论文部分内容阅读
河流是一个开放体系，与流域环境发生着有机无机反应，如化学风化、侵蚀以及化学物质的溶解与析出过程等，影响着河水中化学物质的量和组成，由于这些过程和因素是动态的，形成了复杂的水化学时空分布特征。提取水化学特征时空分布信息有利于制定合理的水资源管理政策，理性的使用水资源，避免出现水质型缺水现象出现。
黑河源头发育冰川428条，总面积129km2，冰储量3.3km3，是黑河重要的水源。在本次工作中采集了七一冰川的冰川冰、冰面融水、冰川与侧碛交界处河水以及冰川融水样，委托莺落峡、祁连和札马什克三个水文站逐日连续收集黑河上游水样，主要探讨水中化学物质组成和量的特征；主要可溶性离子时空变化特征及来源；控制河水中离子浓度变化的因素和过程。得到以下结果：
(1)冰川冰中主要可溶无机化学离子浓度的空间分布以及冰面消融产生的表碛，影响冰面融水中离子的时空分布特征，而时间变化特征还受到冰川消融量的影响。冰面融水中主要可溶无机离子浓度Ca2+＞Mg2+≥Na+＞K+；HCO3-＞SO42-＞Cl-＞NO3-，水化学类型为HCO3--Ca2+，在与冰碛作用很短的时间内pH值由8.05上升到8.57，主要可溶无机离子浓度Ca2+＞Mg2+＞Na+＞K+；HCO3-＞SO42-＞Cl-＞NO3-，水化学类型演化为HCO3-+SO42--Ca2++Mg2+。总离子浓度提高了120％以上，K+，Mg2+和SO42-浓度增加最快，Cl-，Na+和Ca2+相比增加幅度不大。这种浓度增大的速率序列不同于其在中国陆壳中含量次序，说明水岩作用过程受各种物理化学因素控制。融水流经距冰川末端2km的水文总控点时，河水中离子浓度高于侧碛河，是冰面融水中总离子浓度的370％，各种离子浓度增加序列与侧碛河相似，但是总离子浓度增加的速率低于侧碛河。消融末期融水中离子浓度大于消融前期，pH平均值7.60，低于前期的8.79，主要可溶无机离子浓度是冰面融水的871％，说明在一定的时间范围内，融水中主要可溶无机离子浓度与水岩作用时间正相关。水化学类型演化为SO42-+HCO3-Ca2++Mg2+，弱酸水解反应产物是可溶无机离子的主要来源，随水岩作用时间增长，溶解度较小的Ca2+占总可溶无机离子比例逐渐减小，而溶解度较大的SO42-和Mg2+则增加，说明径流在演化过程中，主要可溶离子由溶解度较小的向溶解度大的过渡。
(2)流量与主要可溶无机离子浓度反相关，是融水中主要可溶性无机离子浓度、EC周期性变化的控制性因素。在日变化过程中及日变化之间各种理化指标悬殊很大，要得到比较精确的结果，需要长时间段尽可能密集的采样。这也是下一步工作需要解决的问题。
(3)冰川区融水径流量与温度正相关。温度越高，径流量大，离子含量越低；温度低时，径流量小，离子浓度高，但是离子含量的峰值滞后于温度的谷峰值，积温影响显著。冰川作用区融水径流中离子浓度空间上的差异受地貌特征及水岩作用时间控制，季节变化受温度影响。
(4)黑河上游三个水文站地处山区，受人类活动影响有限，各种指标代表了天然水本底值。结果显示，样品中EC值介于225.9～385.6mg/L之间，札马什克的最大，八宝河与莺落峡次之，pH在7.78～7.89之间，属于优质淡水资源。主要可溶离子浓度Ca2+＞Mg2+＞Na+＞K+；HCO3-＞SO42-＞Cl-＞NO3-，受山区高寒、降水丰沛等因素影响，河水中总离子浓度较低，属于HCO3-+SO42--Ca2++Mg2+型水，与冰川融水和我国大多数河流水化学类型一致。HCO3-和Ca2+是主导性阴阳离子，主要来于弱酸水解反应，其次是Mg2+和SO42-。SO42-平均浓度66.3mg/L远高于我国河流的平均值，主要来源于含硫矿物的溶解。受流域环境和水文因素影响，Ca2+和HCO3-浓度在札马什克样品中相对较高，八宝河水样中富集SO42-，Na+和K+。主要可溶离子总量与流量成反相关，由于离子来源差异，Na+，Cl-和水位的反相关性最为显著，NO3-与流量不相关，K+与流量正相关。季节变化过程中，枯水期河水中Ca2+和HCO3-浓度相对较高，退水期河水中SO42-浓度最高。