长江流域常量元素的分布特征

摘 要: 2003 年4 月到5 月对长江干流及主要支流河水中常量元素( Ca2+ , K+ , Na+ , Mg2+ , Cl- , SO2-4 及碱度) 进行了测定, 并对常量元素的含量及影响因素进行了研究。结果表明, 长江阳离子以钙为主, 占阳离子总量的40% ~80% ; 而阴离子主要为H CO-3 , 占阴离子总量的60% ~ 90%; 阴阳离子含量顺序为H CO-3 > SO2-4 > Cl- , Ca2+ >Na+ > Mg2+ > K+ 。长江干流及主要支流河水的常量离子主要来自于岩石的风化, 主要受碳酸盐类溶解的控制, 硅酸盐类的风化过程较弱。而大气沉降的影响很小, 只有SO2-4 受大气沉降影响较大。长江干流的Na+ 、Mg2+ 、Ca2+ 、HCO-3 和Cl- 主要来自于上游, 下游只是对上游的简单稀释, 而没有额外来源。与世界上其它大河相比, 长江的常量离子浓度处于较高的水平; 温带地区的河流河水中常量离子的含量常处于较高的水平; 热带地区的河流河水中常量离子的含量相对较低。

    按流量计, 长江是世界第四大河, 它源自世界海拔最高( 4 000~ 5 000 m) 、面积超过2 000 万km2的青藏高原腹地唐古拉山, 流经我国10 个省区, 汇集700 多条大小河川, 自上海汇入东海。长江全长6 300 km, 其流域面积为11 8 @ 106 km2。长江流域的地质构造复杂, 北面是古老的前震旦纪到中生代的火山岩乃至新生代( 第三纪) 的滨海-泻湖相或内陆盆地中的红色构造均有出露。长江流域盆地人口稠密, 农业活动强度较高, 人文活动对支流的水质影响显著, 中、下游地区是我国的工业集中区, 工业与生活污水使一些水域遭受严重污染。
    对长江干流及其支流常量元素的研究已有许多报道。Hu 等[ 1] 报道了长江干流及两条支流( 嘉陵江及汉水) 常量离子的浓度, 指出我国河流的离子组成主要受碳酸盐和蒸发盐岩石溶解作用的影响; 但其研究的数据点较少。Zhang 等[ 2] 、李晶莹和张经[ 3] 讨论了长江水化学与流域岩石风化作用的关系, 而他们主要依据长江南通站的数据。李香萍等[ 4] 根据长江多年( 1950~ 1980 年) 的径流观测资料研究指出, 长江主要离子浓度受长江径流的影响;万咸涛[ 5] 、万咸涛、张新宁[ 6] 、范可旭、张晶[ 7] 研究了长江流域水质特征及变化趋势; 这些研究未对水质过程进行分析。Chen 等[ 8] 整理了长江水系191 个监测站1962~ 1990 年全部主要离子化学数据, 从全流域角度对长江的天然水质特征及变化进行了全面系统的研究。
    尽管对长江干流及其支流常量元素的研究报道很多, 除了Chen 等[ 8] 对从全流域角度进行了系统的研究外, 其他研究大多关注干流部分区域或者部分支流, 尤其是20 世纪90 年代后对全流域全面系统的研究未见报道。本文于2003 年4 月三峡大坝135 m 蓄水前对长江干流及主要支流的常量元素的含量及其影响因素进行了全面系统的研究。