淺析呼和浩特市淺層地下水水化學(xué)特征演變規(guī)律

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摘要：針對(duì)地下水過量開采導(dǎo)致水資源短缺而嚴(yán)重遏制了呼和浩特市生態(tài)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)狀，以呼和浩特市平原區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)呼和浩特市淺層地下水進(jìn)行系統(tǒng)取樣分析，綜合運(yùn)用描述性分析，相關(guān)性分析，折線和餅圖圖示法，全面系統(tǒng)地研究了呼和浩特市淺層地下水水化學(xué)特征與礦化度演變規(guī)律。研究結(jié)果表明：①呼和浩特市淺層地下水中HCO.32-和Ca2+平均濃度為333?525 mg/L和 82?9704 mg/L，兩值均較大，變異系數(shù)較小，反映了它們?cè)诘叵滤械慕^對(duì)含量較高，為地下水中的主要離子。②地下水中的Na?+和Mg2+離子主要是來自各種硫酸鹽，重碳酸鹽和鹽酸鹽，地下水中的Ca2+離子主要來自各種硫酸鹽和鹽酸鹽。地下水的礦化度高低主要是由水中的Mg2+和Cl?-的濃度來控制的。③沿地下水水流方向, 主要離子并不遵循隨流程的增加而濃度增加的趨勢(shì)，而是與地下水溫呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)性。HCO.32-和Ca2+離子與地下水溫度的負(fù)相關(guān)最為顯著，即溫度越低時(shí)，離子的濃度反而越高。?
　　關(guān)鍵詞：水文化學(xué)；淺層水；礦化度；呼和浩特
呼和浩特市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中東部,河套斷陷盆地最東北部，北有大青山天然屏障，東及東南被蠻漢山環(huán)抱,盆地三面環(huán)山呈簸箕形狀，向西南敞開，地勢(shì)東北高，西南低。呼和浩特市地處我國(guó)北方內(nèi)陸干旱半干旱地區(qū)，人均占有水資源量只有412 m?3,是全國(guó)人均占有量的1/6，為全國(guó)嚴(yán)重缺水城市之一，水資源問題是該區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的瓶頸。有關(guān)呼和浩特市地下水水化學(xué)特征方面的研究，已有少量報(bào)道，但主要集中在2000年之前。2000年后的研究主要集中在對(duì)呼和浩特市地下水位動(dòng)態(tài)以及砷氟等地方病方面，如2002年，劉怡敏等對(duì)呼和浩特市地下水位動(dòng)態(tài)及影響因素進(jìn)行了分析；2009年楊亮平等對(duì)呼和浩特市地下水位動(dòng)態(tài)變化及趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)研究；2009年李浩，梁秀芬等對(duì)呼和浩特市（地區(qū)）高砷地下水進(jìn)行調(diào)查研究，查明地下高砷水的形成機(jī)制，以期控制地方性砷中毒。而近些年，呼和浩特市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，日益增長(zhǎng)的水資源需求和地下水污染問題以及頻發(fā)的供水安全事件，迫切需要對(duì)區(qū)域內(nèi)的地下水資源進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，而地下水水化學(xué)研究是地下水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。
　　本研究分析了2009年呼和浩特市地下水中的主要離子含量和水化學(xué)特征，探討了1988年以來地下水礦化度的變化趨勢(shì),目的是研究隨著工農(nóng)業(yè)和生活需水量的增加促使開采量的增大以及多年來氣候變化對(duì)礦化度變化趨勢(shì)的影響，旨在為呼和浩特市制定合理的發(fā)展計(jì)劃和維護(hù)生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定提供科學(xué)依據(jù)。?
　1 研究區(qū)概況
　　研究區(qū)主要是指呼和浩特行政區(qū)內(nèi)的平原區(qū)(包括山前傾斜平原、黃河和大黑河沖積平原)，呼包平原的東北部,在行政區(qū)劃上包括呼和浩特市所轄規(guī)劃區(qū)(新城區(qū)、賽罕區(qū)、玉泉區(qū)、回民區(qū))、土默特左旗、托克托縣、清水河縣、和林格爾縣及武川縣。研究區(qū)范圍：?x?：530 500～591 000；?y?：4 493 500～?4 540 500，土地總面積17 224 km?2，氣候?qū)儆趦?nèi)陸干旱半干旱地區(qū)［1］。
　　呼和浩特市淺層地下水系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的開放系統(tǒng)。按地下水賦存條件，可分為山前沖洪積平原和沖湖積平原，黃河沖湖積平原和湖積臺(tái)地4個(gè)水文地質(zhì)區(qū)；區(qū)內(nèi)地下水的補(bǔ)給主要來自山區(qū)的側(cè)向徑流補(bǔ)給及平原內(nèi)降水的入滲，地下水的排泄主要靠蒸發(fā)和開采消耗。?
　　2 采樣及測(cè)試方法?
　　2.1 采樣及測(cè)試
　　在研究區(qū)共布置了46個(gè)淺層水取樣點(diǎn),其中包括水文化學(xué)剖面(沿地下水流方向)上的8個(gè)觀測(cè)井,分別在2009年的9月份取樣,TDS是使用上海雷磁水質(zhì)分析儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試完成。
　　2.2 數(shù)據(jù)處理
　　數(shù)據(jù)處理綜合采用了統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 17.0對(duì)地下水中的主要離子含量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)學(xué)和相關(guān)性分析，同時(shí)繪制了折線圖和圓形圖對(duì)地下水流方向上離子化學(xué)特征和淺層水礦化度演化進(jìn)行了直觀的分析。?
　　3 結(jié)果與分析?
　　3.1 描述性統(tǒng)計(jì)分析
　　對(duì)2009年呼和浩特市范圍內(nèi)的46個(gè)觀測(cè)井水樣的有關(guān)水化學(xué)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到地下水主要離子特征見表1。Table 1 Statistics of hydrochemical parameters of groundwater for Hohhot County in 2009 (?n?=46)
　　水化學(xué)參數(shù)最小值最大值平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)
　　水溫（℃）8.02112.9889.837320.9584990.097435
　　TDS/(g·L-1)0.270.820.44880.171240.381551
　　K?+/（mg·L-1）0.627.592.361.431480.606559
　　Na?+/（mg·L-1）13.3165.244.46138.46850.865219
　　Ca2+/（mg·L-1）39.7915882.970431.834110.38368
　　Mg2+/（mg·L-1）15.3467.5131.344613.440090.428785
　　Cl?-/（mg·L-1）7.79138.344.812935.584010.794057
　　SO.42-/（mg·L-1）4.53233.158.354652.257880.895523
　　HCO.3?-（mg·L-1）215.2651.5333.52595.33640.285845
　　CO.32-/（mg·L-1）0203.426.4131.875146
　　F?-/（mg·L-1）0.11.160.4350.228850.526092
　　溶解性總固體?/（mg·L-1）262.4952.7495.6207.24010.41816
　　pH值7.578.687.99710.372390.046566
　　NO.3?-/（mg·L-1）0.2155.537.667195.33642.531026 從表1中可以看出在陽離子（Ca2+、Mg2+、 K?+、Na?+）中Ca2+的含量相對(duì)較高，平均為82?970 4 mg/L，K?+的含量最低，平均為2?36 mg/L;對(duì)于陰離子HCO.3?-的平均值達(dá)到了333?525 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)差為95?336 4，兩值均較大，變異系數(shù)較小，反映了其在地下水中的絕對(duì)含量較高，為地下水中的主要陰離子。而CO.32-的平均值僅為3.42 mg/L，即其在地下水中相對(duì)其他陰離子含量最低。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是地下水中碳酸存在的形態(tài)受pH影響， 在偏酸、偏堿及中性水中HCO.3?-占優(yōu)勢(shì)，且在pH=8?34時(shí)，HCO.32-達(dá)到最高值。本次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果在整個(gè)研究區(qū)范圍內(nèi)pH在8.19～7?75之間， K?+、Na?+、Cl?-、SO.42-和CO.3?-的變異系數(shù)均較大，表明其在地下水中的含量變幅較大，表明它們是地下水中隨環(huán)境變化的敏感因子，決定地下水鹽化的作用的主要變量。HCO.3?-和 Ca2+的變異系數(shù)相對(duì)都較小，表明它們?cè)诘叵滤械暮肯鄬?duì)比較穩(wěn)定。