鹽堿地區(qū)景觀水體堿度等化學(xué)指標(biāo)測定及分析

牛 琳 李柏軍 張小雨 周小琮 楊珊珊

（天津醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院藥學(xué)系 天津 300270）

引言

天津是我國重要的海濱城市，其淡水資源緊張，水質(zhì)受海積平原型土壤徑流、滲出影響較多，呈鹽堿化特性[1]。在城市水體打造過程中，為充分利用水資源，該地區(qū)將中水、收集雨水用于景觀水體[2]。在提供美化公共環(huán)境的同時(shí)，景觀水體有時(shí)也用于周圍樹木灌溉及觀賞魚類的養(yǎng)殖，其水質(zhì)情況需要及時(shí)監(jiān)控。

堿度、全鹽量、硬度是反應(yīng)景觀水體水質(zhì)的重要參數(shù)，分別描述水體酸堿性、堿害鹽害程度及游離Ca、Mg離子濃度。由于再生水污染物本底值較高，鹽漬土壤對水質(zhì)堿化作用明顯，對于該地區(qū)多以再生水為景觀水源且受鹽堿性土壤影響的復(fù)雜水體情況，測定這些指標(biāo)是非常必要的。通過檢測水體相關(guān)化學(xué)指標(biāo)，分析指標(biāo)間相互影響的機(jī)理，討論水體主要物質(zhì)成分及水質(zhì)影響因素。從而更好地利用再生水及鹽堿水資源，不斷優(yōu)化景觀水體水質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 取樣

水質(zhì)監(jiān)測選取大港區(qū)大學(xué)城周邊三處不同規(guī)模景觀水體，羅馬廣場湖、南星湖及臨潮湖。三處景觀水體地理位置集中，水源背景相近。每處水體選3個(gè)采樣點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 采樣點(diǎn)分布圖

1.2 化學(xué)指標(biāo)測定

堿度測定使用酸堿指示劑滴定法（根據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)），硬度測定采用水質(zhì)鈣和鎂總量的測定EDTA滴定法（GB/T7477-1987），全鹽量測定采用重量法（HJ/T 51-1999）。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

三處水體（每處3個(gè)）采樣點(diǎn)水樣檢測結(jié)果，采用SPSS軟件進(jìn)行均值、相關(guān)性研究及單因素方差分析（One-Way ANOVA）。顯著性為p≤0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 堿度、硬度及全鹽量描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果

堿度、鹽度、硬度屬水體成分研究的重要內(nèi)容，樣本描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1。堿度表述水體堿基量（包括HCO3-、CO32-、OH-、H4BO4-、H2PO4-等），樣本堿度測量值在 10.19～13.74 mmol/L（以每升水可結(jié)合的質(zhì)子量表示），轉(zhuǎn)化為以CaCO3含量三水體堿度均值分別為515.06、566.21、676.97 mg/L。硬度測量值三處水體差異較大，換算成德國度為 9.46°、32.58°與 53.83°，提示羅馬廣場湖水質(zhì)為中等硬水（8～16°），另兩處均為極硬水（30°以上）。三處景觀水全鹽量均值分別為3162.67、6217.33、10346.67 mg/L，該鹽度超過一般中水、循環(huán)水限度（2000 mg/L）且不適宜再用于灌溉及養(yǎng)殖非耐鹽生物品種。由數(shù)據(jù)可知三處景觀水呈高鹽度、高堿度、高硬度特點(diǎn)。這可能由于典型退海地貌的濱海新區(qū)土壤以鹽堿土、淋溶土為主，池底泥與周邊土壤均成較強(qiáng)的堿性，地表徑流等因素使水體鹽堿化、水體礦化度高[1]。

表1 三處景觀水體堿度、硬度及全鹽量描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2 堿度、硬度及全鹽量顯著性分析

堿度、硬度、全鹽量在各水體不同采樣點(diǎn)間均無顯著差異（p＞0.05）。

水體間比較中，堿度、硬度、全鹽量呈一致變化規(guī)律：羅馬廣場湖＜南星湖＜臨潮湖（均有顯著性p＜0.0001，見圖2）。

2.3 堿度、硬度及全鹽量相關(guān)性研究

2.3.1 堿度、硬度、全鹽量的關(guān)系

在水體中常見的堿性物質(zhì)有碳酸鹽、碳酸氫鹽等形式，當(dāng)pH在8.3～10.3之間以HCO3-、CO32-為主[3]。在前期實(shí)驗(yàn)過程中pH數(shù)值羅馬廣場湖＞南星湖＞臨潮湖，且均大于9.0。通常情況下內(nèi)陸型鹽堿水及鹽度低的水體為碳酸鹽型，本實(shí)驗(yàn)海濱型鹽堿水明顯有較高的鹽度，這類水質(zhì)以氯化物、硫酸鹽形式為主[1]。同時(shí)，在中高堿度的水體中pH值較穩(wěn)定。在pH值較高的水體中Ca、Mg通常以化合態(tài)為主，從而顯示較低的硬度（如圖2中B所示）。文獻(xiàn)顯示pH與全鹽量的變化也成一定負(fù)相關(guān)[4]，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中pH值越接近中性，鹽含量越高（如圖2中C所示），但二者負(fù)相關(guān)性不顯著（p＞0.05）。

2.3.2 堿度、全鹽量與硬度的關(guān)系

由圖2可見，堿度、硬度與全鹽量三者變化趨勢一致，進(jìn)行相關(guān)性與回歸分析。如圖3A所示，堿度與硬度變化趨勢正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R=0.97，線性回歸方程為y=232.57x-2153，回歸模型顯著性用F檢驗(yàn)p＜0.0001。當(dāng)同用CaCO3含量表示時(shí)，羅馬廣場湖的堿度＞硬度，水中的Ca、Mg離子都形成碳酸氫鹽，無非碳酸鹽硬度（永久硬度），水中還可能有Na、K離子的碳酸氫鹽從而產(chǎn)生過剩堿度；南星湖的堿度≈硬度，說明二者都主要由土壤中石灰石等物質(zhì)溶解形成的，稱為非永久硬度；臨潮湖堿度＜硬度，永久硬度=硬度-堿度=960.82-676.97=283.85 mg/L，除碳酸鹽類外水中還含硫酸鈣和硫酸鎂等鹽類物質(zhì)。全鹽量與硬度變化趨勢也正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R=0.99，線性回歸方程為y=0.1089x-145.84，經(jīng)F檢驗(yàn)p＜0.0001，回歸模型顯著。當(dāng)水中含離子形態(tài)礦物鹽量較多時(shí)，離子強(qiáng)度大，CaCO3、MgCO3等溶解度增大，以游離形態(tài)進(jìn)入水體從而硬度增大[5]。

圖3 堿度、全鹽量與硬度的線性關(guān)系

結(jié)語

在該地區(qū)三處景觀水體水質(zhì)研究的過程中發(fā)現(xiàn)水體呈現(xiàn)高鹽度、高堿度、高硬度，符合鹽堿水特征，是退海型鹽堿地區(qū)水體的典型表現(xiàn)。由于景觀水體面積不一、形態(tài)各異，同一水體中未呈現(xiàn)一定的水平變化規(guī)律，但總體而言處于西南位置的羅馬廣場湖水堿度、硬度、全鹽量相對較低，而東北方位的臨潮湖堿度、硬度、全鹽量相對較高。水體影響因素主要考慮池底及周邊土質(zhì)影響，礦物質(zhì)種類及含量情況差異導(dǎo)致。由于三水體距離較近，工業(yè)污染等差異性度小，但不排除給排水路徑不同的影響，此外，水源污染本底、微生物生長狀態(tài)也將對不同景觀水體的化學(xué)指標(biāo)造成影響，需要進(jìn)一步監(jiān)測研究。

由于受到鹽堿地質(zhì)影響，景觀水體水質(zhì)情況較差，為更好地發(fā)揮景觀水美化作用、豐富其生態(tài)功能，提出以下建議：翻修或新建景觀水體時(shí)，注重池底沙石層的鋪設(shè)，增強(qiáng)吸附作用；加快水體交換頻率，加速排鹽排堿，改善土質(zhì)影響；利用合格水源，避免地下水滲入，減少污染來源；增加凈化水質(zhì)水生物栽培，提高水體自凈能力，打造循環(huán)生態(tài)。