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Arid Zone Research >

2024 , Vol. 41 >Issue 2: 250 - 260

DOI: https://doi.org/10.13866/j.azr.2024.02.08

Land and Water Resources

Hydrochemical characteristics and control factors of surface water in the Yigong Lake Basin, Tibet

  • SHAO Jie , 1 ,
  • YANG Xinjie , 1 ,
  • CHEN Xiqing 1 ,
  • TENG Chao 1 ,
  • YI Jinjun 1 ,
  • DONG Meiling 1 ,
  • ZHANG Zechen 1 ,
  • CAO Jun 1 ,
  • ZHU Ning 1 ,
  • XIAO Deng 1 ,
  • SUN Siyuan 1 ,
  • LYU Fei 2
Expand
  • 1. Cores and Samples Center of Natural＆Resources (CSCNR), China Geological Survey(CGS), Sanhe 065201, Hebei, China
  • 2. National Sichuan-Tibet Railway Technology Innovation Center, Chengdu 610200, Sichuan, China

Received date: 2023-07-13

  Revised date: 2023-11-01

  Online published: 2024-06-20

Fold

Abstract

This study examines the hydrochemical characteristics and controlling factors of surface water in the Yigong Lake Basin, southeast Tibet, through the collection of 26 groups of surface water samples. Linear trend diagrams, Gibbs diagrams, and Piper diagrams of the main ions in the water sample points were drawn. Moreover, correlation analysis, linear trend analysis, mathematical statistics, and ion ratio were used to analyze the surface water’s main ion characteristics and controlling factors in the study area, unveiling its material sources. The results show that the predominant cations in the Yigong Lake Basin surface area were Ca2+ and Mg2+, while K+ and Na+ levels were relatively low. The hierarchy of cation content was Ca2+ > Mg2+ > Na+ > K+. Among anions, H C O 3 - , S O 4 2 - ,and Cl- dominated, with relatively low levels of N O 3 - and F-. The hierarchy of anion content was H C O 3 -> S O 4 2 ->Cl- > N O 3 ->F-, and the concentration value of H2SiO3 maintained a steady fluctuation around 6.9 mg·L-1. The pH value consistently ranged between 7.84 and 8.37, indicating weak alkalinity. The three main ions in the surface water of the Yigong Lake Basin were Ca2+, Mg2+, and H C O 3 -, and the hydrochemical types were mainly HCO3-Ca·Mg or HCO3-Ca. Rock leaching was the primary controlling factor, with minimal influence from cation-alternating adsorption, evaporation, or human activities on water concentration.

Key words： water chemistry; correlation analysis; material source; Yigong Lake Basin

Cite this article

SHAO Jie , YANG Xinjie , CHEN Xiqing , TENG Chao , YI Jinjun , DONG Meiling , ZHANG Zechen , CAO Jun , ZHU Ning , XIAO Deng , SUN Siyuan , LYU Fei . Hydrochemical characteristics and control factors of surface water in the Yigong Lake Basin, Tibet[J]. Arid Zone Research, 2024 , 41(2) : 250 -260 . DOI: 10.13866/j.azr.2024.02.08

湖泊水体中的化学离子能够指示湖泊水体循环过程、湖泊流域水-岩作用和湖泊演化历史[1-2]。湖泊水体水化学特征主要受控于地形地貌、岩石风化、大气降水、径流和排泄等条件，湖泊水体水化学特征常用于分析和研究湖泊水循环过程、水化学控制因素和环境变迁等[3-4]。迄今为止，国内外众多学者[5-6]通过对湖泊流域水体主要离子和水化学特征研究揭示了湖泊流域水体离子组成主要受到气候变化、岩石风化及人类活动的影响[7⇓⇓-10]。
青藏高原是冰川、湖泊、多年冻土和江河源头的主要聚集区[11]。青藏高原湖泊分布众多，湖泊的生态功能作用较为明显，能够有效维持水环境容量、水化学循环和水生生物平衡。针对青藏高原湖泊流域水化学特征及其控制因素已有相关学者开展了分析研究[12]。王鹏等[13]对青藏高原打加芒错湖水的水化学特征及其盐化过程开展了分析研究；王海雷等[14]对青藏高原400多个湖泊的水化学特征和盐度的相关性开展了综合研究；张涛等[15]对然乌湖流域地表水主要离子特征及其控制因素进行了分析，揭示了地表水水中主要物质来源；王利杰等[16]对西藏山南地区沉错湖泊流域开展了高原湖泊及其补给河流与冰川径流的水化学特征研究，并探讨了影响主要离子组成的主控因素；郑绵平等[17]通过对盐湖水化学类型及其地带分布进行研究，揭示了水化学类型与矿物组合特征密切相关；李承鼎等[18]于2009—2020年对西藏34个湖泊水体中离子分布进行了分析。以上研究成果为本研究提供了很好的借鉴。鉴于堰塞湖成因的易贡湖流域地表水水化学特征及控制因素方面的研究鲜见报道，此次主要采用数理统计[19]和离子比[20]等方法研究易贡湖流域地表水化学演化过程及其物质来源。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

公元1900年，一场大型泥石流发生于易贡藏布左岸，倾泻而下的泥石流堵塞了易贡藏布，形成了一个巨大的堰塞湖，即易贡湖。易贡巨型大滑坡于2000年再次发生（图1）。易贡湖位于林芝地区波密县境内，下距318国道通麦大桥约25 km。易贡湖地处易贡藏布下游，易贡藏布和帕隆藏布下游均位于雅鲁藏布江大拐弯的北侧外围，该地区新构造运动十分强烈，导致地壳运动极其活跃。滑坡体岩性主要是喜马拉雅早期花岗岩体，滑源区以下主要由大理岩、砂岩、板岩等组成，沟内还广泛发育第四系松散堆积物，地质基础薄弱。在区域地质内动力及外动力共同作用下致使该地区成为山崩、滑坡、泥石流等山地灾害多发易发地区[21⇓⇓-24]。
图1 易贡湖流域地表水采样点分布

Fig. 1 Distribution of surface water sampling points in Yigong Lake Basin

1.2 样品采集

为深入研究易贡湖流域地表水水化学特征及其控制因素，考虑到天气降水可能会对湖水水化学特征产生干扰，故集中采样期间尽量避开雨天，使采集的样品能够反映湖泊水体的本底值，最大限度增强水样的代表性。2022年10月在易贡湖流域沿湖水水流方向自上游至下游系统采集地表水样品26组（图1），采集的样品具体情况见表1。采集的样品经0.45 μm滤膜过滤后存放于干燥洁净的聚乙烯瓶中，并加入硝酸，使水样pH<2，采集过程中对样品进行编号并记录其地理坐标和海拔高度，及时将样品运送实验室存放于4 ℃环境冷藏保存并进行测试。
表1 易贡湖水样品采集情况

Tab. 1 Water sample collection table of Yigong Lake

编号 天气状况 水样类型 有无外界干扰 采样日期/年-月-日 编号 天气状况 水样类型 有无外界干扰 采样日期/年-月-日
S1 晴朗 湖水 无 2022-10-13 S14 晴朗 湖水 无 2022-10-15
S2 晴朗 湖水 无 2022-10-13 S15 晴朗 湖水 无 2022-10-15
S3 晴朗 湖水 无 2022-10-13 S16 晴朗 湖水 无 2022-10-15
S4 晴朗 湖水 无 2022-10-13 S17 晴朗 湖水 无 2022-10-15
S5 晴朗 湖水 无 2022-10-13 S18 晴朗 湖水 无 2022-10-15
S6 晴朗 湖水 无 2022-10-13 S19 晴朗 湖水 无 2022-10-15
S7 晴朗 湖水 无 2022-10-13 S20 晴朗 湖水 无 2022-10-15
S8 晴朗 湖水 无 2022-10-14 S21 晴朗 湖水 无 2022-10-16
S9 晴朗 湖水 无 2022-10-14 S22 晴朗 湖水 无 2022-10-16
S10 晴朗 湖水 无 2022-10-14 S23 晴朗 湖水 无 2022-10-16
S11 晴朗 湖水 无 2022-10-14 S24 晴朗 湖水 无 2022-10-16
S12 晴朗 湖水 无 2022-10-14 S25 晴朗 湖水 无 2022-10-16
S13 晴朗 湖水 无 2022-10-14 S26 晴朗 湖水 无 2022-10-16

1.3 测试及方法

采集的样品送至具有检测资质的自然资源部中国地质调查局自然资源实物地质资料中心实验室进行测试，样品测试方法均严格按照仪器测试要求规范进行操作，测试项目主要包括阳离子4种(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)、阴离子5种(Cl-、 S O 4 2 -、 H C O 3 -、 N O 3 -、F-)、TDS、H2SiO3、pH共计12项。其中，样品阳离子Na+、K+、Ca2+和Mg2+采用火焰原子吸收光谱法测试分析(安捷伦240FS)，阴离子采用离子色谱法Cl-、 S O 4 2 -、 N O 3 -、F-[戴安（ICS-1100）]测定， H C O 3 -采用盐酸滴定法进行测定，H2SiO3采用硅钼蓝比色法测定，TDS采用蒸干法，测试完成后进行了电荷平衡误差计算，计算结果显示误差均在±5%之内，表明本次水化学测试数据可靠。根据地表水样品实验测试结果，利用Origin 2018绘制地表水主要成分线性趋势图、Piper三线图[25]及Gibbs图[26]，结合研究区实际地质、水文地质条件，采用数理统计及离子比等方法分析易贡湖流域地表水水化学分布特征及其控制因素。

2 结果与分析

2.1 主要离子组成

图2及图3显示26组水样主要测试项目沿程变化趋势，结果显示，阳离子主要以Ca2+、Mg2+为主，K+和Na+含量较低，Ca2+含量变化范围为9.81~86.6 mg·L-1，平均值为33.2 mg·L-1，Mg2+含量变化范围为0.77~10.90 mg·L-1，平均值为6.16 mg·L-1，Na+含量变化范围为0.55~5.88 mg·L-1，平均值为2.24 mg·L-1，K+含量变化范围为0.93~5.96 mg·L-1，平均值为1.85 mg·L-1，从平均值含量来看，4种阳离子的含量大小关系为：Ca2+>Mg2+>Na+>K+。阴离子主要以 H C O 3 -、 S O 4 2 -和Cl-为主， N O 3 -和F-含量较低， H C O 3 -含量变化范围为15.7~184 mg·L-1，平均值为83.11 mg·L-1， S O 4 2 -含量变化范围为8.05~122 mg·L-1，平均值为40.94 mg·L-1，Cl-含量变化范围为5.28~6.74 mg·L-1，平均值为5.58 mg·L-1， N O 3 -含量变化范围为2.44~4.03 mg·L-1，平均值为2.42 mg·L-1，F-含量变化范围为0.18~0.41 mg·L-1，平均值为0.30 mg·L-1，从平均值含量来看，5种阴离子含量大小关系为： H C O 3 -> S O 4 2 -> Cl-> N O 3 ->F-。
图2 易贡湖流域地表水主要阴阳离子浓度上游至下游变化趋势

Fig. 2 Variation trend of the concentration of cationic ions in surface water from upstream to downstream in Yigong Lake Basin

图3 易贡湖流域地表水TDS、H2SiO3及pH上游至下游变化趋势

Fig. 3 Variation trend of TDS, H2SiO3 and pH of surface water from upstream to downstream in Yigong Lake Basin

2.2 主要离子空间变化特征

图2显示，阳离子Mg2+、Na+和K+沿程离子浓度变化不大[27]，分别在6.2 mg·L-1、2.2 mg·L-1和1.8 mg·L-1上下波动，而Ca2+沿程浓度变化较大，呈现出先在32 mg·L-1上下波动，再下降到最小值9.81 mg·L-1，接着又连续上升至最大值86.60 mg·L-1，最后持续下降至17.40 mg·L-1。阴离子Cl-、 N O 3 -、F-沿程离子浓度变化不大，分别在5.6 mg·L-1、2.9 mg·L-1和0.3 mg·L-1上下波动，而 H C O 3 -和 S O 4 2 -沿程离子浓度变化较大， H C O 3 -先是在84.9 mg·L-1上下波动，进而上升至162 mg·L-1，接着持续下降至最小值15.7 mg·L-1，又上升至最大值184 mg·L-1，最后持续下降， S O 4 2 -沿程先是由65.3 mg·L-1下降至27.7 mg·L-1，进而稳定在44.1 mg·L-1，接着下降至最小值8.57 mg·L-1，在有升有降中上升至最大值122 mg·L-1，最后呈现持续下降的趋势。易贡湖流域地表水演化规律为主要阴阳离子浓度在一定区间内变化，而个别阴阳离子浓度随流经位置变化较大，主要和流经的岩石成分和流动速率有关。

2.3 TDS、H2SiO3及pH空间变化特征

易贡湖流域26组地表水H2SiO3浓度值变化不大，呈现出围绕6.9 mg·L-1上下波动变化。TDS浓度值自上游至下游随径流路径先是在186.4 mg·L-1上下波动变化，然后下降至最小值45.3 mg·L-1，接着持续上升至最大值359.0 mg·L-1，最后呈现出持续下降的趋势，TDS值区域上偏大。据野外调查发现，沿湖周围以灰岩和大理岩为主，使得湖水溶解较多可溶岩成分，导致湖水矿化度偏高。pH值沿程变化平稳，在7.84~8.37之间，水体属于弱碱性。TDS、H2SiO3及pH空间变化特征具体见图3。

2.4 水化学类型

Piper三线图能够表征流域地表水水化学演化及水化学类型[28⇓⇓-31]，将易贡湖流域采集的26组地表水样品主要离子的摩尔浓度百分比（mol%）点投落在Piper三线图上（图4），结果显示，阳离子中，Ca2+占据绝对优势，其次是Mg2+。阴离子中， H C O 3 -占据绝对优势。显然，Ca2+、Mg2+和 H C O 3 -是构成易贡湖流域地表水中的3种主要离子，据此判断其水化学类型为HCO3-Ca型或HCO3-Ca·Mg型。
图4 易贡湖流域地表水样品主要离子Piper三线图

Fig. 4 Piper triplex diagram of main ion in surface water samples from Yigong Lake Basin

2.5 主要离子相关性分析

相关性分析是研究水化学演化中离子来源的常用方法，组分来源相同的相关性较强，反之，则相关性较差[32-33]。相关性结果表2显示，TDS与Ca2+、Mg2+、K+、 H C O 3 -、 S O 4 2 -相关关系较强。其中，TDS与Ca2+和 H C O 3 -的相关系数分别为0.936、0.886，说明TDS与Ca2+和 H C O 3 -之间具有显著的相关关系，也说明Ca2+和 H C O 3 -是易贡湖流域TDS的主要贡献者。 H C O 3 -与Ca2+、Mg2+、Na+及K+均有着显著的相关关系，说明物质来源相同，通常来源于灰岩等碳酸盐岩的风化溶解。 S O 4 2 -与Ca2+、Mg2+也有着较强的相关关系，说明这三者物质来源也相同，通常来源于方解石和灰岩等碳酸盐岩矿物的风化溶解及硫酸溶解。TDS与F-相关系数为0.267，表明F-与TDS相关性较差，F-对TDS的贡献较小。相关研究表明，常见的含氟量较高的矿物包括萤石、冰晶石、细云母、氟磷灰石、锂云母、角闪石、白云母、氟钨矿等，这些矿物在花岗质岩石和高级变质岩如片麻岩中含量最为丰富，而易贡湖研究区主要岩性为大理岩、砂岩及板岩，F-在地表水中含量较低与实际地质条件相吻合[34]。
表2 主要离子之间的相关性分析关系

Tab. 2 Correlation analysis between major ions

K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Cl- S O 4 2 - H C O 3 - N O 3 - F- TDS
K+ 1.00 - - - - - - - - -
Ca2+ 0.745* 1.00 - - - - - - - -
Na+ 0.228 0.220 1.00 - - - - - - -
Mg2+ 0.171** 0.393* 0.638 1.00 - - - - - -
Cl- 0.024** 0.123 0.892 0.549* 1.00 - - - - -
S O 4 2 - 0.323** 0.827 0.089 0.528** 0.004 1.00 - - - -
H C O 3 - 0.772 0.726 0.665 0.590** 0.543 0.391* 1.00 - - -
N O 3 - 0.171 0.018** 0.117 0.008 -0.072 -0.003 0.052 1.00 - -
F- -0.167 0.062** 0.409* 0.782 0.324 0.388 0.167 0.145 1.00 -
TDS 0.734* 0.936** 0.476 0.640** 0.349 0.768** 0.886** 0.039 0.267 1.00

注：**表示在0.01水平（双侧）上显著相关；*表示在0.05水平（双侧）上显著相关。

3 讨论

3.1 控制因素

3.1.1 水-岩相互作用分析

自然水中的水文地球化学过程可通过制作Gibbs图揭示[35-36]，根据TDS与Na+/Na++Ca2+或Cl-/Cl-+ H C O 3 -的关系可分为3种控制类型，分别为大气降水控制型、岩石溶滤控制型和蒸发浓缩控制型。将26组地表水样品的TDS与Na+/Na++Ca2+和TDS与Cl-/Cl-+ H C O 3 -投射到Gibbs图上（图5），可发现几乎所有的水样点均落在岩石溶滤控制型区域。据此判断易贡湖流域地表水主要受岩石溶滤作用控制[37]。
图5 易贡湖流域地表水样品Gibbs图

Fig. 5 Gibbs map of surface water samples in Yigong Lake Basin

蒸发浓缩作用的直接结果是导致矿化度的增加。易贡湖流域地形高差较大，河流流速较快，从Gibbs图可看出，其所有水样点均远离蒸发浓缩作用控制区域，故蒸发浓缩作用在易贡湖流域地表水水文地球化学过程中极其微弱，可忽略不计[38]。
采用大气降水作为基线，将采集的水样点投射到Ca/Na与TDS的对数模型中，可用来研究大气环流和岩石风化等对水化学组分的控制[39]。在研究区采集的两组雨水，其 C a 2 +、 N a +和TDS的平均值分别为1.94 mg·L-1、0.12 mg·L-1和14.50 mg·L-1。所采集的水样点均落在岩石风化区域（图6），此结论与运用Gibbs图的结果是一致的。此外，含钠岩石与含钙岩石共同风化溶解影响研究区水化学组分。
图6 易贡湖流域水样点Ca-Na-TDS关系

注：Casample/Nasample表示湖水样钙与钠浓度比值；CaRain/NaRain表示雨水样钙与钠浓度比值； TDSsample/TDSRain表示湖水样与雨水样溶解性总固体浓度比值。

Fig. 6 Ca-Na-TDS relationship of water sample points in Yigong Lake Basin

相关研究表明[40]，水体中的Ca2+、Mg2+多数来源受控于碳酸盐岩、蒸发岩和硅酸盐岩的风化溶解作用，水体中的Na+、K+多数来源受控于硅酸盐岩与蒸发岩的风化溶解作用，水体中的 H C O 3 -多数来源受控于碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化溶解作用，水体中的 S O 4 2 -、Cl-多数来源受控于蒸发岩的溶解作用，岩石溶滤作用产生的离子来源可以运用混合图进行揭示。由于Mg2+/Na+、Ca2+/Na+和 H C O 3 -/Na+与水流流速、稀释和蒸发作用无明显关系，故可用Ca2+/Na+ 与Mg2+/Na+和Ca2+/Na+与 H C O 3 -/Na+之间的关系揭示易贡湖流域地表水水化学的成因过程，以此揭示水体中Ca2+、Na+、Mg2+和 H C O 3 -等主要离子来源于何种矿物的风化溶解。图7显示，易贡湖流域地表水样点均落在硅酸盐岩与碳酸盐岩之间，且更靠近碳酸盐岩，说明易贡湖流域地表水主要离子是受到硅酸盐岩溶滤和硅酸盐岩溶滤等水-岩相互作用影响，且碳酸盐岩溶滤作用更强[41-42]。此外，研究表明，水中的偏硅酸（H2SiO3）多数来源于硅酸盐岩的风化脱硅溶滤作用，极少直接来源于晶质二氧化硅的水合作用。本研究中地表水中的H2SiO3含量为6.9 mg·L-1，含量较低，该结果与易贡湖流域地表水样点均落在硅酸盐岩与碳酸盐岩之间，水-岩作用中硅酸盐岩溶滤作用相对较弱相吻合[43]。
图7 易贡湖流域地表水样品Ca2+/Na+与Mg2+/Na+、 H C O 3 -/Na+关系

Fig. 7 Relationship between Ca2+/Na+ and Mg2+/Na+ and H C O 3 -/Na+ in surface water samples from Yigong Lake Basin

3.1.2 阳离子交替吸附

阳离子交替吸附作用是指颗粒将吸附水中某些阳离子，而将其原来吸附的部分阳离子转化为水中组分的过程[44]。Na+与Cl-是否发生交换可以用[( 2 S O 4 2 -+ H C O 3 -)-2(Ca2++Mg2+)](mmol·L-1)进行判断。其判断依据主要取决于（Na+-Cl-）/[( 2 S O 4 2 -+ H C O 3 -)-2(Ca2++ Mg2+)](mmol·L-1)比值是否位于1:1线附近，若二者比值处于1:1线附近，认为其水文地球化学过程中阳离子交替吸附作用较强，若二者比值远离1:1线，则认为其水文地球化学过程中阳离子交替吸附作用较弱。图8a中所有样品的（Na+-Cl-）/[( 2 S O 4 2 -+ H C O 3 -)-2(Ca2++Mg2+)](mmol·L-1)比值均远离1:1线，据此判断易贡湖流域地表水的阳离子交替吸附作用极其微弱[45]。
图8 易贡湖流域地表水样品相关离子关系

Fig. 8 Correlation ion relationship of surface water samples in Yigong Lake Basin

3.1.3 人类活动影响

地表水流域水文地球化学演化过程深刻受到人类活动的影响和控制。地表水中 N O 3 -、Cl-和 S O 4 2 -在人类活动强烈地区会显著增加，自然过程中的Cl-、 S O 4 2 -可能来源于石膏和盐岩的溶解或者是硫化物的氧化。通常，当地表水受到人为活动影响时，Cl-/Na+和 N O 3 -/Na+之间的比值会显著上升[46]。易贡湖流域地表水 N O 3 -/Na+比值较小,而Cl-/Na+稍微偏大（图8b），据此判断当地人类活动对地表水水文地球化学过程有一定的影响，但影响有限，不是主要因素，主导因素还是自然条件下的水文地球化学演化[47]。

3.2 主要离子来源

盐岩的风化溶解作用释放的Na+与Cl-浓度相同[48]。结果显示，研究区湖水采样点水体中的Na+/Cl-均远离1:1线，且绝大多数都靠近Cl-一侧（图8c）。总体上，Cl-浓度大于Na+浓度，由前文分析可知，人类活动对易贡湖流域地表水水文地球化学演化过程产生一定的影响，但影响有限，所以多出来的Cl-是由于人类活动造成的[49]。
研究区湖水采样点水体中的Na+来源于硅酸盐岩的风化溶解，其风化溶解具体过程为:
2 N a A l S i 3 O 8 ( 钠 长 石 ) + 2 C O 2 + 11 H 2 O → A l 2 S i 2 O 5 ( O H ) 4 + 2 N a + + 4 H 4 S i O 4 + 2 H C O 3 -
Mg2++Ca2+与 S O 4 2 -+ H C O 3 -之间的关系可用来判断该区水化学特征是受控于碳酸盐岩的风化溶解，还是受控于石膏的风化溶解[50-51]。可用采样点水体中( S O 4 2 -+ H C O 3 -)/(Mg2++Ca2+)的摩尔浓度比值进行判定，若二者比值为1:1，则说明采样点水体中水化学受碳酸盐岩或石膏的溶解控制。结果显示，研究区采样点水体中的( S O 4 2 -+ H C O 3 -)/(Mg2++Ca2+)的摩尔浓度比值为1:1或者接近1:1（图8d），据此可判断，研究区地表水水化学主要受控于碳酸盐岩或石膏的溶解控制[52]。
通常，水体中Ca2+和Mg2+的来源可运用Ca2+与Mg2+之间的比值来揭示。若Ca2+/Mg2+比值为1，说明水体中的Ca2+和Mg2+来源于白云岩的溶解，若Ca2+/Mg2+比值介于1~2，说明Ca2+和Mg2+有更多方解石的溶解，若Ca2+/Mg2+比值大于2，说明有硅酸盐岩或石膏的溶解来提供Ca2+。图8e显示，研究区采样点水体中Ca2+/Mg2+比值均大于2，据此可判断，研究区水体中有硅酸盐岩或石膏的溶解[53-54]。碳酸盐岩风化溶解的具体过程为[55-56]：

CaCO3+CO2+H2O→Ca2++2 H C O 3 -

CaMg(CO3)2+2CO2 +2H2O→Ca2++Mg2++4 H C O 3 -

综上所述，研究区水体中的主要离子来源于碳酸盐岩或石膏溶解。

4 结论

（1）研究区地表水阳离子Ca2+、Mg2+、Na+及K+平均值分别为33.20 mg·L-1、6.16 mg·L-1、2.24 mg·L-1及1.85 mg·L-1，4种阳离子的含量大小关系为：Ca2+>Mg2+>Na+>K+。阴离子 H C O 3 -、 S O 4 2 -、Cl-、 N O 3 -及F-平均值分别为83.11 mg·L-1、40.94 mg·L-1、5.58 mg·L-1、2.42 mg·L-1及0.30 mg·L-1，5种阴离子含量大小关系为： H C O 3 -> S O 4 2 ->Cl-> N O 3 ->F-。H2SiO3浓度值变化不大，呈现出围绕6.9 mg·L-1上下波动变化特征。pH值在7.84~8.37之间变化，水体偏弱碱性。
（2）研究区地表水水化学类型以HCO3-Ca或HCO3-Ca·Mg为主，TDS与Ca2+和 H C O 3 -的相关系数分别为0.936、0.886。 H C O 3 -与Ca2+ 、Mg2+、Na+及K+物质均来源于灰岩等碳酸盐岩的风化溶解。 S O 4 2 -与Ca2+、Mg2+物质均来源于方解石或灰岩等碳酸盐岩矿物的风化溶解或硫酸溶解。
（3）研究区地表水( S O 4 2 -+ H C O 3 -)/(Mg2++Ca2+)的摩尔浓度比值为1:1或者接近1:1，说明受到碳酸盐岩或石膏的溶解控制，Ca2+与Mg2+比值均大于2，说明受到硅酸盐岩或石膏的溶解控制。
（4）研究区地表水水化学主要控制因素为岩石溶滤作用，且水化学组分受到含钠岩石与含钙岩石共同风化溶解影响，阳离子交替吸附作用和蒸发浓缩作用均相当微弱，研究区水文地球化学演化过程以自然演化过程为主，人类活动影响强度极其微弱。

References

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