不同土地利用类型下水质研究综述

朱 琴，裴建国，康彩霞

(1. 桂林理工大学 环境保护和工程学院，广西 桂林 541004；

2. 中国地质科学院 岩溶地质研究所，广西 桂林 541004)

不同土地利用类型下水质研究综述

朱 琴1,2，裴建国2,1，康彩霞1,2

(1. 桂林理工大学 环境保护和工程学院，广西 桂林 541004；

2. 中国地质科学院 岩溶地质研究所，广西 桂林 541004)

国内开展地下水水质和土地利用方式的研究始于20世纪80年代．80年代初黄浦江、松花江、湘江、洞庭湖等水系的水质出现了污染问题，因此国内开展了水质现状的调查，并且开始了治理水污染问题的各种研究．从1989年后开展了保护水资源法律法规的研究并且开始利用新的技术方法，如遥感技术．2002以后才有专门的土里利用与地下水水质相互关系的研究．2008年后开始利用一些数学方法，如因子分析法，去分析影响地下水水质的主要因素．国外20世纪70年代就开展了土地利用方式变化对水质影响的的研究，在这几十年的发展中已经开发出来了各种水质的动态检测设备和信息网络，使得水资源保护不再是空话．

水质；土地利用方式；地下水

1 水质调查的初步阶段

20世纪80年代初，我国水资源就面临着各种威胁．出现了水资源的匮乏和水质恶化的问题．京津地区、黄浦江、苏南太湖区、运河(杭州段)、沱江、湘江洞庭湖水系，松花江水系、北江80万km2水域等地都出现了水质恶化的问题．为此我国开展了“京津地区环境污染综合防治技术研究”课题、“黄浦江污染综合防治规划方案”课题、“苏南太湖区主要城市水环境污染综合防治”课题、“运河(杭州段)污染综合防治技术研究”课题、沱江“环境容量”课题和湘江洞庭湖水系，松花江水系、北江80万km2水域和55万km2土地上开展了水体土壤“背景值研究”课题，对地下水水质现状和引起水质恶化的污染源进行了调查分析，同时评价了环境容量等问题[1]27．引起水质恶化的因素主要有几个方面：工业废渣废水的任意排放；开采矿山引起的水环境污染问题；过量开采地表地下水引起水量减小水质恶化；生活污水的排放污染地表地下水；改变土地利用方式造成水土流失加剧，污染水体．随着我国工农业的快速发展和人口的快速增长，我国的水污染问题也越来越严重，水污染问题严重制约着我国经济的快速发展，因此治理污染就成为国家发展中的重要问题．国内就开展了大规模水质现状的调查．

2 调查水污染成因的阶段

从 1989年开始在水质检测方面应用新的技术方法．例如借鉴国外的卫星遥感技术，直接利用卫星图像对不同水体的环境质量参数进行研究．利用 Spot图像对水质进行监测．利用 rs和 gis技术去研究水质动态．20世纪 90年代初为了保护水资源国内开展了水资源管理和保护研究．主要的研究进展包括 3个方面：首先是建立了评价和保护水质的各种模型；第二建立保护水资源的法律法规；第三建立了治理污水的新方法．杭州西湖利用 Usle模型研究西湖污染问题，徐州市通过规划区域经济发展战略和市域国土开发整治去保护环境，台湾通过对土地使用进行管制去保护水资源．同时研究出污水治理的新方法Biopaq－ic和circox技术．在这一时期国内开展了土地利用方式调查，调查的主要目的是计算水土流失量、环境评价和土地管理评价，苏南丘陵区地区通过调查不同土地利用状况去评价蓄水保土能力．通过调查土地里利用方式去评价生态环境．同时国内也开展了很多利用土壤对污水净化的研究．

3 开展土地利用方式对水质影响的研究

从土地利用方式的角度去详细分析水质的时空变化规律的研究始于 2002年，研究的主要方法是通过利用已有的短期或长期的水化学数据资料，并结合遥感对土地利用变化前后的水化学进行对比研究．研究的主要目的是掌握不同土地利用方式下水质的演变规律和水污染的原因进行分析，为合理的土地利用规划和水资源可持续利用提供科学依据．从 2002年至今，主要研究进展包括 2个方面：一是土地利用类型的分类更加细化；二是研究对象从主要以地表水为主，逐渐发展到利用系统的理论去研究地表水和地下水这个整体．同时随着检测手段的提高，水化学指标检测的种类也开始逐渐增多．最初分析简单的常量离子，到微量元素分析，目前开始有了有机物的分析．在利用水中的化学指标时利用了水质评价的各种方法．研究的难点是取样点的选择方面，和水点补给面积的划分方面．但是这一研究内容没有多大进展．主要是把土地利用变化资料和水化学资料进行对比，通过对比说明土地利用对水质的影响．

2002年海米提·依米提等[2]研究了土地利用方式改变(胡杨林的面积和草地覆盖面积减少)和开采地表和地下水的共同作用下，钙离子、镁离子、钠离子、氯离子和硫酸根离子含量也随之变化，水质朝着恶化的趋势发展．2003年姜亚男等人研究水城盆地的土地利用方式变化下岩溶水的水质变化规律，作者将土地利用方式分为6种：耕地、灌木和林地、草地、水域、居民地和工矿用地和难利用地．分析的水化学指标包括：水温、pH值、电导、总硬度、永久硬度、HCO3－、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl－、SO42+、NO3－、Pb2+、Cu2+．蒋勇军等[3]运用统计学，结合 GIS研究了云南小江典型岩溶流域的土地利用变化，分析水化学指标时增加了 TN、TP、有机质和TK．王晓燕等[4]研究密云水库石匣小流域氮磷流失规律，将流域分为农田、林果地、荒草坡、村庄4种不同类型土地利用方式．于兴修等[5]研究西苕溪流域的土地利用方式与水质的关系时运用了水质评价中的综合指数法．广西、云南等地研究了土地利用与地下水质的关系．近几年岩溶区土地利用方式下地下水水质变化规律的研究也不少[6]．2009年蒋勇军等人运用因子分析法研究了岩溶地下河系统水质的影响因素．

4 国外的研究现状

早在 20世纪 70年代，国外就已经有专门的研究土地利用方式对水质的影响．1972年新墨西哥州就已经有研究土地利用变化下，水质的变化规律[7]．1979年美国就有研究开垦荒地后水质的变化规律．1980年Kudeyarov等人就研究耕地和林地两种土地利用类型下N元素的变化规律．1983年Miles M.Smart等人论证土地利用与河流水质的影响．在密苏里州奥泽克高原在过去的 20年里，高原土地利用的基本方式有了明显的变化．大片森林变成了牧场，兴建了轻工业，发展了夏季别墅和旅游业，城市建设．这些变化影响了河水化学物和海藻叶绿素的含量．

国外近30年在这一研究方面的进展主要有3部分：第一，最初的研究主要集中在不同土地利用方式对地表水的影响，现在开展到对地下水影响的研究．在研究区的选取上从最初的大范围的调查逐渐变化到小流域的详细调查，划分土地利用类型时，不仅研究植被覆盖的种类，同时利用各种技术计算出不同土地利用类型的面积．野外取样和地质调查的同时，调查了各种污染物的排放量，例如：粪便的排放量、生活污水的排放量、农药化肥的施用量等．第二，在调查不同土地利用类型下水质的变化规律后，建立模型，利用计算机软件进行模拟，最后进行水质预测，同时利用计算软件去设计新的土地利用类型，找出水质和经济效益最优的土地利用类型．1972年9月到1973年9月，新墨西哥州大学就有人研究旧金山附近山区的不同土地利用方式下水质变化规律[1]28．1979年美国有专门调查开矿后对水质的变化[8]．俄罗斯研究两个不同流域，其中一个以耕地为主，另一个是林地，通过研究两种土地利用方式下水中氮平衡，证明林地变成耕地后，10年间地下水中氮的含量从0.8 mg/L变成6.5 mg/L[9]．很多研究表明农业活动影响了地下水的水质[10]．逐渐开展了合理管理土地利用的措施[11]．20世纪90年代后开始有专门的研究不同土地利用方式下碳循环的研究，建立了一些生态模型[12]和森林减少后对水质影响的模型[13]．2000后北美和欧洲的很多国家实施了非常严格的水资源保护措施，这些措施在近几年不断被完善，对于土地利用方式和农业施肥等活动采取了科学有效的管理措施，使得水资源的污染降低到最小程度．

5 结语

目前国内开展了土地利用方式对水化学影响的研究，得出了很多可喜的成果，但是还存在很多问题．保护水质的力度不够，各种措施还没有得到很好的应用，公众保护水资源的意识还没有普及，水污染问题还很严重．

[1] 佚名.当前我国环保攻关课题的进展[J].环境与可持续发展,1984(10):27-28.

[2] 海米提·依米提,潘晓玲,塔西甫拉提·特依拜.塔里木盆地水土资源开发及其生态环境效应[J].资源科学,2002(6):49-54.

[3] 蒋勇军,章程,袁道先.岩溶区土壤肥力的时空变异及影响因素——以云南小江流域为例[J].生态学报,2008(5):2287-2299.

[4] 王晓燕,王一峋,王晓峰,等.密云水库小流域土地利用方式与氮磷流失规律[J].环境科学研究, 2003(1) :30-33.

[5] 周海丽,史徐.深圳城市化过程与水环境质量变化研究[J].北京师范大学学报:自然科学版,2003(2):275-279.

[6] 刘方,罗海波,刘元生,等.喀斯特石漠化区农业土地利用对浅层地下水质量的影响[J].中国农业科学, 2007(6) :1214-1221.

[7] White C S. Factors influencing natural water quality and changes resulting from land-use practices[J]. Water, Air, & Soil Pollution, 1976,6(1): 53-69.

[8] Zellmer S, Wilkey M. A reclamation demonstration project at an abandoned deep mine[J]. Environmental Geochemistry and Health, 1979,1(2): 57-63.

[9] Kudeyarov VN, Bashkin VN. Nitrogen balance in small river basins under agricultural and forestry use[J]. Water, Air, & Soil Pollution, 1980,14(1): 23-27.

[10] Hallberg, R G. The impacts of agricultural chemicals on ground water quality[J]. GeoJournal, 1987,15(3): 283-295.

[11] Lant C. Potential of the Conservation Reserve Program to control agricultural surface water pollution[J]. Environmental Management, 1991,15(4): 507-518.

[12] Hall C, Taylor M R, Everham E. A geographically-based ecosystem model and its application to the carbon balance of the luquillo forest, Puerto Rico[J]. Water, Air, & Soil Pollution, 1992,64(1): 385-404.

[13] Forti M C, Neal C, Jenkins A. Modeling perspective of the deforestation impact in stream water quality of small preserved forested areas in the amazonian rainforest[J]. Water, Air, & Soil Pollution, 1995,79(1): 325-337.

Abstract:Groundwater quality and land use research began in China in the 1980s. In the early 1980s, there were water pollution problems in the Huangpu River, Songhua River, Dongting Lake and Xiangjiang, which launched a national survey of water quality. From 1989, laws and regulations for the protection of water resources began to be made and the new technology and methods to be used, such as remote sensing technology. After 2002, there were a lot studies about the special relationship between land use and groundwater quality studies. After 2008, some mathematical methods were used to analyze the main factors that affect groundwater quality, such as factor analysis. In 1970s, foreigners have carried out the research on the impacts of land use change on water quality. In the development of the past few decades, a variety of water quality testing equipment and a dynamic information network have been developed, which truly realized the protection of resources.

Key words:water quality; land use; groundwater

(责任编校：李建明英文校对：李玉玲)

An Overview of Water Quality under Different Land Use Patterns

ZHU Qin1,2, PEI Jian-guo2,1, KANG Cai-xia1,2,

(1. College of Environmental Science and Engineering, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004, China;
2. Institute of Karst Geology, CAGS, Guilin, Guangxi 541004, China)

P641.12; P641.134

A

1673-2065(2011)01-0108-03

2010-07-05

国家自然科学基金项目(40772164)

朱 琴(1984-),女,湖北黄冈人,桂林理工大学环境保护和工程学院2008级硕士研究生；

裴建国(1957-),男,内蒙古呼伦贝尔人,中国地质科学院岩溶地质研究所研究员.