程海水化学基本特征研究

严谷芬，路　萍，李　俊，杨广萍，潘　宇

(云南省环境科学研究院，云南 昆明 650034)

程海水化学基本特征研究

严谷芬，路萍，李俊，杨广萍，潘宇

(云南省环境科学研究院，云南 昆明 650034)

摘要：通过试验研究，对程海的水化学特征从矿化度、主要离子及其水型、pH、总硬度、总碱度、电导率等指标进行了详细研究，结果显示程海水化学基本特征为：酸碱度高、中等硬度水质、总碱度高、矿化度高、氟离子含量高、离子总量水平高、水型为重碳酸纳组第Ⅰ 型水，即CNaⅠ 型(俗称苏打水)。

关键词：水化学特征；高原湖泊；重碳酸钠组Ⅰ 型；程海

湖水与自然界其他类型水体一样，是一种十分复杂的溶液，常溶有一定数量的化学离子、溶解性气体、溶解性盐类、生物营养元素和微量元素。湖泊水化学基本特性由矿化度、主要离子和水型决定，pH、总硬度、总碱度、电导率等指标则从不同的角度反映水化学的基本特征。本项目对上述因素进行了研究，以全面了解程海水化学背景。

1研究方法

1.1样点设置

在程海湖湖北、湖中、湖南设置3个断面，每个断面左、中、右3个采样站，一共9个采样站，详见图1。其中，湖中断面的中心位置5#采样站分层采样，分别于水表下0.5m、5.0m、10.0m、15.0m、20.0m和离湖底0.5m处采集，共采集6层水样，每次采样合计14个采样点。

1.2采样时间

每季度采样1次，分别于2009年10月，2010年1月、4月、7月采样，代表春、夏、秋、冬四季情况。

1.3水样的野外采集

到达固定采样站后，首先对采样站进行定位，测定水深、水温、透明度、pH等指标，观察水环境状况，并做好现场记录。用有机玻璃采水器采集指定水层水样，放入事先准备好的采样桶中，带回实验室分析。

1.4实验室分析方法

采用国家或行业标准方法，有关操作和质量控制按《HJ/T91-2002 地表水和污水监测技术规范》[1]《水和废水监测分析方法》第四版中的A类方法进行[2]。

1.5质量控制

野外工作质量控制：按照有关环境监测技术操作规范和标准执行。

实验室分析质量控制：实行专人负责，进行平行样、加标回收样、密码样控制。

2结果与分析

2.1pH

湖水pH值影响水体金属盐和碳酸盐的形态和沉淀，是水化学研究中最重要的指标之一。程海湖水pH变动在9.10～9.42(无量纲，以下同)，年平均9.28，高于《GB3838-2002 地表水环境质量标准》中的Ⅰ～Ⅴ类水标准6～9的范围。项目实施期间，程海湖水中pH最小值出现于2010年1月湖中心5#样点5～10m水层处，最大值出现于2009年10月湖中心5#样点0.5～5m水层处和离湖底0.5m水层处。从各个季节来看，春季pH 9.23，夏季pH 9.30，秋季pH 9.30，冬季pH 9.30，程海春季pH相对较低，其余季节pH值十分一致，其原因可能是2010年春季水草萌发较晚,浮游植物生长处于相对低谷期，生物活动微弱的缘故。依据湖区旱雨季分明的特点来分析pH的差异(程海湖区旱雨季的划分：旱季11月至翌年5月中；雨季5月中至10月)：旱季pH 9.27，雨季pH 9.30，两者相差0.03，旱季pH略微偏低也是与生物活动相对较弱有关。水平分布来看：1#样点年平均pH 9.29、2#pH 9.30、3#pH 9.30、4#pH 9.29、5#pH 9.29、6#pH 9.27、7#pH 9.27、8#pH 9.27、9#pH 9.26，其规律是：湖北部略偏高，湖南部略偏低，全湖水平分布差异不大。垂直分布来看：水表下0.5m 处pH 9.30、5.0m处9.27、10.0m处9.28、15.0m处9.28、20.0m处9.27、离湖底0.5m处pH 9.28，除表层pH明显偏高外，其余水层几乎没有差异。总体上，程海pH相对稳定，时空差异不大，影响pH时空差异的原因主要是生物的活动。

2.2总硬度

水中硬度的主要天然来源是沉积岩、地下渗流及土壤冲刷中的溶解性多价态金属离子，主要为钙、镁、钡、铁、锰，锶、锌等金属离子。程海湖水总硬度较高，含量范围为272.60～288.95mg/L，平均281.4mg/L，如按1德度等于17.847mg/L换算，程海湖水的硬度范围是15.3～16.2德度，平均15.8德度。以水质硬度评价标准(1～4德度为强软水；4～8德度软水；9～12德度适度硬水；13～18德度中度硬水；19～30德度硬水)衡量，程海湖水为中度硬水。

从季节分布来看，程海湖春季湖水总硬度284.4mg/L，夏季286.8mg/L，秋季274.0mg/L，冬季280.4mg/L，夏季高秋季低，两者相差4.5%。按旱雨季来看：旱季湖水总硬度282.4mg/L，雨季280.4mg/L，相差不大。从水平分布上看：1#样点年平均总硬度280.6mg/L、2#样点281.1mg/L、3#样点280.3 mg/L、4#样点280.1mg/L、5#样点28 0.9mg/L、6#样点282.1mg/L、7#样点282.9mg/L、8#样点282.4mg/L、9#样点282.4 mg/L，湖中北部略低，湖南部略高，全湖水平分布差异不大。从垂直分布看：水表下0.5m处总硬度280.9mg/L、5.0m处282.1mg/L、10.0m处281.9mg/L、15.0m处282.6mg/L、20.0m处281.9mg/L、离湖底0.5m处282.6mg/L，湖表层略低，湖底层略高，整个水层差异也不明显。

2.3总碱度

总碱度是用来评价水体的缓冲能力的重要指标，从中可推测金属物质的溶解性和毒性，又是确定水体是否适宜农用的重要依据。程海湖水总碱度含量范围为645.1～729.5 mg/L，平均673.6mg/L，最小值出现于2009年10月湖中心5#样点表层，最大值出现于2010年7月湖中心5#样点底层。从四季分布来看，程海湖春季湖水总碱度671.3mg/L，夏季715.2mg/L，秋季651.7mg/L，冬季655.9mg/L，夏季高秋季低，两者相差9.7%。按旱雨季来看：旱季湖水总碱度683.9mg/L，雨季663.6mg/L，旱季仅比雨季高3.1%。从水平分布上看：1#样点年平均总碱度670.9mg/L、2#样点671.3mg/L、3#样点673.4mg/L、4#样点675.5mg/L、5#样点672.4mg/L、6#样点672.0mg/L、7#样点677.3mg/L、8#样点676.5mg/L、9#样点672.6mg/L，湖西南部略高，湖西北部略低，全湖水平分布差异甚微。从垂直分布来看：水表下0.5m处总碱度672.4mg/L、5.0m处672.0mg/L、10.0m处668.2mg/L、15.0m处671.8mg/L、20.0m处675.7mg/L、离湖底0.5m处671.3mg/L，湖表层略低，20.0 m水层处略高，总碱度在程海垂直水柱中差异也甚微，不到1.5%。

2.4电导率

电导率是湖水传导电流能力的指标，程海湖水电导率变动在100.9～176.7μS/cm，年平均118.2μS/cm，最小值出现于2010年4月湖南部采样点，最大值出现于2010年9月湖中心5#样点。从各个季节来看，春季电导率118.0μS/cm，夏季电导率113.8μS/cm，秋季电导率124.0μS/cm，冬季电导率115.9μS/cm，程海秋季电导率高于其它季节，平均偏高6.9%。按湖区旱雨季的划分来看(旱季11月至翌年5月中；雨季5月中至10月)：旱季电导率116μS/cm，雨季电导率112μS/cm，两者相差仅4μS/cm，按百分率算差异在3.5%以内。根据本次研究测定结果，结合对照丽江市多年的监测资料，分析认为程海湖水缓冲能力强，粒子水平稳定，电导率年度之间的变化、年内水平分布和垂直分布差异都不大。

2.5矿化度

湖水矿化度直接反映湖泊的化学类型及其盐类物质在湖泊中积累或稀释的环境条件，涉及到湖泊的物理、化学和生物过程，是表示湖水化学性质的综合指标。程海水体矿化度702～914mg/L，年平均806mg/L，按照天然水矿化度分类标准，低于1000mg/L为淡水，1000～24000mg/L为微咸水，程海目前尚属于淡水湖。研究期间，程海矿化度最小值出现于2010年2月5#采样站水下20～30m水层处，最大值出现于2010年8月湖南岸7#采样点。从季节分布来看，春季湖水矿化度767mg/L，夏季842mg/L，秋季875mg/L，冬季748mg/L，秋季矿化度平均含量最高而冬季最低，两者相差15.65%，程海矿化度季节分布特征是夏秋季高于冬春季。按旱雨季来看：旱季湖水矿化度780mg/L，雨季湖水矿化度843mg/L，雨季矿化度比旱季平均偏高8.1%，雨季矿化度偏高与该季节陆源污染物集中入湖相关。从水平分布来看：1#采样点年平均矿化度821mg/L、2#采样点800mg/L、3#采样点790mg/L、4#采样点809mg/L、5#采样点804mg/L、6#采样点816mg/L、7#采样点820mg/L、8#采样点795mg/L、9#采样点792mg/L，其规律是：湖东部、湖南部、湖北部和湖中部差异都不大，但湖西部矿化度偏高。从垂直分布来看：水表下0.5m处矿化度791mg/L、5.0m处801mg/L、10.0m处788mg/L、15.0m处776 mg/L、20.0 m处781mg/L、离湖底0.5m处822mg/L，矿化度湖底层最高，水深5.0m处次高，其次的表层处，水深10.0m—15.0m—20.0 m处相对较低，最高与最低相差仅有5.9%。

本次研究结果再次验证了程海矿化度虽然明显高于云南其他湖泊(<0.33 mg/L)，但低于咸水湖的最低标准(1000mg/L)，程海仍然属于淡水湖泊。这与云南省环境科学研究院《程海流域环境保护规划》、《程海pH和氟化物高背景值研究》等研究结果相同，而与胡文英报道的不一致[3]。其原因可能是程海自1690年水位开始下降，至研究期(1984年4月—1985年1月)的294年间，水位已经连续下降40余m，长期以来强烈的面积萎缩和蒸发浓缩作用，造成湖水矿化度处于阶段最高值，也可能由于分析研究方法不同或研究人员的操作误差导致研究成果比真值偏高，还有一个重要因素是：近20a来，程海水位上涨后略有下降，但下降幅度并不剧烈，湖水的矿化过程得到较有效的缓解。

2.6主要离子及其水型

(1)K+

程海湖水中含量为4.98～24.33mg/L，平均15.17mg/L。从季节分布来看：春、夏、秋、冬四季湖水中K+平均含量分别是：16.51 mg/L、17.72mg/L、12.0mg/L和11.11mg/L，夏季最高，冬季最低，两者相差22.9%；春夏季高于秋冬季，偏高48.1%。按照程海湖区旱雨季分明的特点划分，旱季和雨季程海湖水中K+平均含量分别是15.60mg/L和14.75mg/L，两者相差0.85mg/L，约5.8%。从K+在各个采样点的分布情况来看：1#采样点年平均17.49mg/L、2#采样点15.42mg/L、3#采样点15.49mg/L、4#采样点15.75mg/L、5#采样点15.47mg/L、6#采样点17.88mg/L、7#采样点13.67mg/L、8#采样点12.67mg/L、9#采样点12.75mg/L，其规律是：湖东部>湖西部>湖中部，湖中部>湖北部>湖南部，湖东部比湖中部偏高7.4%，湖中部比湖南部偏高22.0%，湖南部K+平均含量13.03mg/L，低于全湖平均值14.1%。其原因是南部为水草集中分布区，水生植物生长过程中大量吸收K+并固定于体内，造成该区域水体中K+低于其他区域。湖中心5#采样站垂直分布上，水表下0.5m处15.47mg/L、5.0m处16.14mg/L、10.0m处17.96mg/L、15.0m处14.42mg/L、20.0m处12.16mg/L、离湖底0.5m处12.01mg/L，垂直分布以10.0m水层最高而湖底层最低，10m以上水层含量明显高于20m以下的深层水中含量。

(2)Na+

Na+为植物光合作用、重碳酸盐传输、细胞内pH调节、氮固定和还原、磷的吸收等所需要。程海湖中含量为180.0～298.58mg/L，平均273.3mg/L。从季节分布看：春季湖水中Na+平均含量240.5mg/L，夏季251.5mg/L，秋季185.4mg/L，冬季271.8mg/L，水体中Na+含量冬季最高而秋季最低，与水生生物的活动密切相关，冬季水生生物吸收量处于低谷，水体中Na+含量处于高峰；秋季大量Na+被储存于生物体，水体中Na+含量处于低谷。以旱季和雨季来看：旱季水体中Na+平均含量256.2mg/L，雨季218.5mg/L，也反映水体中Na+含量水平与生物活动密切相关，生物量大的雨季水体中Na+含量低，生物量低的旱季，水体中Na+含量高。从Na+含量在各个采样点的水平分布情况看：1#采样点年平均231.94mg/L、2#采样点228.51mg/L、3#采样点237.83mg/L、4#采样点239.33mg/L、5#采样点231.92mg/L、6#采样点243.45mg/L、7#采样点242.44mg/L、8#采样点239.53mg/L、9#采样点240.91mg/L，6#采样点平均含量最高而2#采样点最低，二者年平均含量相差6.5%，即Na+含量在全湖水平分布相差不大，其大体规律是：湖东部>湖西部；湖南部>湖北部，而且各个区域与湖中部的差别都不大，全湖最高区域湖东南部与最低区域湖北部年平均含量仅相差3.5%。垂直分布上，水表下0.5m处231.92mg/L、5.0m处256.99mg/L、10.0m处235.21mg/L、15.0m处238.76mg/L、20.0 m处237.56mg/L、离湖底0.5m处240.22mg/L，水表层含量最低而5.0m水层处最高，垂直分布上也是比较均匀，湖上部仅比湖底部偏高2.3%。尽管在地壳平均组成中，钾和钠的丰度很接近，而且钾盐的溶解度普通高于钠盐，但胶体吸附K+的能力大于Na+，加之低等植物和高等植物普遍吸收K+合成有机质：所以，程海水中钠的含量高于钾的含量18倍之多。

(3)Ca2+

程海湖水中含量为5.78～20.75mg/L，平均9.27mg/L。从季节分布来看：春、夏、秋、冬四季湖水中Ca2+平均含量分别是：6.58mg/L、6.80mg/L、10.50mg/L和11.73mg/L，冬季最高，春季最低，两者相差78.3%，季节波动十分明显。从旱季和雨季来看：旱季水体中Ca2+平均含量9.99mg/L，雨季8.54mg/L，两者相差17.0%，差异也比较明显。从Ca2+在各个采样点的分布情况来看：1#采样点年平均8.93mg/L、2#采样点9.78mg/L、3#采样点8.45mg/L、4#采样点11.73mg/L、5#采样点8.29mg/L、6#采样点8.11mg/L、7#采样点0.43mg/L、8#采样点9.79mg/L、9#采样点8.90mg/L，4#采样点平均含量最高而6#采样点最低，二者年平均含量相差达44.6%，即Ca2+含量在全湖水平分布差异也明显，其规律大体是：湖西部>湖中部>湖东部，湖中部>湖南部>湖北部，湖西部比湖中部偏高16.1%，湖中部比湖北部偏高1.3%。垂直分布上，水表下0.5m处8.29mg/L、5.0m处8.11mg/L、10.0m处8.36mg/L、15.0m处8.18mg/L、20.0m处9.51mg/L、离湖底0.5m处8.38mg/L，5.0m水层处含量最低而20.0m水层处含量最高，二者相差17.3%，也存在比较明显的差异。程海中Ca2+时空分布差异的形成及其与生物地球化学循环的关系有待深入研究。

(4)Mg2+

Mg元素为水草、藻类、真菌、细菌普遍需要的微量元素，程海湖水中含量为57.60～86.40mg/L，平均68.16mg/L。从季节分布看：春季湖水中Mg2+平均含量62.75mg/L，夏季59.14mg/L，秋季84.19mg/L，冬季66.57mg/L，秋季>>冬季>春季>夏季，秋季与夏季相差达42.4%。从旱雨季来看：旱季水体中Mg2+平均含量64.66mg/L，雨季71.67mg/I，两者相差10.8%，也存在一定的差异。从Mg2+在各个采样点的分布情况来看：1#采样点年平均57.60mg/L、2#采样点59.83mg/L、3#采样点59.68mg/L、4#采样点57.83mg/L、5#采样点59.30mg/L、6#采样点61.48mg/L、7#采样点58.38mg/L、8#采样点58.28mg/L、9#采样点59.95mg/L，6#采样点平均含量最高而1#采样点最低，二者年平均含量相差6.7%，显示Mg2+含量在程海湖水平分布相差不大，全湖比较均一。垂直分布上，Mg2+年均含量在水表下0.5m处67.23mg/L、5.0m处67.94mg/L、10.0m处66.51mg/L、15.0m处66.95mg/L、20.0 m处68.91mg/L、湖底0.5m处67.48mg/L。10.0m水层处含量略低而20.0m水层处含量略高，二者相差3.6%，大体规律是湖底部略高，湖上部次之，而湖中部略低。Mg2+在程海湖各个水层中的分布差异也不大，Mg2+在水平分布和垂直分布上其化合物溶解度都相对较低，而且在pH<10时，一般不会发生有效沉淀。

(5)HCO3-

在程海水体中含量范围为394.4～511.8mg/L，平均470mg/L。最小值出现于2009年10月湖东北部3#采样点，最大值出现在2010年4月湖东南部9#样点。从季节分布看：春、夏、秋、冬四季湖水中HCO3-平均含量分别是 499.5mg/L、475.5mg/L、440.8mg/L和451.5mg/L，秋冬季节HCO3-含量水平低而春季和夏季较高，最高含量水平(春季)与最低季节(秋季)的含量水平相差13.3%，差异相对明显。从旱季和雨季的划分来看：旱季平均含量475.5mg/L，雨季平均含量458.2mg/L，两者相差17.3mg/L，按百分率折算为3.8%，旱雨季差异总体不大。从HCO3-在各个采样点的分布情况来看：1#采样点年平均含量480.4mg/L、2#采样点478.5mg/L、3#采样点460.3mg/L、4#采样点471.9mg/L、5#采样点462.4mg/L、6#采样点458.4mg/L、7#采样点469.9mg/L、8#采样点459.2mg/L、9#采样点460.5mg/L，湖西北部1#采样点年平均含量最高而湖东部6#采样点最低。不过，HCO3-年平均含量在最高采样点与最低采样点相差仅4.8%，差异并不明显。水平分布的大体规律是：湖北部至湖南部逐渐减低，但其相差幅度不大。垂直分布上，水表下0.5m处462.4mg/L、5.0m处461.5mg/L、10.0m处459.6mg/L、15.0m处472.0mg/L、20.0 m处472.3mg/L、离湖底0.5m处454.4mg/L，HCO3-含量在20.0 m水层处略高而湖底层最低，即水表层—20.0m水层的水柱中HCO3-含量渐次升高，水深超过20.0m后，水柱中的HCO3-含量有所下降。总之，HCO3-含量在程海垂直水柱中差异也不大，最高水层处含量与最低处水层含量相差不到4.0%。

(6)CO32-

程海水体中CO32-含量范围为79.4～131.6mg/L，平均103.5mg/L。最小值出现于2010年春季湖西北部1#采样点，最大值出现在2010年夏季湖东南部9#样点。从季节分布来看：春季湖水中CO32-离子平均含量85.9mg/L，夏季120.5mg/L，秋季105.6mg/L，冬季102.2mg/L。春季水生生物复苏，水体中CO32-含量明显比其它季节偏低，夏季水体中CO32-含量却最高，秋冬季节基本一致，春季与夏季程海水体中CO32-平均含量差异达到40.3%，十分明显。从旱雨季CO32-平均含量来看：旱季94.1mg/L，雨季113.0mg/L，旱季比雨季偏低20.1%，差异也较显著。水体中CO32-是生物生长所必需碳源的主要来源，程海中CO32-含量季节差异的形成与水生动植物的生命活动过程关系密切，春季生物复苏，光合作用强烈，CaCO3析出，沉淀量大，因而造成水体中的CO32-含量水平低，其季节分布特点与Ca2+季节分布特点一致。从各个采样点的水平分布情况来看：1#采样点年平均95.5mg/L、2#采样点96.6mg/L、3#采样点106.7mg/L、4#采样点102.0mg/L、5#采样点105.2mg/L、6#采样点106.9mg/L、7#采样点103.9mg/L、8#采样点108.8mg/L、9#采样点106.3mg/L，湖西北部1#采样点年平均含量最低而湖南部中间8#采样点最高，CO32-年平均含量在最高采样点与最低采样点相差13.9%，差异较明显。水平分布规律为：湖东部和湖南部含量较其它区域高，相对高出6.5%，实际上差异并不明显。从湖中心1#采样点垂直分布上来看，水表下0.5m处105.2mg/L、5.0m处105.4mg/L、10.0m处105.3mg/L、15.0m处100.0mg/L、20.0 m处101.9mg/L、离湖底0.5m处108.6mg/L，CO32-在水底层相对最高而15.0m水层处相对最低，最高与最低含量相差仅8.6%，实际上差异也不明显。由以上分析可以看出：程海中CO32-与HCO3-时空分布规律相似，季节分布差异明显而水平分布和垂直分布差异甚微。

(7)SO42-

程海湖水中的含量为0.74～30.33mg/L，平均6.38 mg/L。从季节分布来看：春、夏、秋、冬四季湖水中SO42-平均含量分别是：4.96mg/L、5.44mg/L、7.38mg/L和7.76mg/L，秋冬季高而春夏季偏低，最高值冬季平均含量与最低值春季平均含量相差达56.5%。从雨季与旱季的差别来看：旱季湖水中SO42-平均含量5.20mg/L，雨季7.57 mg/L，雨季平均含量也高于旱季45.6%。从SO42-在各个采样点的分布情况来看：1#采样点年平均9.46mg/L、2#采样点6.29mg/L、3#采样点6.45mg/L、4#采样点5.38mg/L、5#采样点7.19mg/L、6#采样点7.98mg/L、7#采样点8.11mg/L、8#采样点3.43mg/L、9#采样点3.17mg/L，其大体规律是：湖西部>湖北部>湖中部>湖东部>湖北部，最高区域湖东部与最低区域湖南部相差56.1%，差异明显。垂直分布上，水表下0.5m处8.69mg/L、5.0m处8.39mg/L、10.0m处8.28mg/L、15.0m处5.31mg/L、20.0 m处9.30mg/L、离湖底0.5m处9.13mg/L，SO42-在水柱中以15.0m水层处最低而20.0m水层处最高，湖底层>湖表层>湖中层，湖底层与湖中层相差达71.9%。程海中SO42-时空分布差异的形成可能与湖泊中细菌活动有关，特别是硫细菌的生命活动周期，SO42-时空分布差异的形成及其与生物地球化学循环的关系也有待下一步深入研究。

(8)Cl-

程海湖水中的含量为20.56～25.36mg/L，平均22.52mg/L。从季节分布来看：春季湖水中Cl-平均含量21.52mg/L，夏季24.61mg/L，秋季21.29mg/L，冬季22.64mg/L，夏季明显高于另外三季，平均偏高12.8%。旱季Cl-平均含量22.08mg/L，雨季22.95mg/L，差别微小。从Cl-在各个采样点的分布情况来看：1#采样点年平均22.66mg/L、2#采样点22.05mg/L、3#采样点22.41mg/L、4#采样点22.92mg/L、5#采样点22.28mg/L、6#采样点22.60mg/L、7#采样点22.58mg/L、8#采样点22.25mg/L、9#采样点22.92mg/L，Cl-在程海湖水平分布比较均一，差别不到4%。垂直分布上，水表下0.5m处22.28mg/L、5.0m处22.65mg/L、10.0m处22.39mg/L、15.0m处22.75mg/L、20.0m处22.79mg/L、离湖底0.5m处22.43mg/L，Cl-在程海各个水层中的垂直分布也比较均匀，其时空分布特征与程海湖水对流相关明显。

(9)其他

湖泊水体中除八大离子外，还有一些溶解性气体、溶解性盐类、生源要素、重金属稀有金属、卤素和放射性元素等微量元素。水中溶解性气体有O2、CO2、N2，特殊条件下也有H2S、CH4等；溶解性盐类有碳酸盐、氯化物、硫酸盐、硅酸盐和铝硅酸盐等；生源要素有N、C、P等；还有Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等重金属、稀有金属、卤素和放射性元素等微量元素。其中，程海中F-比较特殊，湖水F-变动在1.42～2.19mg/L，平均1.87mg/L。从季节分布来看：春季湖水中F-平均含量1.65mg/L，夏季2.06mg/L，秋季1.74mg/L，冬季2.01mg/L，夏季最高，冬季次之，春季最低，夏季F-平均含量比春季高24.8%。按旱季和雨季的划分来看：雨季1.91mg/L，旱季1.83mg/L，旱季平均比雨季低4.4%。根据2005年《程海pH和氟化物高背景值研究》成果，程海湖水中F-在水平分布和垂直分布上比较一致，无显著差异。

(10)水型

无论哪种天然水，八大离子的含量都占溶解质总量的95%～99%以上，因此，天然水的基本化学特征由八大离子决定。

依据表1可看出，程海水体八大离子含量928mg/L，占水体离子总含量的99%以上，离子含量水平夏季最高，秋季最低，旱季比雨季高3.3%。湖泊水体离子含量年内变动情况，体现出强烈的蒸发作用浓缩的水体化学物质。

程海水体八大离子中，K+、Na+、Ca2+、Mg2+4大阳离子和HCO3-CO3-、SO42-、Cl-4大阴离子组成如图2所示。

表1　程海主要离子及其季节分布　mg/L

由图2可知, 程海水体中，阳离子含量由高至低的顺序为: Na+>> Mg2+> K+> Ca2+，阴离子含量由高至低的顺序为: HCO3->> CO32-> Cl->> SO4-。阳离子组成中，Na+占72.2%，Mg2+占20.7%，K+占4.4%，Ca2+占2.7%；阴离子中，HCO3-占77.9%，CO32-占17.3%，Cl-占3.7% ，SO4-占1.1%。

按照(前苏联)阿列金提出的水化学分类系统，首先将占优势的阴离子按天然水分为三类：重碳酸盐类(C)、硫酸盐类(S)、氯化物类(Cl)。其次，对每一类天然水按占多数的阳离子分为钙质(Ca)、镁质(Mg)、钠质(Na)三组。然后，在每一组内又按各种离子摩尔的比例关系，分为四个水型：

Ⅰ型：[HCO3-]>[Ca2++Mg2+]。Ⅰ型水是低矿化水，系由火成岩溶滤或离子交换作用形成的。

Ⅱ型：[HCO3-]<[Ca2++Mg2+]<[HCO3-+SO42-]。Ⅱ型水是低矿化和中等矿化水，多由火成岩、沉积岩的风化物与水相互作用形成。河水、湖水、地下水大多属于这一类型。

Ⅲ型：[HCO3-+SO42-]<[Ca2++Mg2+]或[Cl-]>[Na+]。Ⅲ型水包括高矿化度的地下水、湖水和海水。

Ⅳ型：[HCO3-]=0。Ⅳ型水是酸性水，pH<4.5时，水中游离的CO2和H2CO3、CO3-的浓度为零。例如，沼泽水、硫化矿床水和煤田矿坑水。

按照这个分类系统，共划分出27个天然水类型，如图3所示。

因此，按照O.A.阿列金分类法，程海为重碳酸纳组第Ⅰ型水，即CNaⅠ型,本次程海水化学特征研究结果与胡文英、单振光等研究结果一致[3，4]。

3结论

程海水化学基本特征是：酸碱度高、中等硬度水质、总碱度高、矿化度高、氟离子含量高、离子总量水平高，水型为重碳酸纳组第Ⅰ型水，即CNaⅠ型(俗称苏打水)。水化学特性主要受地理位置、气候条件、区域地质地貌、地球化学背景、湖泊形态特征、封闭状况等因素综合控制。此外，成分复杂的入湖污染物，在湖中频繁发生的蓝藻水华及与之相伴的各种化学过程和生物学过程，在很大程度上可以改变湖水的成分，但我们对程海湖中所发生的化学过程和生物学过程知之甚少。

程海中反映水化学特征的几项指标分析和研究结果显示，电导率、总碱度、总硬度、矿化度、Na+、Mg2+、F-、Cl-8项指标在程海湖中分布十分均匀，基本无时空差异，说明程海具有特殊的水动力。湖流、波浪、定振波等湖水运动促使湖水混合均匀，但我们对这些运动特点和运动方式不清楚，还不能对上述研究结果作出科学解释。 pH、K+、NO3-、NO2+、NH4+、PO42-、HCO3-、CO32-等8项指标在程海湖中的时空分布有一定差异，这些差异的形成可能主要是因为湖中水生动植物活动引起。另2项指标Ca2+、SO42-则有比较大的时空差异，项目组认为其差异形成背景要复杂得多，与水生动植物活动、生物地球化学循环、水动力、微生物新陈代谢等物理、化学、生物因素相关，其时空差异特征及其形成机理是很值得更深入研究的课题。

参考文献：

[1]HJ/T91-2002 地表水和污水监测技术规范[S].

[2]本书编辑委员会.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京：中国环境科学出版社， 2002.

[3] 胡文英,季江,潘红玺.程海水质状况及碱化趋势[J].湖泊科学，1992,4(2):60-66.

[4]单振光. 程海1992年水化学研究[J]. 云南师范大学学报，1996,16(2):21-28.

Research on the Hydrochemistry Properties of Chenghai Lake

YAN Gu-fen, LU Ping, LI Jun, YANG Guang-ping, PAN Yu

(Yunnan Institute of Environmental Science, Kunming Yunnan 650034 China)

Abstract：The hydrochemistry properties of Chenghai Lake were experimented. The indexes covering degree of mineralization, irons, pH, total hardness, total alkalinity, and conductivity were tested. The results showed that the water was of high alkalinity and high total hardness and high content of iron and fluorine. The water phase belonged to the heavy sodium carbonateⅠtype, which was CNaⅠ.It is also called soda water.

Key words：Chenghai Lake; hydrochemistry properties; plateau lakes; heavy sodium carbonateⅠtype

中图分类号：X52

文献标志码：A

文章编号：1673-9655(2015)04-0001-08

收稿日期：2015-01-23