阳朔思的河流域水化学特征与土壤重金属空间分布研究

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思的河流域位于桂林市阳朔县,其上游有一老厂铅锌矿。自老厂铅锌矿开始开采以来,矿山排水与尾矿堆积造成流域内严重的地表水、地下水和土壤的重金属污染问题,不断地影响下游居民生活与农业生产活动。本文利用水化学统计、离子比例和多元统计等方法对思的河流域的地表水和地下水的水环境化学特征及其影响因素进行研究,并采用Surfer和GMS软件对思的村所在地土壤中重金属元素在空间中的分布特征及其成因进行分析。结果认为:(1)思的河上游区以侵蚀地貌为主,分布有寒武系清溪组(?q)和边溪组(?b)地层,岩性以砂岩、页岩为主,也是铅锌矿的赋矿层,富含石英、钠长石和重金属矿物。思的村为冲洪积物堆积地貌,经地表流水改造呈中间高、东西两侧低的地貌特征,其冲洪积物主要来源于思的河上游区,厚约5~30m。思的村西侧为溶蚀地貌。(2)水中阳离子相对丰度排序均为Ca2+>Mg2+>Na++K+,阴离子相对丰度排序为HCO3->SO42->Cl-,其中靠近矿洞的地表水为SO42->HCO3->Cl-。枯、丰和平水期水化学组分的变异系数均较大,其中SO42-的变异系数大于1。思的河上游地表水枯、丰和平水期水化学类型均为Ca·Mg-HCO3·SO4型,思的河中下游地表水枯水期和平水期水化学类型以Ca-HCO3·SO4型与Ca-HCO3型为主,丰水期主要为Ca-HCO3型与Ca·Mg-HCO3·SO4型。岩溶泉水化学类型为Ca-HCO3型,孔隙水(井水和孔隙泉)丰水期和枯水期为Ca-HCO3型,平水期为Ca·Mg-HCO3型。(3)区内水化学组分主要是受到水岩作用的控制,Na++K+和Cl-主要来源于岩盐溶解,HCO3-、Ca2+和Mg2+主要来源于碳酸盐岩的风化溶解,SO42-主要来源于采矿活动和硫化物与硫单质的氧化;另外,大气降雨、农业活动和矿山排水等也会影响区内水化学组分。区内重金属元素主要的来源主要受矿山排水与原生地层影响。(4)区内水化学演化主要受到原生地层矿物溶解-迁移-富集、人类活动和矿山排水等因素的控制,其中矿山排水对地表水演化产生较大影响,原生地层与地表水补给对孔隙泉与井水的水化学演化产生较大影响,岩溶泉水化学演化受原生地层与大气降雨等其他水系补给影响。(5)在思的村北侧与东侧的河道附近的土壤中主要富集Pb、Zn和Cu元素,特别在5~40 cm和5~60 cm深度上含量最为集中;Mn元素在思的村北东侧河道与西侧均有分布,呈现“n”字形的分布特征,在5~80 cm深度上均有较高含量。分析认为,土壤中Pb、Zn、Cu和Mn元素含量的空间分布主要是受早期冲洪积扇堆积物岩性、思的河的侵蚀堆积和以河水作为农业灌溉水源的人类活动的影响。
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