潮白河密云段水体溶解性有机碳和重金属时空变化特征

发布时间：2020-10-26 08:23

　　 探明饮用水水源溶解性有机碳(DOC)与重金属动态变化规律可为水源地保护和饮用水处理提供指导意义。选择北京市潮白河密云段水体,探讨春季、夏季和秋季等不同季节以及林地(R1)、林地农田混合(R2)、城镇(R3)和农田(R4)等不同区域水体pH、总溶解固体(TDS)和电导率等基本水质指标以及DOC和Cu、Fe、Mn、Ni、Zn 5种重金属浓度变化,揭示DOC和重金属浓度时空分布特征。结果表明,TDS和电导率空间分布差异显著(P0.05),而季节差异不显著,但各季节最大值均出现在R4区域。ρ(DOC)平均为30.60 mg·L~(-1),空间分布差异显著(P0.05),季节变化差异不显著,各季节最小值均在R1区域。ρ(Cu)、ρ(Fe)、ρ(Mn)、ρ(Ni)和ρ(Zn)平均分别为1.07、9.29、3.30、1.64和2.91μg·L~(-1),季节性差异表现为Cu、Zn浓度在春季较高,Fe、Mn浓度在夏秋季较高,空间变化表现为各重金属浓度在R3和R4区域显著较高。DOC和重金属浓度空间分异特征与水源地周边土地利用类型直接相关,城镇和农业用地河段水体受其影响程度较高。
【部分图文】：

潮白河隶属于海河水系,其上游有2支,潮河和白河,潮河源于河北省丰宁县,南流经古北口入密云水库;白河源于河北省沽源县,沿途纳黑河、汤河等,东南流入密云水库,出库后,两河在密云县河槽村汇合,称潮白河(图1)。潮白河全长200 km,流域面积为19 354 km2,在北京市境内长90 km,流域面积为6 531 km2,占全市面积的33.4%。潮白河流域属温带季风型大陆性半湿润半干旱气候区,四季分明,冬季寒冷干燥,夏季高温多雨。流域多年平均降水量为640 mm,降水主要集中在6—8月。潮白河年均天然径流量为10.22亿m3,占北京市水系总天然径流量的39.4%。潮白河流域土地利用类型主要有林地、农田、草地、水域和建筑用地,其中以农田和建筑用地为主。1.2 样品采集与预处理

潮白河密云段水体DOC浓度分布见表1、图2。研究区ρ(DOC)在17.45～48.16 mg·L-1之间,均值为(30.60±6.44) mg·L-1。从季节尺度来看,秋季R4区域ρ(DOC)最大,为33.63 mg·L-1,春季R1区域最小,为23.49 mg·L-1,其中同一区域不同季节间ρ(DOC)变化幅度最大为16.60%,最小为0.54%。根据方差分析结果,各区域不同季节间ρ(DOC)差异不显著,可见潮白河密云段水体ρ(DOC)季节变化不显著(图2)。从空间尺度来看,R1～R2区域ρ(DOC)显著增加,R2区域春、夏、秋3季ρ(DOC)平均分别为33.51、32.74和31.59 mg·L-1,相比于R1区域分别增加42.66%、35.74%和22.97%,方差分析结果也表明R1区域ρ(DOC)显著低于R2区域(P<0.05)。沿河流流向,不同季节R2～R4区域ρ(DOC)变化规律不一致,但R2～R4区域DOC浓度均大于R1区域。春季和夏季,R2～R4区域ρ(DOC)先下降再上升,最大值均出现在R2区域;秋季,R2～R4区域ρ(DOC)呈上升趋势,并在R4区域达到最大值,为33.63 mg·L-1。

对潮白河密云段水体pH、电导率、TDS、DOC和重金属进一步进行聚类分析(图3)。由图3可知,9项指标可以分为4类,其中第1类为电导率、TDS、Ni和Zn,第2类为DOC和Cu,第3类为Fe和Mn,第4类为pH,同一类指标可能受到同种因素的影响。聚类分析结果与主成分分析结果类似,第1类反映城镇化和农业活动的影响,第2类反映农业活动中肥料施用的影响,第3和第4类则分别反映成土母质和地形地貌的影响。3 结论
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本文编号：2856754