劉 敏,趙良元*,李青云,鄒靖怡,胡 園,張屹哲,徐 平,吳志廣,鄧 瑋,陶晶祥（1.長江科學院 流域水環(huán)境研究所,湖北 武漢 0010；2.流域水資源與生態(tài)環(huán)境科學湖北省重點實驗室,湖北 武漢 0010；.長江科學院,湖北 武漢 0010；湖北 武漢 0010；.長江水利委員會水文局漢江水文水資源勘測局,湖北 襄陽 1022）

河流水的化學組成記錄了水的形成和遷移的歷史,反映了流域內河流水化學特征[1-2].水化學特征及水質可作為河流水質評價以及河流生態(tài)系統(tǒng)的重要指標,對流域內人類生活用水、灌溉用水以及工業(yè)用水等有重要的影響,但河流水化學特征和水質受區(qū)域自然因素地質（巖石風化、土壤侵蝕、地下水等）、氣候（降雨、蒸發(fā)）以及人類生產(chǎn)生活（農(nóng)業(yè)活動、工業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)生活污水）等影響[3-6],因此,河流水化學特征及水質在一定程度上可反應流域內基本特征.

長江源區(qū)地處青藏高原腹地,素有“中華水塔”的美譽.區(qū)域內人口稀少,自然環(huán)境差,是氣候和生態(tài)環(huán)境變化的敏感區(qū)和脆弱區(qū),容易受到外界干擾,而且一旦遭到破壞將難以恢復[3,7].長江源區(qū)是典型氣候寒冷干燥,徑流主要由冰雪融水和多年凍土提供,因此水循環(huán)受氣溫影響較大.近些年來全球性溫度升高,導致長江源區(qū)冰川融化,區(qū)域的水源補給量增加,主要河流的徑流量發(fā)生變化[8-9],河流的地球化學也隨之發(fā)生了變化.相關研究表明,長江源區(qū)構造復雜,河流中普遍存在蒸發(fā)巖的溶解[5],冰川融水、雪水和河水的水化學類型主要為重碳酸鹽類鈣組水和鎂組水[10].長江源區(qū)河水和沼澤水中陰離子均以HCO3-為主,陽離子以 Ca2+為主;溫泉水以陰離子以HCO3-為主,陽離子以 Na+為主;湖水陰離子均以 Cl-為主,陽離子以 Na+和 Mg2+為主[11].長江源區(qū)凍土融水陰離子和陽離子主要受蒸發(fā)巖和碳酸鹽巖等地殼源的控制,不同海拔高度凍土融水的水化學類型不相同,高海拔（＞4800m 以上）區(qū)域凍土融水主要水化學類型為 Ca-SO4,中海拔高度（4400～4700m）區(qū)域主要水化學類型為 Na-Cl,而低海拔高度水化學類型較為復雜[12].沱沱河（正源）、楚瑪爾河（北源）及通天河水體水化學類型主要為 Cl·HCO3-Na·Ca,水化學主要控制因子為巖石風化[13],沱沱河和楚瑪爾河主要離子為 Na+、Cl-和 SO42-,主要來源于蒸發(fā)巖和石膏的溶解以及地下水補給[5,14].沱沱河地下水存在Na+、Cl-、SO42-、As、NH4+、總硬度和溶解性固體含量超過《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）標準值,沱沱河河谷南北兩側的地下水主要離子為Na+和 Cl-,水量較大且不受季節(jié)影響[15].當曲作為長江的南源,具有海拔高、水系復雜及大片沼澤濕地等特點,一直是神秘的無人區(qū),一些科學考察者主張將當曲作為正源,使已經(jīng)成為定論的長江源問題成為社會關注的焦點[16-18],目前關于長江南源研究較少.前期研究者主要集中研究自然因素對長江源區(qū)局部區(qū)域水化學特征的影響,將長江三源（南源、正源、北源）及通天河的水化學特征系統(tǒng)研究的尤其有限.因此本研究結合歷史調查結果,分析長江源區(qū)三源（南源、正源、北源）及通天河水化學主要離子含量特征,綜合考慮人為和自然因素對長江源區(qū)水化學特征影響,綜合闡明長江源區(qū)主要離子的來源,并綜合評價長江源區(qū)水體的適用性,以期長江源區(qū)的水生態(tài)環(huán)境保護及水資源的綜合利用提供基礎支撐.

1 材料及方法

1.1 研究區(qū)域概況

長江源區(qū)流域面積約13.82萬km2,長江源頭包括北源楚瑪爾河水系、正源沱沱河水系、南源當曲水系以及干流通天河水系[13,19].長江源地形呈半封閉狀態(tài),年內溫差小,基本上只有冬夏兩季,日溫差大,日照長,輻射強[18].6～9月降水量占全年的 80%,水量隨海拔高度變化較大[10,20].年蒸發(fā)量是年降水量的2～6倍,蒸發(fā)量空間上的分布基本上呈由西北向東南減少的趨勢[21].

當曲發(fā)源于唐古拉山東段的霞舍日阿巴山東麓,源頭具有豐富的地下水（以泉群形式）補給,并分布大面積沼澤,平均海拔在 4600m 以上,長約352km[18,22].當曲多年平均氣溫為-4.1℃,年際差異小,多年平均降水量 400mm[9,18].沱沱河發(fā)源于各拉丹東雪山東側的姜根迪如冰川,平均海拔 4500m以上,長約350km,[22].流域內多年平均氣溫為-4.4℃,多年平均降水量約為282.3mm,降水多集中在夏、秋季的7～9月年.多年平均年蒸發(fā)量為1646.1mm[18,23].楚瑪爾河發(fā)源于昆侖山南支可可西里山黑脊山南麓,流域上游分布有諸多高原湖泊,長約 515km[22].流域年平均氣溫-2.9℃,年均降水量約 257mm,年內分配不均,年平均蒸發(fā)量為 1550mm,.通天河自當曲、正源沱沱河匯合點的治多縣西部的囊極巴隴起至青海省玉樹州的玉樹市區(qū)結古鎮(zhèn)西巴塘河口,總長828km,海拔高 3000～4000m[9].通天河年均蒸發(fā)量為1200mm[24].

長江源區(qū)由第四紀河流沉積、中生代碎屑巖、碳酸鹽巖與蒸發(fā)巖、火山巖夾層組成[21],楚瑪爾河-通天河斷裂帶裸露二疊系和三疊系,分別由碳酸鹽沉積巖和碎屑巖組成.沱沱河和尕爾曲以碎屑巖為主,主要成分為砂巖和灰?guī)r.南源當曲為碳酸鹽-雜巖和松散沉積巖-雜巖,碳酸鹽-雜巖由碳酸鹽巖或碳酸鹽巖碎屑構造[13].

1.2 水樣的采集與檢測

1.2.1 樣品采集 2019年 8月根據(jù)長源區(qū)區(qū)域特征及歷史監(jiān)測情況,共選取 30個采樣點（圖 1）,其中在當曲8個采樣點（D1～D8）,沱沱河布設4個采樣點（T1～T4）,楚瑪爾河布設 5個采樣點（C1～C5）,通天河布設 13個采樣點（G1～G13）.水樣采自水下約 10cm處,且在采樣前干凈的采用瓶用地表水沖洗潤洗,同時每個采樣點三次重復的混合水樣收集到 500mL的塑料瓶中.現(xiàn)場部分水樣過 0.22μm 濾膜,保存在100mL的聚丙烯的瓶子中,其中取 30mL加濃硝酸,直至水樣 pH＜2,用于測水體中主要陽離子（K+,Na+,Ca2+,Mg2+）,其他過濾好的水樣用于水體中陰離子（Cl-,NO3-,SO42-和F-）的檢測,水樣保存在4℃的冰箱中待測.

圖1 長江源區(qū)主要河流采樣點Fig.1 The sampling points of the main rivers in the source region of Yangtze River

1.2.2 樣品分析 水體中pH值、電導率（EC）、溶解性總固體（TDS）采用便攜式水質分析儀現(xiàn)場監(jiān)測.水體中的陰離子 Cl-、SO42-、NO3-含量根據(jù)中國標準[25],采用離子色譜進行分析（ICS900,USA）,檢出限為 0.006～0.018mg/L,回收率為 99.1%～116.3%;水體中陽離子采用微波等離子體原子發(fā)射光譜儀（MP-AES）進行檢測[3],檢出限為0.0002～0.0004mg/L,回收率為 95.6%～97.3%.水體中 HCO3—采用酸堿滴定法分析（甲基橙作為指示劑,稀鹽酸滴定）[26].水體中總硬度（TH）根據(jù)經(jīng)驗公式計算獲得[27].采用硅鉬黃光度法測定水體中二氧化硅（SiO2）含量.

2 結果與討論

2.1 主要離子分析

2.1.1 河流理化性質分析 由調查結果可知（表1）,長江源區(qū)pH值的范圍為7.83～8.78,平均值為8.3,說明長江源區(qū)河流水呈現(xiàn)弱堿性.水體中 TDS含量范圍為50～3012mg/L,平均含量為871.7mg/L,遠高于世界河流TDS平均值（150mg/L）[28],這可能是由于構造運動所致[29].TH范圍為63.2～593.4mg/L,TH平均值為 281.2mg/L,遠高于長江中下游[30],表明長江源區(qū)水體硬度較高.

表1 長江源區(qū)主要河流理化性質Table 1 The physicochemical property of the main rivers in the SRYR

由圖 2分析可知,當曲和通天河屬于中等硬度的淡水,而沱沱河和楚瑪爾河屬于高硬度以上的微咸水,表明長江源區(qū)不同河流水體理化性質存在一定的差異,這可能主要是受復雜的地形地貌及多變的局部氣候影響所致.

圖2 長江源區(qū)主要河流中溶解性總固體和硬度的分布Fig.2 Distribution of total soluble solids and hardness the main rivers in the SRYR

2.1.2 河流主要離子含量 長江源區(qū)水體中的主要陰陽離子平均含量遠高于長江流域[31-32]和全球河流[33],表明長江源區(qū)水體中主要離子受巖石風化影響較大.長江源區(qū)主要陽離子的平均含量高低依次為:Na+＞Ca2+＞Mg2+＞K+,其中 Na+平均含量占總陽離子含量的65.9%,Ca2+平均含量占總陽離子含量的18.8%.主要陰離子的平均含量高低順序依次為:Cl-＞HCO3-＞SO42-＞NO3-,其中 Cl-平均含量占總陰離子含量 47.6%,HCO3-平均含量占總陰離子含量32.9%,而NO3-僅占總陰離子含量0.2%,表明長江源區(qū)河流水體主要離子受蒸發(fā)巖和碳酸鹽溶解影響[5],這與青藏高原其他河流相似[14].

2.2 主要離子空間分布

由圖 3分析可知,當曲陽離子主要以 Ca2+為主,陰離子主要以為 HCO3-為主,說明當曲主要受碳酸鹽風化影響;沱沱河、楚瑪爾河和通天河陽離子均以Na+為主,陰離子均以 Cl-為主,表明沱沱河、楚瑪爾河和通天河水體主要離子受巖鹽影響.當曲、沱沱河、楚瑪爾河和通天河 NO3-均低于其他離子,表明長江源區(qū)主要河流受人為活動影響有限[6].當曲水體中主要陽離子（Na+、Ca2+、Mg2+、K+）和主要陰離子（Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-）含量均低于其他河流,表明當曲離子含量相對較低.

圖3 長江源區(qū)主要河流中主要陰、陽離子含量Fig.3 The major ion concentration of the main rivers in the source region of Yangtze River

2.3 水化學特征分析

2.3.1 水化學類型分析 由圖 4分析可知,當曲水化學類型主要為 Ca-SO4和 Ca-HCO3,表明當曲水化學類型可能受碳酸鹽、蒸發(fā)巖和硅酸鹽溶解影響.沱沱河和楚瑪爾河水化學類型主要為 Na-Cl,表明沱沱河和楚瑪爾河水化學類型受蒸發(fā)巖溶解影響較大[5].通天河水化學類型主要為Na-Cl和Ca-HCO3,其中通天河干流水體主要為 Na-Cl,通天河干流與楚瑪爾河和沱沱河水化學類型相同,說明沱沱河和楚瑪爾河離子的匯入對通天河干流水化學類型影響較大.這主要是由于楚瑪爾河和通天河水體中離子含量較高,匯入通天河后,對通天河水體中離子貢獻較大.

圖4 長江源區(qū)主要河流的Piper三線圖Fig.4 The Piper diagram of major rivers in the source region of Yangtze River

2.3.2 主要控制因子 Gibbs[34]采用 TDS-Na+/（Na++Ca2+）圖和TDS-Cl-/（Cl-+HCO3-）圖對世界地表水（雨水、河水、湖水等水體）化學組分及其形成原因（大氣降水、巖石風化、蒸發(fā)結晶）進行直觀分析.由圖 5可知,長江源區(qū)的大部分的采樣點基本處于巖石風化作用和蒸發(fā)結晶作用的過渡帶,并遠離大氣降雨作用帶.不同河流呈現(xiàn)不同的主控因子,當曲水體中 TDS含量較低,Na+/（Na++Ca2+）和 Cl-/（Cl-+HCO3-）值較低,屬于典型的巖石風化控制.楚瑪爾河和沱沱河水體中 TDS含量較高,Na+/（Na++Ca2+）和Cl-/（Cl-+HCO3-）值較高,屬于典型的蒸發(fā)結晶控制,進一步說明楚瑪爾河和沱沱河流蒸發(fā)作用較強.通天河部分采樣點分位于巖石風化和蒸發(fā)結晶,屬于巖石風化和蒸發(fā)結晶共同控制,與Jiang等[13]研究結果一致.

圖5 長江源區(qū)主要河流采樣點的陰、陽離子吉布斯圖Fig.5 Gibbs chart of anion and cationic ions of main river sampling points in the SRYR

2.4 主要離子來源分析

長江源區(qū)主要離子相關性結果表明（表 2）,EC和 TDS 與 Na+、K+、Mg2+、Cl-、SO42-、Ca2+、HCO3-呈顯著正相關,而EC和TDS反映了地下水中溶解固體的總量[35],表明巖石風化是長江源區(qū)水體中離子的主要來源.海拔與 NO3-呈現(xiàn)顯著負相關,而 NO3-主要來源與人類活動[6],表明海拔越高,人為活動對水體離子貢獻越小.NO3-與其他離子無顯著相關,表明除NO3-外,其他離子主要來源于巖石風化和大氣輸送等自然源.HCO3-與 Ca2+和 Mg2+呈弱相關,而與Na+和K+呈顯著正相關,表明HCO3-除了來與源于碳酸鹽溶解外,可能部分來源于蒸發(fā)巖和硅酸鹽溶解.Na+和 K+顯著正相關,表明 Na+和 K+主要來源于蒸發(fā)巖溶解[5].Ca2+和 Mg2+呈顯著正相關,表明研究區(qū)域內存在白云石的溶解[34].SO42-與 Ca2+相關性較弱,而SO42-與Cl-相關性較弱,表明SO42-主要來源于蒸發(fā)巖溶解[5,12].由相關性分析結果表明,長江源區(qū)主要離子可能主要來源于自然源,即大氣傳輸、碳酸鹽、蒸發(fā)巖和硅酸鹽溶解.

表2 相關性分析結果Table 2 Correlation matrix of hydrogeochemical compositions in the SARY

主成分分析（PCA）常被用來判斷離子的主要來源的分析手段[6,12,36],在采用主成分分析長江源區(qū)水樣中離子來源前,先對水體離子含量進行 Kaiser-Meyer-Olkin統(tǒng)計,抽樣適度測定值為 0.629,而且為Bartlett球度檢驗為零,表明長江源區(qū)水體中離子含量可用PCA進行分析[37].主成分1、2、3的特征值大于1,其他主成分的特征值均小于1,且這3個主成分的累積貢獻率為79.35%,說明這3個主成分就能夠解釋大部分采樣點的離子含量數(shù)據(jù).水體中Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-和 HCO3-含量在第一主成分上具有較高負荷（圖 6）,可以解釋53.0%的方差,表明這些離子主要是來源為自然源,即來源于巖石風化、大氣輸送等[6,38].NO3-在第二主成份可以解釋13.51%的方差,表明NO3-與其他離子來源不同,主要為人類活動（農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn),以及居民生活污水排放等）[6].第三主成分為 pH,可以解釋 12.83%的方差,表明pH與離子來源不相同.

圖6 長江源主要離子主成分分析Fig.6 Principal component analysis（PCA）for major ion in the source region of Yangtze River

2.4.1 大氣傳輸 流域的水體中 Na+/Cl-和 K+/Cl-的平均值分別為1.45、0.08,高于海水中相應的比例（Na+/Cl-=0.86,K+/Cl-=0.02）,而且長江源區(qū)遠離海洋,雨水中 Na和 Cl含量較低,表明大氣輸入的貢獻較低.Na+/Cl-值大于 1,而硅酸鹽溶解速率較低,對水體中Na+貢獻相對較小,因此認為長江源區(qū)鈉離子主要是來源于蒸發(fā)巖溶解[5,39].

2.4.2 人為活動 隨著近年來藏區(qū)旅游業(yè)的發(fā)展和放牧活動的快速增長,長江源區(qū)的自然水體化學特征可能隨之發(fā)生改變[12].NO3-可作為人為活動的對水環(huán)境影響的指標[6],長江源區(qū)水體中 NO3-含量范圍為0.26～2.75mg/L,均值為1.46mg/L,NO3-含量整體較低,而且長江源區(qū)人口密度較低,因此長江源區(qū)水體中離子受人為活動影響極為有限.為了進一步研究長江源區(qū)不同河流水體受人為活動影響情況,采用NO3-和SO42-經(jīng)Na標準化后的比值區(qū)分地殼源和人為源,長江源區(qū)水體中NO3-和 SO42-經(jīng) Na 標準化后的比值無明顯相關性,表明NO3-和SO42-存在不同的來源.由圖7分析可知,當曲源頭的NO3-/Na+值接近 0.5,表明該處受到一定的人為活動影響[12].同時,現(xiàn)場調查表明,在當曲源頭發(fā)現(xiàn)大量牛群,因此當?shù)鼐用竦姆拍粱顒訉Ξ斍植克瘜W特征有一定的影響.

圖 7 Mg2+/Na+與 Ca2+/Na+及 HCO3-/Na+與 Ca2+/Na+關系Fig.7 Mg2+/Na+ and Ca2+/Na+,HCO3-/Na+ and Ca2+/Na+for major rivers in the source region of Yangtze River

2.4.3 巖石風化 天然水中的 Na++K+主要來源于蒸發(fā)巖或硅酸鹽的風化產(chǎn)物,Ca2+和Mg2+可能來源于碳酸鹽、蒸發(fā)巖或硅酸鹽,Cl-和 SO42-主要來源于蒸發(fā)巖的溶解,HCO3-主要來源于碳酸鹽巖[5].典型巖性的風化作用產(chǎn)生了不同的離子,而不同離子比例可以反映離子受不同類型巖石風化的影響程度[1].由圖 8分析可知,長江源區(qū)水體中 Na+/Cl-物質的量當量比值在1附近,表明長江源區(qū)水體中離子受蒸發(fā)巖溶解影響較大.長江源區(qū)當曲和沱沱河大部分采樣點位于（Ca2++Mg2+）/HCO3-等量線的上方,表明 Ca2+和 Mg2+除了受碳酸鹽溶解影響外[40],還受硅酸鹽和蒸發(fā)巖溶解的影響,而楚瑪爾河和沱沱河位于此等量線附近,表明楚瑪爾河和沱沱河受碳酸鹽溶解影響.沱沱河和楚瑪爾河采樣點位于（Ca2++Mg2+）/（SO42-+HCO3-）等量線的上方,表明沱沱河和楚瑪爾河主要碳酸鹽和蒸發(fā)巖溶解影響,而當曲和通天河位于等量線附近,沱沱河和楚瑪爾河主要離子受碳酸鹽和硫酸鹽溶解影響[35].長江源區(qū)主要采樣點位于（Cl-+SO42-）與 HCO3-等量線下方,并且偏離較遠,表明長江源區(qū)主要離子受蒸發(fā)巖溶解影響大于碳酸鹽溶解[41].

圖8 長江源區(qū)主要離子關系Fig.8 Main ion relation diagram of the source region of the Yangtze river

鈉校正物質的量比法可消除稀釋作用的影響,可以用于分析溶解溶質的主要來源（蒸發(fā)鹽、硅酸鹽和碳酸鹽）[6].由圖 9分析可知,當曲采樣點主要位于碳酸鹽和硅酸鹽端,表明當曲水體中離子主要來源于碳酸鹽和硅酸鹽溶解[42],在自然條件下,碳酸鹽的溶解度比硅酸鹽高 12～40倍,說明當曲受碳酸鹽溶解影響更為顯著.沱沱河和楚瑪爾河采樣點主要位于蒸發(fā)巖和硅酸鹽端,表明沱沱河和楚瑪爾河水體中離子主要來源于蒸發(fā)巖和硅酸鹽溶解,一般情況下,水體中蒸發(fā)巖的溶解速率是碳酸鹽的 4～7倍,而且沱沱河和楚瑪爾河水體中 SiO2的含量（分別為6.29mg/L和 1.64mg/L）遠低于世界河流平均含量（7.62mg/L）[43],說明沱沱河和楚瑪爾河水體受蒸發(fā)巖溶解的影響更為顯著.通天河則位于蒸發(fā)鹽、硅酸鹽和碳酸鹽端,表明通天河水體中主要離子受蒸發(fā)鹽、硅酸鹽和碳酸鹽共同溶解的影響,通天河水體中SiO2的平均含量（4.42mg/L）低于世界河流平均值[43],說明通天河受蒸發(fā)鹽和碳酸鹽溶解的影響更為顯著.綜合以上分析可知,長江源區(qū)主要河流與青藏高原河流離子主要來源相似,主要受碳酸鹽風化和蒸發(fā)巖溶解的影響較為顯著[14].

圖9 長江源區(qū)主要河流Mg2+/Na+與Ca2+/Na+,HCO3-/Na+與 Ca2+/Na+關系Fig.9 Mg2+/Na+ and Ca2+/Na+ ,HCO3-/Na+ andCa2+/Na+ for the source region of the Yangtze river

2.5 水質評價

由于長江源區(qū)主要河流主要離子濃度較高,因此對其水質的適宜性進行評價.由于長江源區(qū)河水主要用于農(nóng)田灌溉及飲用,因此參照農(nóng)田灌溉用水質標準和飲用水標準進行評價.

2.5.1 灌溉用水水質評價

（1）鹽度危害和堿危害

灌溉水中過量的鈉和鹽度濃度會導致鈉的危害和鹽度的危害.水中的鈉離子取代土壤中的鈣、鎂離子,使磷含量和滲透性降低,使土壤硬化.可根據(jù)計算鈉（Na%）、鈉吸附比（SAR）及電導率等參數(shù),評價灌溉用水的水質[27,36,41].

長江源區(qū)水體中鈉吸附比范圍為 0.02～21.7,均值為 4.01,表明長江源區(qū)河流大部分（90%）采樣點水體沒有堿危害風險.水體中電導率范圍為 181.1～4356μS/cm,均值為 1171μS/cm,表明長江源區(qū)鹽度整體較高,存在鹽度危害風險[27].由圖 10分析可知,當曲采樣點落在C1S1和C2S1區(qū)域,表明當曲主要為低鈉中鹽水體,符合灌水質的要求.沱沱河河采樣點主要位于C3和C4,而且SAR均大于10,表明沱沱河和楚瑪爾河河水不適合直接用于灌溉[36].通天河采樣點主要位于 C2S1和 C3S1,表明河水可以用于灌溉,但是為了降低鹽堿化危害風險,建議用于耐鹽植物的灌溉[44].

圖10 長江源區(qū)灌溉水質分類Fig.10 Diagram for irrigation waters classification in the S the source region of Yangtze River

根據(jù) Na%值,將灌溉水分為 5類:Na%＜20,水質非常好;20＜Na%＜40,水質較好;40＜Na%＜60,水質一般可以用來灌溉;60＜Na%＜80,水質不一定適合灌溉;Na%＞80,水質不能直接用于灌溉[1].長江源區(qū)Na%的范圍為 0.9～84.2,均值為 41.1,其中 7.5%的采樣點水體中不能直接用于灌溉,23.9%的采樣點水體不一定適用于灌溉,68.6%的采樣點水體可用于灌溉.不同河流間差異較大,當曲、沱沱河、楚瑪爾河及通天河水體中Na%比分別為17、62、56和47.3.表明當曲所有采樣點水體均適宜于灌溉.鈉與碳酸鹽結合形成堿性土壤,鈉與氯結合形成鹽漬土,高的鈉含量會引起土壤的反絮凝作用,損害土壤的肥力和滲透性.而且當灌溉水中鈉離子濃度較高時,鈉離子容易被粘土顆粒吸附,通過堿基交換過程取代鎂離子和鈣離子,更加不利于農(nóng)作物生長[27].因此,沱沱河和楚瑪爾河以及通天河的水體用于灌溉時需要慎重.

（2）滲透性指數(shù)

長期使用高鹽灌溉水會影響土壤滲透性,根據(jù)滲透性指數(shù),可以判斷水體對灌溉區(qū)土壤滲透性的影響[27].灌溉指數(shù)（PI）的計算公式表示如下:

式中各離子含量單位均為 meq/L.如果水體PI＞70%,表明不會影響灌溉渠土壤滲透性,PI＜25%,則影響灌溉土壤滲透性[27].由計算可知,長江源區(qū) PI值為 30.4～90.3%,均值為 71.2%.其中 47%的采樣點水體對土壤滲透性沒有影響,53%的采樣點可能對水體滲透性具有一定的影響.

2.5.2 飲用水水質評價 參照《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）,對長江源區(qū)水體中TDS、TH、Na+、Cl-、SO42-、NO3-進行評價.由圖12分析可知,與其他河流相比,當曲水體中TDS、TH、Na+、Cl-、SO42-、NO3-平均含量相對較低,均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）.沱沱河Na+和Cl-平均含量超《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）中標準限值（Na+標準限值:200mg/L,Cl-標準限值:250mg/L）,表明沱沱河水體不宜直接飲用.楚瑪爾河TDS、Na+和 Cl-平均含量均超出飲用水標準限值（TDS標準限值:1000mg/L）,不宜直接用于飲用.通天河 Cl-平均含量均超出飲用水標準限值,不宜直接飲用.總體上長江源區(qū)水體中 Na+和 Cl-離子含量遠高于長江中下游[31],主要是由于長江源區(qū)蒸發(fā)作用強烈,區(qū)域內存在較多的鹽湖和溫泉[21,14].

圖11 長江源區(qū)飲用水水質評價Fig.11 Evaluation of drinking water quality in the source region of the Yangtze river

3 結論

3.1 長江源區(qū)水體 pH 平均值為 8.3,呈現(xiàn)弱堿性,硬度平均值為281.2mg/L,其中當曲通天河為中等硬度以下的淡水,而沱沱河和楚瑪爾河為中等硬度以上的微咸水.研究區(qū)域內的陽離子主要以Na+和Ca2+為主,分別占總陽離子含量的65.9%及18.8%;陰離子主要以 Cl-和 HCO3-為主,分別占總陰離子含量的47.6%及32.9%.

3.2 長江源區(qū)的主要水化學類型為 Na-Cl、Ca-HCO3和 Ca-SO4,其中當曲水化學類型主要為Ca-HCO3和Ca-SO4,沱沱河和楚瑪爾河主要水化學類型為 Na-Cl,通天河水化學類型主要為 Na-Cl和Ca-HCO3.

3.3 長江源區(qū)主要受巖石風化作用和蒸發(fā)結晶控制.但不同河流水體水化學特征具有一定的差異,.當曲主要受巖石風化控制,沱沱河和楚瑪爾河主要受蒸發(fā)結晶控制,而通天河主要受巖石風化作用和蒸發(fā)結晶控制.長江源區(qū)整體上水體離子受大氣傳輸和人為活動影響較小,受巖石風化影響較大,但是當曲局部河段居民放牧對河流離子具有一定影響.當曲水體中離子主要來源于碳酸鹽溶解,楚瑪爾河和沱沱河離子主要來源于蒸發(fā)巖溶解,通天河離子主要來源蒸發(fā)巖、碳酸鹽及硅酸鹽的溶解.

3.4 通過水質分析表明,長江源區(qū)當曲水體可以直接用于灌溉,而沱沱河、楚瑪爾河及通天河水體建議慎用于灌溉.長江源區(qū)當曲水體中TDS、TH、Na+、Cl-、SO42-、NO3-平均含量均符合 GB5749-2006,而沱沱河、楚瑪爾河及通天河水水質相對較差,不宜直接用于飲用.