臨桂區(qū)土壤溶液的水化學(xué)特征及其溶蝕能力淺析

王梅 唐斌斌

摘要：通過(guò)對(duì)義江流域臨桂段采集的千層土樣進(jìn)行易溶鹽分析，測(cè)定無(wú)機(jī)鹽的分布特征及變化規(guī)律，并通過(guò)PHREEQC軟件計(jì)算方解石和白云石的飽和指數(shù)（SIC、SID），發(fā)現(xiàn)其為絕對(duì)值較大的負(fù)值，著表明整段流域都有較強(qiáng)的溶蝕能力，且沿水流方向逐漸增加。

關(guān)鍵詞：溶蝕能力;土壤溶液;PHREEQC

1 導(dǎo)言

巖溶作用指的是水中化學(xué)成分對(duì)可溶性巖石的破壞和改造的作用，一般以地下水的溶解為主，機(jī)械搬運(yùn)作用為輔。研究表明[1] ，當(dāng)水中含有CO2時(shí)，溶蝕能力會(huì)快速增加，而在覆蓋型巖溶地區(qū)，CO2最主要來(lái)源是土壤，雨水的含量極少。巖溶作用是水-巖-土三相偶聯(lián)的過(guò)程，當(dāng)土壤富存流動(dòng)的自由水會(huì)降低溶液濃度，致使更多的CO2能溶解。由于土壤的存在，使得大氣降水與碳酸鹽巖之間形成一個(gè)“過(guò)濾層”，可以起到不斷提供CO2氣體，調(diào)節(jié)水的性質(zhì)，影響巖溶作用強(qiáng)度等的作用[2] 。

本文通過(guò)對(duì)桂林臨桂地區(qū)巖溶包氣帶土層中取樣，分析溶蝕能力與降雨量分布特征之間的關(guān)系。

2 研究區(qū)域水文地質(zhì)概況

臨桂區(qū)位于廣西桂林市西部，位于桂北越城嶺、海洋山、架橋嶺之間，主要為巖溶溶蝕地貌，地質(zhì)類型屬溶巖堆積層，處于紅壤土帶，土壤PH值在4.5～7.0之間，呈弱酸性，但降雨P(guān)H范圍為6.83～7.78，呈弱堿性。年平均氣溫19.1 ℃，年均降雨量1869mm，其中4～8月雨量占全年的68%。選取采樣點(diǎn)位于義江附近，人為污染較少處。

3 研究方法

3.1 土樣的采集與處理

為了采集樣品與實(shí)際情況相符與連續(xù)性，應(yīng)選取無(wú)雨日采樣，因此本次采樣日期定于2018年9月10日～20日。本次研究共設(shè)置5個(gè)采樣點(diǎn)，共5組土樣，樣品深度達(dá)0.5～1.5m之間，樣品取出后立即放入密封袋中備用。

將200g土壤浸泡于1000ml去離子水中24h以上，并每隔8h震攪一次，浸泡完全后的溶液通過(guò)兩層濾紙過(guò)濾，得到的溶液留存?zhèn)溆茫靡詼y(cè)CO2、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-的離子含量及 pH 值。

3.2 研究結(jié)果

不難看出，SO42-的濃度先上升后下降，HCO3-沿河線持續(xù)下降，無(wú)機(jī)鹽類離子濃度偏低。由于臨桂地區(qū)覆蓋型巖溶區(qū)長(zhǎng)期處于濕潤(rùn)多雨和酸性的土壤條件，中和了土壤中的鈣鎂離子因此含量較低，也是該區(qū)域土壤溶液對(duì)碳酸鹽具有較強(qiáng)溶蝕能力的一個(gè)重要因素，總體來(lái)說(shuō)，可以認(rèn)為土壤沿義江對(duì)碳酸鹽的溶蝕的能力在不斷的下降，

在使用PHREEQC軟件時(shí)，應(yīng)充分考慮氧化還原、溶解沉淀、絡(luò)合作用等各種可能的化學(xué)反應(yīng)。首先將土壤浸提液濃縮至原狀土的含水量，然后使土壤含水量分別濃縮至40%、50%、60%時(shí)，計(jì)算濃縮溶液的PH值和方解石、白云石的飽和指數(shù)（SIC、SID），分析土壤溶液在不同哈水量條件下對(duì)碳酸鹽巖的溶蝕能力。

可以得到，土壤浸提液的PH值在各含水量下的變化不大，改變范圍在0.02以內(nèi)，且均呈弱酸性。

方解石飽和指數(shù)（SIC）和白云石飽和指數(shù)（SID）均為負(fù)值，絕對(duì)值隨著含水量的增加而增加，且白云石的絕對(duì)值較方解石的大，這表明臨桂地區(qū)淺層土壤對(duì)白云石有著較強(qiáng)的溶蝕能力。且飽和指數(shù)自下游向上游有著逐漸減小的趨勢(shì)，從側(cè)面反映為下游的溶洞較上游更發(fā)育。

4 結(jié)論

（1）桂林義江流域臨桂區(qū)段的淺層覆蓋層主要為黏性土，土中無(wú)機(jī)鹽含量較低，呈現(xiàn)上游低，下游高的變化趨勢(shì)。

（2）不同含水率條件下的方解石和白云石的飽和指數(shù)均絕對(duì)值較大的負(fù)值，這說(shuō)明對(duì)碳酸鹽有很強(qiáng)的溶蝕能力，且在降雨量較大，長(zhǎng)期降雨淋濾的狀態(tài)下，土中的Ca2+、Mg2+會(huì)進(jìn)一步降低，加快溶解作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 涂水源，張伯禹，謝代興.桂林環(huán)境工程地質(zhì)[M].重慶出版社，1988.

[2] 梁日勝，閆志為，周?chē)?guó)清，潘傲然，覃夏南.桂林漓江流域土壤溶液的水化學(xué)特征及其溶蝕能力分析[J].水文，2018，38（05）：42-46.

[3] 張紅波，于奭，何師意，劉齊，李幼玲.桂林巖溶區(qū)大氣降水的化學(xué)特征分析[J].中國(guó)巖溶，2012，31（03）：289-295.

[4] 于奭，嚴(yán)毅萍，張春來(lái)，et al.酸雨對(duì)碳酸鹽巖溶蝕速率影響的試驗(yàn)研究[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31（4）：539-544.

（作者單位：1臨桂區(qū)廟嶺鎮(zhèn)灌溉實(shí)驗(yàn)中心站;2廣西基礎(chǔ)勘察工程有限責(zé)任公司）