間上均表現(xiàn)為自上游至下游遞增的趨勢。主干流及其主要支流陽離子以Ca2+為主，占陽離子總量的71.45%，陰離子則以HCO-3為主，占陰離子總量的63.21%。河水主要離子濃度在空間上表現(xiàn)出一定的差異性，整體上主干流自上游至下游有逐漸遞增趨勢，河口段則相對平穩(wěn)。年楚河三個主要源頭湖泊區(qū)域中，錯嘎布和沖巴雍錯及下游出水口附近水體水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca型，桑旺湖及主干流上中游和雅魯藏布江匯入口附近河段水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca·Mg型，而下游區(qū)域，包括支流沖巴涌曲下游和龍馬河的水化學(xué)類型主要為HCO3·SO4-Ca型。流域內(nèi)碳酸鹽巖和硅酸鹽巖的風(fēng)化作用是控制整個流域水化學(xué)特征的主要因素，且自源頭區(qū)到下游河段其主導(dǎo)控制風(fēng)化作用由碳酸鹽巖逐漸過渡為硅酸鹽巖。流域內(nèi)以農(nóng)業(yè)為主的人類活動對河流水環(huán)境造成的潛在影響不可忽視。

　　關(guān)鍵詞:空間分布特征;水化學(xué)控制因素;巖性端元;年楚河流域

　　青藏高原素有“亞洲水塔”之稱，廣泛分布有冰川、河流、湖泊，是亞洲十大河流的發(fā)源地，也是我國水資源最豐富的地區(qū)。高原上集水面積50km2及以上的河流有13266條，占全國同口徑河流總數(shù)的29.3%[1]。由于獨特的氣候條件、復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造以及活躍的地殼活動等因素，該區(qū)域一直是科學(xué)家廣泛關(guān)注和研究的熱點區(qū)。

　　河流生態(tài)論文范例：石羊河流域綠洲長時間系列遙感動態(tài)監(jiān)測

　　尤其關(guān)注近年來，在全球變暖的大環(huán)境下，青藏高原冰川和凍土的加速消融對流域水文和水化學(xué)可能產(chǎn)生的影響[2-4]。研究發(fā)現(xiàn)，青藏高原河流水化學(xué)主要受控于流域內(nèi)碳酸鹽巖、蒸發(fā)鹽巖和硅酸鹽巖等巖石風(fēng)化作用[5-13]。全球氣候變化加速了青藏高原主要河流流域內(nèi)這些巖石的風(fēng)化及侵蝕程度[14]，而區(qū)域內(nèi)土地利用的改變、草場退化和土壤沙漠化使得高原對全球氣候變暖的影響更加敏感[15]。

　　與此同時，流域內(nèi)急劇增加的人為活動也加劇了高原河流的環(huán)境壓力[6-9，16-17]。地處西藏自治區(qū)日喀則市境內(nèi)的年楚河是雅魯藏布江中游右岸最大支流。該流域自古是西藏發(fā)達的農(nóng)業(yè)區(qū)，有“西藏糧倉”之稱，對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展起著決定性的作用。流域地形復(fù)雜、山體破碎、土質(zhì)疏松、山體風(fēng)化強烈，流域現(xiàn)代外營力的風(fēng)沙作用和寒凍作用均很明顯[18]。早期年楚河流域水質(zhì)較好，河水基本保持其天然狀態(tài)[19]。

　　近年來由于全球變暖導(dǎo)致年楚河源頭區(qū)的許多冰川退縮顯著[20]，加之流域內(nèi)城鄉(xiāng)建設(shè)用地、永久性冰川雪地、未利用地、耕地等土地利用有了很大的變化，且流域內(nèi)水土流失極其嚴(yán)重[18]，所有這些因素對流域水環(huán)境都將產(chǎn)生重要的影響。年楚河流域環(huán)境水化學(xué)現(xiàn)狀研究亟待開展。已有的研究表明，年楚河流域中下游區(qū)除受到輕微的人為活動影響外，其水化學(xué)主要受自然過程的控制[6，12，21]。但這些研究僅涉及個別樣點且主要集中在下游。本文以年楚河干流全程及其主要支流作為研究對象，于2018年11 月(平水期)對流域進行系統(tǒng)樣品采集，結(jié)合已有的流域環(huán)境背景資料，對年楚河流域水體樣品中主要離子的含量及其空間分布特征和水化學(xué)的主要控制因素開展了研究。

　　1材料和方法

　　1.1研究區(qū)域概況

　　年楚河流域發(fā)源于喜馬拉雅山脈北麓中段的雪山，整個流域分布在東經(jīng)88°35'～90°15'和北緯28°10'～29°20'之間，覆蓋日喀則一市三縣(日喀則市、白朗縣、江孜縣、康馬縣)的全部或大部分區(qū)域。年楚河是雅魯藏布江五大一級支流中唯一由南匯入的支流。流域面積約11130km2，河流主干流全長223km。流域東面與卡若拉雪山及羊卓雍錯-普莫雍錯(錯，藏語意為湖泊)流域相鄰，南面(河源區(qū)域)以喜馬拉雅山為界與不丹王國接壤，西面是雅魯藏布江支流下布曲流域，北面(河口區(qū)域)則為雅魯藏布江主干流。年楚河支流眾多，較大的一級支流主要有沖巴涌曲(曲，藏語意為河流)和龍馬河，其中沖巴涌曲的流量最大。

　　流量較大的二級支流則為康如普曲(沖巴涌曲的支流)。流域內(nèi)地形起伏較大，由東南向西北傾斜。主干流上游段自其源頭湖泊桑旺錯(又稱什娥錯)到達巴村附近被稱為涅如藏布。該河段河谷寬闊，水流平穩(wěn)，冰川地貌發(fā)育，河谷里廣泛分布有冰磧物[22]。該河段上游還有源自錯嘎布(位于桑旺錯西面的冰川湖)的支流匯入。桑旺錯、錯嘎布及沖巴涌曲的源頭湖泊沖巴雍錯是年楚河河源區(qū)域主要的三個河源冰川湖泊。

　　從達巴村到?jīng)_巴涌曲匯入口附近為中游段，兩岸山勢陡峻，多為峽谷，峽谷段山高坡陡。始建于1994年、完成于2001年的滿拉水庫便位于此河段。該水庫在區(qū)域防洪、蓄水、調(diào)節(jié)徑流、農(nóng)業(yè)灌溉和發(fā)電等方面發(fā)揮著重要作用[20]。涅如藏布自支流沖巴涌曲在江孜縣上游匯入后始稱年楚河。該河段即為年楚河流域下游段，并于日喀則市區(qū)東北角匯入雅魯藏布江。河口多年平均徑流量50.902m3/s[23]。下游段河谷開闊，階地發(fā)育，水流平穩(wěn)，構(gòu)成寬廣的河谷平原。年楚河流域上游是以牧業(yè)為主的半農(nóng)半牧區(qū)，中下游人口較密集，農(nóng)業(yè)十分發(fā)達。其中，位于下游河谷內(nèi)的江孜、白朗縣即被稱為“西藏糧倉”。年楚河既是該區(qū)域農(nóng)業(yè)用水的主要水源也是農(nóng)業(yè)地表徑流的主要受納水體。

　　1.2樣品采集與分析

　　依據(jù)《水質(zhì)采樣方案設(shè)計技術(shù)規(guī)定》(HJ495-2009)、《水質(zhì)河流采樣技術(shù)指導(dǎo)》(HJ494-2009)、《水質(zhì)樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定》(HJ493-2009)以及《水環(huán)境檢測規(guī)范》(SL219-2013)中有關(guān)河流水樣采集、運輸和保存的相關(guān)規(guī)范，本研究于2018年11月(平水期)在年楚河主干流(N1-N8)及主要支流沖巴涌曲(CB1-CB4)、龍馬河(LM)、沖巴涌曲的支流康如普曲(KR)上共設(shè)置了14個采樣點，并于各采樣點現(xiàn)場使用便攜式儀器對一些穩(wěn)定性較差的水體理化參數(shù)及時進行測定。

　　其中，水溫、pH、總?cè)芙庑怨腆w(TDS)、電導(dǎo)率(EC)、礦化度(Sal.)采用多參數(shù)筆(PCSTestr35，新加坡EUTECH，精度分別為水溫:0.1℃、pH:0.01、TDS和Sal.:0.01mg/L、EC:0.01μS/cm)測定完成;氧化還原電位(ROD)和濁度(Turb.)分別采用氧化還原度測定儀(ECO10，美國HACH，精度:1mV/cm)和濁度儀(2100P，美國HACH，精度:0.01NTU)測定完成;溶解氧(DO)則采用便攜式溶解氧測定儀(HI98193，意大利HANNA，)測定完成。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1現(xiàn)場理化參數(shù)空間分布特征

　　作為水環(huán)境基本指標(biāo)，pH、DO、水溫、Turb.、ROD、EC、Sal.和TDS是水化學(xué)的宏觀體現(xiàn)。本研究現(xiàn)場所測pH值在8.10～9.41范圍內(nèi)，河流整體呈弱堿性。流域水體DO值在6.37～7.65mg/L之間變化，但空間上無明顯變化規(guī)律。

　　自上游到下游，主干流水溫及Turb.呈緩慢升高趨勢。各樣點的ROD，除N6樣點(江孜縣下游樣點，-104mV)以外，在66～153mV之間變化。N6樣點前后河道內(nèi)多處可見城市生活污水排放口，城鎮(zhèn)生活污水的直接排放可對河流水環(huán)境造成了一定程度的負(fù)面影響[27]。EC、TDS和Sal.

　　沿主干流各樣點的變化情況。年楚河主干流2018年平 水期EC(153.70～519.00μS/cm)、TDS(106.00～368.00mg/L)和Sal.(83.30～226.00mg/L)沿各采樣點表現(xiàn)出相似的變化趨勢。與同樣以冰川融水為源頭區(qū)主要補給的其他典型青藏高原河流[28-29]及雅魯藏布江下游由北匯入的支流帕隆藏布[30]相似，受水源補給和氣候條件的影響，年楚河主干流河水中溶解鹽的含量自上游到下游逐漸升高。

　　支流沖巴涌曲各樣點(CB1～CB4)的EC(147.80～509.00μS/cm)、TDS(105.00～362.00mg/L)和Sal.(62.80～225.00mg/L)表現(xiàn)出與主干流相似的變化趨勢。受區(qū)域基巖組成、水文特征和水巖作用等過程的影響，支流龍馬河(LM)的EC(586.00μS/cm)、TDS(416.00mg/L)和Sal.(254.00mg/L)在全流域內(nèi)最高。龍馬河區(qū)域基巖主要由薄層泥質(zhì)灰?guī)r、頁巖、板巖夾石英砂巖層和火成巖等組成[26]，采樣點上游又有各種離子濃度較高的溫泉出露[31]并排泄于河道內(nèi)，且流域內(nèi)各支流中龍馬河流量最小，其水體稀釋能力相對較差。

　　3結(jié)論

　　1)年楚河流域水體整體呈弱堿性。溶解氧平均值為7.07mg/L，且變化較小(6.37～7.65mg/L)。流域水體溶解性總鹽整體較高，且呈自上游至下游遞增趨勢。

　　2)年楚河流域水體中陰陽離子分別以HCO-3和Ca2+為主導(dǎo)離子。各主要離子濃度在空間分布上表現(xiàn)出一定的差異性，整體上從上游到下游有逐漸遞增趨勢，且直至下游河口趨于平穩(wěn)。支流沖巴涌曲對主干流下游的影響大于主干流上游。年楚河流域河源湖泊之一的錯嘎布附近河段和支流沖巴涌曲上游河段主要為HCO3-Ca水化學(xué)類型，主干流中上游河段及河口附近水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca·Mg，而主干流河口以上下游區(qū)與支流沖巴涌曲下游、康如普曲、龍馬河的水化學(xué)類型則主要為HCO3·SO4-Ca。

　　3)年楚河流域水化學(xué)主要受控于流域內(nèi)碳酸鹽巖和硅酸鹽巖共同作用影響。其中，主干流和主要支流沖巴涌曲源頭區(qū)域水化學(xué)主要受碳酸鹽巖風(fēng)化作用控制，沿程愈往下游硅酸鹽的風(fēng)化作用影響則愈顯著。而河源區(qū)湖泊錯嘎布出水口下游樣點以硅酸鹽巖風(fēng)化為主導(dǎo)影響。

　　4)年楚河流域被測17項微量元素中除Cr之外其余的元素含量均較低，且低于我國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類水域標(biāo)準(zhǔn)限值。Cr的含量在流域50%的樣點處高于Ⅰ類水域標(biāo)準(zhǔn)限值，但低于Ⅱ類水域標(biāo)準(zhǔn)限值，且未超過我國農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值�？傮w而言，作為“西藏糧倉”的年楚河流域水體在平水期水質(zhì)良好。其水化學(xué)仍基本受自然過程作用的控制。但以流域內(nèi)快速發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)及城鎮(zhèn)化進程為主的人為活動對流域特別是主干流下游的影響應(yīng)該引起重視。

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　　作者：仁增拉姆，羅珍，陳虎林，黃香

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