張 妍,畢直磊,張 鑫,宋進(jìn)喜,李 楠

西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院陜西省地表系統(tǒng)與環(huán)境承載力重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西安 710127

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

渭河位于中國(guó)的西北地區(qū),發(fā)源于今甘肅省定西市渭源縣的鳥鼠山,主要流經(jīng)今甘肅省、陜西省,在潼關(guān)縣港口鎮(zhèn)匯入黃河。渭河流域關(guān)中段(32.77°—36.09°N、105.86°—111.55°E),主要流經(jīng)關(guān)中平原,北岸為地勢(shì)較為平緩的渭北高原,南岸為地勢(shì)較陡的秦嶺山脈,中部為地勢(shì)低平的渭河谷地。流域內(nèi)有著包括山地、黃土坮塬、丘陵和平原等地貌類型在內(nèi)的復(fù)雜多樣的地形地貌,地勢(shì)西高東低。土壤類型以黃綿土、褐土、灰褐土為主。氣候類型為大陸性季風(fēng)氣候,屬于暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱的氣候帶。年平均氣溫在7.8℃到13.5℃之間。全年渭河流域降雨分布規(guī)律為南多北少、西多東少,降雨量在350—700mm之間[19]。

渭河流域支流眾多,水系分布呈扇形,屬不對(duì)稱水系。南岸支流包括石頭河、黑河、灞河、灃河等(圖1)。南岸支流發(fā)源于秦嶺山區(qū),主要表現(xiàn)為水清、源短、流急,主要流經(jīng)山區(qū),比降較大,水流較為湍急,水資源較為豐富。渭河北岸分布著許多較大支流,包括千河、金陵河、涇河、北洛河等。北岸支流發(fā)源于黃土高原和丘陵地帶,比降偏小,水流含沙量大,尤其是渭河的最大支流涇河的年均徑流量約為15.33×108m3[20]。

關(guān)中段渭河流域的土地利用類型分為耕地、林地、草地、水域、城鄉(xiāng)/工礦/居民用地和未利用地6類(圖2)。土地利用方式影響污染物的排放和傳輸過程,對(duì)河流水質(zhì)具有重要影響。不同分布格局下的土地利用方式會(huì)對(duì)水環(huán)境污染產(chǎn)生不同的影響。

圖1 研究區(qū)位置及樣點(diǎn)分布圖 (S1—S34表示采樣點(diǎn)) Fig.1 Location of the study area and distribution of surface water sampling sites (S1—S34 represent sample sites)

圖2 渭河流域關(guān)中段土地利用類型 (W1—W13表示子流域)Fig.2 Land-use types in the Weihe River basin in Guanzhong area in the Weihe River basin (W1—W13 represent subwatershed)

1.2 子流域劃分

基于研究區(qū)的DEM數(shù)據(jù)(DEM為中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心ASTER GDEM 30米分辨率高程數(shù)據(jù)),利用Arcgis10.2.1中的水文分析模塊根據(jù)河流的流向、流量及河流長(zhǎng)度等地形因素,將渭河流域關(guān)中段劃分為13個(gè)子流域(圖2)。

1.3 樣品的采集與分析

1.4 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS16.0做描述性統(tǒng)計(jì),采用ArcGIS10.1進(jìn)行空間分析,使用Sigmaplot10.0軟件作圖。

2 結(jié)果與討論

研究區(qū)地表水各項(xiàng)基本水質(zhì)理化見表1。pH值范圍在6.5—8.9之間,均值為8.2。EC值的范圍為185—2317 μS/cm,平均值為1007 μS/cm。一般情況下,未受污染的水體其EC值通常小于300 μS/cm,隨著人類活動(dòng)的作用EC值會(huì)明顯增高(金贊芳等, 2004)?？梢娧芯繀^(qū)地表水人類活動(dòng)的影響較大。ORP范圍為3.7—97.4 mV,平均值為50.4 mV。說明地表水總體呈一定的氧化性。DO的范圍為4.6—12.9 mg/L,平均值為9.8 mg/L。當(dāng)水中DO含量大于2 mg/L時(shí),不適合發(fā)生反硝化作用[22]。

表2 地表水硝酸鹽含量的統(tǒng)計(jì)特征

圖3 地表水硝酸鹽空間分布圖 (S1—S34表示采樣點(diǎn)；W1—W13表示子流域)Fig.3 Spatial distribution of nitrate concentrations in surface water (S1—S34 represent sample sites; W1—W13 represent subwatershed)

圖4 地表水中δ15N與的關(guān)系 (S1—S34 表示采樣點(diǎn)) Fig.4 The plot between δ15N and in surface water (S1—S34 represent sample sites)

圖5 地表水水質(zhì)指標(biāo)與土地利用類型的RDA 分析 Fig.5 Redundancy analysis for water quality indexes of surface water and land-use types

圖6 不同子流域土地利用百分比Fig.6 Percentage of land-use types in different watersheds

表3 土地利用類型與硝酸鹽含量的相關(guān)性

*表示相關(guān)性達(dá)到 0.05水平

圖7 地表水硝酸鹽的δ15N頻數(shù)分布Fig.7 Histograms of δ15N of nitrate in surface water

圖8 地表水硝酸鹽的氮同位素空間分布圖 (S1—S34表示采樣點(diǎn)；W1—W13表示子流域)Fig.8 Spatial distribution of nitrogen isotope of nitrate in surface water (S1—S34 represent sample sites; W1—W13 represent subwatershed)

3 結(jié)論