全球变化背景下秦岭北麓主要河流水质研究进展

郭明媛 陈琳娜

摘要：秦岭地区资源丰富，人杰地灵，但随着近年来科技的发展，人类生活水平逐渐提高，随之而来的环境问题也逐渐显露出来。因此对秦岭北麓的水质进行研究，对我们日常生活水平的提高具有重大作用。本文对最近十年的相关文献和期刊进行了分析总结，希望能够对后续研究提供参考。

关键词：秦岭北麓;水污染;地表水;水质分析

中国共产党第十九次全国人民代表大会以来，我国始终将生态文明建设放在首位，并且提出了“绿水青山就是金山银山，既要绿水青山也要金山银山”这样的口号。并且，而不同地区，其生态系统具有丰富的多样性，而一些特殊的自然地理气候条件对其他地区的生态系统可能会产生一些跨区域的影响。2018年7月，关于秦岭违建别墅拆除这一问题，受到了人们的广泛关注。而这样的一个别墅建筑的搭建与拆除过程，对秦岭一带的生态环境也造成了很大的影响。使得当地的一些生态环境发生了变化。

秦岭一带具有丰富的森林资源以及水资源，是陕西省最重要的资源地带。在2020年4月20日时，在陕西牛背梁国家级自然保护区视察时指出，秦岭是中华民族的祖脉。随着社会的发展，人们的经济水平不断提高，人们对水资源的需求也不断增加，对水质的要求也不断提高。由于秦岭地区的资源丰富，具有良好的研究性，因此对秦岭地区的河流水质进行研究，一方面可以提高人们的生活水平，另一方面对保护当地生态环境具有重要意义。

1 河流水质污染状况

1.1 河流污染来源

一般情况下水污染主要包括两种，一是有机污染，二是无机污染。水的有机污染主要是来自与工业的快速发展，如石油化工、化石燃料工业、化学溶剂等工业生产过程，其中无机污染主要来自重金属污染，主要污染的金属离子有汞（Hg），镉（Cd），铜（Cu），锌（Zn），铅（Pd），铬（Cr），镍（Ni），砷（As），硒（Se）等[1]，而有机污染物主要有氯代有机物，石油烃，卤代烃，多环芳烃，多氯联苯，硝基苯，氯酚，二硫化碳，甲基叔丁基醚，四溴乙烷等[2]。这些污染物的污染途径一般分为四种，分别是间歇渗入型，连续渗入型，越流型，径流型[3]。

1.2水质分析方法

由于我国水资源分布不均，而水质分析有助于对我国地表水资源质量做出科学评价。一方面可以对河流域水环境做出评估，划分水质等级，为制定水生生物保护措施提供科学依据。另一方面可以对不同质量的水资源确定不同的利用途径，使水资源利用合理化。水质的评价方法通常有水质类别法，平均综合污染指数法，地表水的分析方法主要有以下三种，单因子分析法，离散Hopfield神经网络模型和T-S模糊神经网络模型[4-6]。单因子分析法简单直观，但是不能准确全面地反映水体的真实情况，并且由于采样点限制，结果误差较大，适合初步分析。Hopfield网络模型能够更准确的反应水体水质情况，但是如果输入的指标类型之间差异太大或着指标的下属类别分布相对分散的时候，Hopfield网络模型就不能准确识别分析结果[4]。T-S模糊神经网络模型算法的通用性非常好，而且分析结果合理科学，能够准确反映水体的真实情况。在数据不足的情况下，可以利用函数和编程方法生成科学充分的训练样本，使网络输出更客观真实地反映水质[5]。

2 秦岭北麓水质状况

2.1秦岭北麓污水排放情况

最近几年以来，我国农村的环境普遍变得比较恶劣，这也直接地影响了当地的地表水，严重影响了当地农村居民的健康和生存环境。也间接地影响了土壤和水，造成了地下水的污染。在我国建设社会主义新农村的进程中，农业地面污染同样也是导致河流，湖泊和水质不断恶化的一个重要原因。在现代农业生产和经营活动中，氮（N），磷（P）等各种有害营养物质，农药和其他有机物的污染，无机环境污染物，通过田间地表的径流以及由于田间渗漏而造成的土壤环境污染，其中主要包括农药污染、农药和畜禽粪便污染等[7]。

也有报道称，我国农用药物的消费量已达50 ～ 60万吨，其中近80%的农用药物通过各种途径进入环境，大部分农药最终被收集到水中，造成了各种水污染。从1960年开始到现在，我国的畜类，禽类的养殖行业一直呈现着高速发展的趋势，使得农村地区一些乡镇的畜禽粪便产量大大超过了当地的农田，养殖负荷已经成为水体的重要污染[9]。

2.2 秦岭北麓水质污染状况

通过阅读文献了解到，通过最近几年对水质的治理力度不断加大，秦岭北麓各流域的污染物浓度逐步下降。

相关数据表明2017年渭河支流水质总体表现为重度污染，水质优良的河流有石头河，黑河，田峪河。2017年通过对西安市15条河流32个断面进行检测，各断面所达到的水质类型，如图1所示。与2016年检测结果相比，西安市除皂河污染加重，污染指数与上年同期下降4.9%-48.2%。氨氮，总磷，化学需氧量（COD），高锰酸钾，生化需氧量以及石油类，是河流中的主要污染物除了石油类污染程度有所加重，其他污染物均有所下降。综合所有数据得到秦岭北麓河流水质也是轻度污染，其主要超标污染物为：氨氮，化学需氧量等[10，11]。

2.3 浮游藻类研究

藻类生产者可以说是整个水生态系统的初级生产者，同样也是整个水生态系统的物质循环以及能源流动的基础[12，13]。浮游藻类的生物个体小，并且其细胞结构比较简单，对于栖息环境的变化敏感等特性，比较容易受到环境中的各种因素影响，从而可以在很短的一段时间内改变，而相对于与其他生物种群来说，藻类更加能及时地反映出水域生态系统的变化[14]。对于大型的河流来说，其所在的流域范围宽阔，流经的各个地区环境纷繁复杂，并且每个地区的社会和经济条件也是多种多样。

而對于湖泊这个大环境来说，浮游藻类的种类组成和数量特征与水中氮（N）和磷（P）的含量密切相关。但是对于河流来说，浮游藻类与氮（N）磷（P）含量的关系非常复杂。许多研究结果表明，浮游藻类的数量和组成，对河流中的营养物质的敏感性。其中流域面积，水滞留时间的长短，河岸植被遮掩程度，河水的浑浊程度，人类活动影响等因素起决定作用。

2020年魏静[15]通过对关中地区城市景观水体（谲河湿地公园和小西湖），渭河陕西段，陕南山塘这三个秦岭北麓具有代表性的地区进行研究。分别测定了NH4+-N、NO3--N、TN（总氮）和TP（总磷）等水质指标。研究通过运用RDN分析，结果表明在所研究的两个水体中蓝藻门以及硅藻门均与T呈正相关。图2给出了不同N，P环境适宜生长的藻类。

蓝藻门与TP呈正相关，硅藻门与TP成负相关。同时两个水体中微囊藻属，舟形藻属以及针杆藻属于和T和TP关系密切，微囊藻属和TP（总磷）之间呈现正相关，舟形藻属和针杆藻属与TP呈负相关。NO3--N、TP、TN和DOC与浮游藻类门类演替关系密切。TDP、DOC（化学需氧量）、TN（总氮）和TP（总磷）都与浮游藻类的优势藻种之间的演替有着非常密切的关系 。并且通过对秦岭北麓这三种典型水体研究，结果表明NP的浓度会对藻类的生长环境造成影响。

我国国土幅员辽阔，各地区自然条件差异明显，研究浮游藻类与其河流生态环境的关系不仅是科学研究中不可缺少的内容，也是对我国河流生态系统的研究保护工作的关键，因此建立健全适合我国不同河流生态系统特征的浮游藻类指数等问题，对进一步深入研究和讨论相关环境问题具有重要意义。

2.4 无机物和有机物污染研究

2017年范亚宁[16]通过In VEST模型分别评估了2000年和2010年秦岭北麓地区水源涵养功能和空间分布特征以及N、P元素对土壤的影响。结果表明越靠近秦岭主脊水源涵养能力越强，各流域内的水源涵养能力和水源涵养量分布大体一致，并且各个子流域的水源涵养能力表现为从南到北依次逐渐递减。N、P元素的来源主要是农用地的化肥农药的使用，农田的覆盖率和研究区的N、P呈正相关，并且从营养元素输量来看，褐土，黄绵土，棕壤，新积土的输出量占比较高，大约占总输出量的80%。

2008年肖玲[17]，王书转，张健，王利军，任桂镇等人运用单因子评价指数，在此基础上运用算术平均值法综合污染指数对秦岭北麓的水质进行了研究。结果显示该地区有56.10%的河流受到不同程度污染，水质最严重的占73.2%，其中河流的污染成分主要以有机物为主，其次是金属污染，最后是F污染。

2017年张建通过对辋川河水地区进行研究，结果表明秦岭北麓地区的地表水还具有一定的开发能力，但是其中生态岸线差劣的河流24条，河段占比40%，采砂河流18条，河段占比30%。综合分析得出，秦岭北麓河流水质为轻度污染，其中氨氮和COD等是严重的超标污染物，并且水资源短缺，时空分布不均衡;水治理体系整体性没有形成，生态空间不足，防洪体系不够完善[11]。

3 结论

本文研究了秦岭北麓水质的研究进展，通过阅读文献了解到，该地区属于轻度污染，并且以有机物污染为主，其次是金属污染。并且知道了不同的氮，磷浓度对浮游藻类的影响，基于这样的了解，更有利于制定相关的防治措施。

由于秦岭北麓地区的水资源在时间以及空间上的分布是不均匀的，而且城镇供水要求比较高，加上水库，湖水等调蓄能力有限，所以就造成当地的一个水资源短缺现状。而秦岭北麓作为目前重要的地理单元，具有重要的生态价值，生态意义。水环境污染日益加剧，严重影响了我国经济与社会的可持续发展。因此对地表水的研究至关重要，直接影响到人类的日常生活以及生态环境。因此重视秦岭北麓地区河流生态的修复工作至关重要。

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郭明媛（1989年2月--），女，汉族，陕西渭南人，讲师，博士，主要研究方向：地表水水质分析。

陈琳娜（1999年3月--），女，汉族，陕西蒲城人，专业：应用化学。

*基金项目：陕西省教育厅重点实验室项目（20JS048），陕西省高校科协青年人才托举计划项目（20200611），陕西省科技厅自然科学基础研究计划项目（2021JQ-826），渭南师范学院人才项目（20RC+9）。

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