基于PCA和在线监测技术研究旅游活动对岩溶地下水水化学的影响

于正良,袁道先,杨平恒,李林立,谢世友

1)西南大学地理科学学院,三峡库区生态环境重点实验室,重庆 400715;2)中国地质科学院岩溶地质研究所,国土资源部/广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林 541004



基于PCA和在线监测技术研究旅游活动对岩溶地下水水化学的影响

于正良1),袁道先1,2)*,杨平恒1),李林立1),谢世友1)

1)西南大学地理科学学院,三峡库区生态环境重点实验室,重庆 400715;
2)中国地质科学院岩溶地质研究所,国土资源部/广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林 541004

摘 要:岩溶地下水极易遭受污染且响应迅速,单靠几次取样难以揭示这种快速的动态过程。本研究采用高分辨率在线示踪技术确定了重庆金佛山水房泉的污染源位置,利用高密度监测获取了水房泉2014-12-01 至2015-03-27期间水化学信息,同时定期获取流域内的大气降水、土壤水、景区假日酒店生活用水(以下简称宾馆用水)及污水样品。结果表明:投放在假日酒店卫生间的荧光素钠在水房泉的回收率为82%,示踪剂到达水房泉的最短时间和平均时间分别为26.8 h、90.3 h;水房泉泉水(以下简称泉水)在监测前期(2014-12-01至2014-12-14)和监测后期(2015-03-05至2015-03-27)大部分水化学指标的数值接近,监测中期出现的3次较大幅度的波动,与游客高峰期契合。主成分分析(PCA)提取了能代表75.0%信息量的2个主成分,旅游活动引起的pH值、溶解氧降低及电导率、盐度、浊度、K+、Na+、Ca(2+)、Mg(2+)、Sr(2+)、全Fe、全Mn、SiO2、的上升,对本次监测信息的贡献率为61.2%;大气降水则导致泉水流量增加、水温降低,Al(3+)可能受到活塞效应的影响而增加,对本次监测信息贡献率为13.8%。旅游活动是影响该时段泉水水化学特征变化的主要因素。

关键词:旅游活动;岩溶地下水;水化学;PCA;金佛山

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本文由国家自然科学基金项目(编号:41103068)、重庆市研究生科研创新项目(编号:CYS14056)和岩溶动力学重点实验室基金资助课题(编号:KDL201402)联合资助。

岩溶地下水是岩溶区重要的水资源,全世界20%～25%的人口把岩溶地下水作为饮用水源(Ford and Williams,2007)。岩溶水文系统是一种高度开放而又脆弱的系统,土层浅薄,存在地表、地下双层结构,地表水、地下水转化迅速,污染物易通过较薄的土壤层或落水洞、天窗等岩溶裂隙进入地下含水层,且岩溶含水介质发育极不均匀,自净能力差,使岩溶地下水极易遭受污染(袁道先等,1994;章程等,2007)。目前,有大量文献讨论了农业活动(Jiang et al.,2009;Barnes et al.,2009)、工业排污(Prasad and Mondal,2008;覃政教等,2012)、城市生活污水(Rose,2007;Huang et al.,2013)等人类活动对岩溶地下水的影响,而旅游活动引起的岩溶区水质恶化也有相关报道:罗健等(2013)对金佛山水房泉在国庆节和五一劳动节期间的水温、pH值、电导率、和Ca2+的变化进行了分析,发现旅游活动高峰期较多的人流量对泉水中离子的变化产生明显的影响;李营刚等(2010)的研究也发现在旅游季节岩溶地下水水质变化明显;张金流等(2013)研究表明旅游活动在很大程度上影响了黄龙风景区水质,并影响了钙华沉积速率;Kovačič等(2005)对斯洛文尼亚Sneznik高原岩溶地下水的潜在污染源进行了评估,发现该区域没有常驻人口,但到访的游客对该区域地下水水质构成了一定的威胁。

可见,前人就旅游活动对岩溶地下水的影响的研究已有部分成果,但采样密度大多较为稀疏或仅在短时期进行加密监测,获取的数据量较少。岩溶水对外界环境的响应十分迅速,仅靠少数几个数据来揭示这种快速变化的过程几乎是不可能的(Ryan and Meiman,1996)。高精度在线监测技术能较好地捕捉到这些快速变化过程,但产生的大量数据增加了数据处理及分析的复杂性。PCA利用降维的思想,把具有一定相关关系的变量合并为同一主成分,最终从原始变量中导出少数几个主成分,使它们尽可能多地保留原始变量的信息,从而将问题简化(Jin and Chen,2011;Ravikumar and Somashekar,2015)。

本研究以多参数水质分析仪在线监测和自动采样器高频率采样获取了重庆金佛山水房泉2014-12-01至2015-03-27期间的泉水水化学信息,利用示踪实验确定泉水潜在的污染源位置,同时定期获取该表层岩溶系统中的大气降水、土壤水、宾馆用水及污水样品;对比分析各种水体的水化学特征,并运用PCA对泉水水化学信息进行分析,以探明旅游活动期间岩溶地下水水化学的变化过程及影响因素。

金佛山(28°50¢—29°20¢N,107°—107°20¢E)位于四川盆地东南部的渝黔交接带,属于大娄山东段,主峰风吹岭,海拔2238.2 m。在地质构造上为宽缓的向斜,轴部为二叠系碳酸盐岩地层,发育有大型的岩溶洼地、落水洞、洞穴系统等岩溶形态。金佛山具有明显的垂直气候分带,山体下部为亚热带季风性湿润气候,山体上部具有温带气候的某些特征,云雾多、雨量丰沛,多年平均气温、降水量分别为8.2℃、1434.5 mm,降水集中分布于4—10月(李林立等,2003)。

水房泉位于金佛山西坡的断崖上,海拔标高2050 m;出露地层为二叠系长兴组(P2c),下覆地层为二叠系龙潭组页岩质灰岩(P2l),构成相对隔水层(图1);流域范围内生态环境良好,植被覆盖率高。泉水流量在0.5～38 L• s–1范围内,年平均流量为6.5 L • s-1,大气降水是唯一补给来源(Wu et al.,2008)。

由于其独特的台原岩溶地貌,金佛山于2014年被列入世界自然遗产名录。据不完全统计,2014年金佛山游客接待量为51.9万人次,冬季的游客数是其它季节的3.1～9.7倍。游览核心区建有较大规模的假日酒店,污水通过排污管,经药池坝西部的落水洞(排污口)注入地下含水层(图1)。

1 材料与方法

1.1 示踪实验

选取荧光素钠(URANINE)和天来宝(TINOPAL CBS-X)作为示踪剂,分别投放在假日酒店客房卫生间和排污口所在的落水洞(图1),投放量分别为517.83 g、321.03 g,投放时间分别为2015-01-17T20:10及当天16:05。使用野外自动化荧光仪(GGUN-FL30,瑞士Albilia公司)对水房泉的示踪剂浓度进行检测。示踪仪安装于示踪剂投放之前(2015-01-17T15:00),自动检测的时间步长设置为5 min,直至2015-02-02T13:00实验结束。利用美国环保总署研发的Qtracer2软件(Field,2002)计算示踪剂的回收量及相关水文地质参数。

1.2 在线监测

利用Manta2多参数水质分析仪(美国Eureka公司)现场在线测定泉水的部分水化学指标,包括水位、水温、pH值、电导率、溶解氧、浊度、盐度、TDS、Cl–等9项指标,测试精度分别为0.001 m、0.01 ℃、0.01、0.1S • cm–1、0.1 mg • L–1、0.1 NTU、0.1PSS、0.1 mg • L–1、0.1 mg • L–1,测试时间间隔设置为10 min。仪器安装前,参照说明书对仪器的各项指标进行校准。

为获取泉水主要离子及其它水化学指标,在水房泉泉口安装自动采样器(Sigma SD900,美国哈希公司),取样量为1 L,取样时间间隔设为1～2 d。为防止水样发生脱气及水气交换,取样前在取样瓶中倒入约20 mL的液体石蜡。将获取的水样带回实验室进行分装:取50 mL水样装于酸洗过的聚乙烯瓶中,加入1:1 HNO35滴,用于阳离子分析;取500 mL水样于聚乙烯瓶中,用于阴离子测试;使用碱度计(德国默克公司)滴定水样的精度0.1 mmol • L–1。

图1　研究区位置及水文地质简图Fig.1 Location and hydrogeology of the study area

图2　排污口及示踪剂回收曲线Fig.2 Photograph of sewage discharge outlet and breakthrough curves of tracers

1.3 大气降水、土壤水、宾馆用水及污水的获取

在流域内安放雨水收集装置,参照我国大气降水样品采集与保存标准(GB 13580.2—92)进行;使用蒋忠诚等开发的渗流土壤水收集器(蒋忠诚,2011)获取距地表20 cm和60 cm深处的土壤水样品,该装置适合在西南岩溶地区浅薄的粘土层采集土壤水。定期采集宾馆用水及其产生的污水的样品。现场测定上述水体的温度、pH值、溶解氧、电导率、等指标。

1.4 室内分析

2 结果与分析

2.1 示踪实验

高精度在线示踪技术因精度高、成本低、操作简单等优势,已在地下水调查(Smart,1988)、水库渗漏(鲁程鹏等,2009)、获取含水层水文地质参数(何师意等,2009)等方面得到了广泛的应用,在污染源示踪方面也有相关报道(于正良等,2014)。图2为本次示踪试验的示踪剂浓度历时曲线,表明投放的天来宝、荧光素钠在水房泉均有收到,回收率分别为97%、82%。较高的回收率说明酒店、排污口所在的落水洞与水房泉之间存在水力联系,且水房泉是该区域岩溶地下水最主要的出口。天来宝的回收率略高于荧光素钠,可能与天来宝水溶性好,且流程短,被含水介质较少吸附有关;另一方面,荧光素钠可能部分滞留于化粪池或在排污口发生光解。

示踪剂回收曲线可以反映含水介质的诸多信息。天来宝的回收曲线大体为单峰型,陡升缓降,说明地下河为单一管道,含水介质发育极不均匀(陈雪彬等,2013)。同样,荧光素钠回收曲线也为单峰型,但峰值区为钝峰,指示示踪剂浓度受到“地下湖”稀释的影响,与排污管道中段有化粪池的事实相符(图1)。

一般而言,示踪剂的初现时的流速为地下水的最大流速,峰值出现时的流速为平均流速(Goldscheider,2008)。天来宝初现时间为9.9 h,峰值出现时间为55.1 h;荧光素钠初现时间为26.8 h,峰值出现时间为90.3 h,即污水到达该区域岩溶地下水出口最快仅需26.8 h,平均90.3 h。若以荧光素钠到达水房泉的最短时间t1减去天来宝到达水房泉的最短时间t2,可得污水在排污管道及化粪池池中的最短滞留时间t0=16.9 h。较短的污水处理时间,难以有效降解污水中的污染物质,加上岩溶含水介质不均,极易造成岩溶地下水的污染。

2.2 降水、土壤水、宾馆用水及污水水化学特征

监测时段内,金佛山降水温度偏低,平均值2.8 ℃;pH平均值仅4.12,属于典型的酸雨;溶解氧浓度高达9.49 mg • L–1;电导率偏低,平均在阳离子中占据绝对的优势,体现了岩溶区特色;阴离子以为主,含量较低,平均值分别为0、0.08、 0 mg • L–1(表1)。

土壤水继承了降水的部分属性。平均温度4.2 ℃,略高于降水;pH值仍处于较低水平,但相对降水略有升高;溶解氧含量较高,平均值10.40 mg • L–1;电导率平均值增加至反映土壤水中可溶性离子增加;Ca2+仍是主要的阳离子,平均值31.893 mg • L–1,K+含量较高,平均值13.055 mg • L–1;平均含量高达42.15 mg • L–1,是最主要的阴离子,平均值和Cl–浓度较低,平均值分别为8.1、0.01、3.86 mg • L–1。

宾馆用水来自于假日酒店东北侧的古佛洞,监测期间平均温度3.7 ℃,pH平均值8.21,溶解氧高达10.31,分别为最主要的阴、阳离子,与Cl–均未检出,等其它离子浓度处于较低水平。

污水平均温度7.8 ℃,明显高于降水、土壤水及宾馆用水;pH平均值7.56,低于泉水及宾馆用水;溶解氧含量较低,平均值仅6.10 mg • L–1;电导率平均值高达693 mS • cm–1,远大于降水、土壤水及宾馆用水;各项离子含量均较高:K+、Na+平均浓度分别高达12.102、30.200 mg • L–1;Ca2+、Cl–含量也处在较高水平,平均值分别为55.316 mg • L–1、198.9 mg • L–1、45.54 mg • L–1、 2.99 mg • L–1、24.39 mg • L–1;含量较低,平均值5.04 mg • L–1,甚至低于降水,这可能与污水中溶解氧浓度较低,硝化作用受到抑制有关。

2.3 水房泉在线监测指标

水房泉流量波动于1.09～6.04 L • s–1之间,平均值2.89 L • s–1;水温变化于9.35～10.06 ℃,平均值9.74 ℃;pH在较短时期内波动强烈,最大值8.38,最小值仅7.40,平均值8.06;电导率最小值239.4S • cm–1,最大值306.5S • cm–1,平均值274.6S • cm–1;浊度变化于0～151.8 NTU,平均值41.17 NTU;盐度变化于0.10～0.13 PSS,平均值0.12 PSS,Cl–浓度变化于0.9～31.0 mg • L–1,平均值11.6 mg • L–1;溶解氧最小值4.72 mg • L–1,最大值8.62 mg • L–1,平均值7.53 mg • L–1。

总体而言,水房泉的各项在线监测指标均出现了一定的波动(图3),流量、水温、pH值、电导率、浊度、盐度、Cl–、溶解氧的变异系数分别达到了33.29%、1.23%、3.15%、6.92%、116.06%、8.34%、61.62%、11.14%。水温和流量整体呈现出先下降、后上升的趋势。与当地气温对比发现,水温与气温变化基本一致,反映岩溶地下水对地表环境变化高度敏感。pH值、电导率、浊度、溶解氧、盐度及Cl–在监测前期(2014-12-01至2014-12-14)基本保持稳定,之后在监测中期出现了三次较大幅度的波动(2014-12-15至2015-01-07、2015-01-17至2015-01-28和2015-01-30至2015-02-07,图3阴影部分),由于仪器故障,2015-02-08至2015-03-05期间数据缺失;监测后期(2015-03-05至2015-03-27),各项指标大体回归到监测前期的水平。

(2)圆上的任意一点到定点(圆心)的距离等于常数(半径)，而点M在椭圆上运动时，点F1、F2的位置不发生变化.请同学们用文字语言归纳,椭圆上任意一点应具有怎样的性质呢？

表1　金佛山水房流域降水、土壤水、宾馆用水及污水水化学特征Table 1 The hydrochemistry of precipitation,soil water,tap-water of hotel and wastewater in Shuifang spring basin

2.4 水房泉主要离子的变化

对泉水中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、全Fe、全Mn、Al3+、Sr2+、等离子浓度进行了测定分析(图4)。的变幅较小,变异系数分别为4.78%、6.84%和7.23%,而全Mn却超过90%,其它指标介于两者之间,其特征信息见表2,在此不再赘述。虽然一些指标的变化在细节上存在差异,但从总体变化趋势来看,各项离子在监测前期与监测后期浓度水平接近,监测中期均表现为较高水平,且存在3个显著的峰值区(图4),与在线监测结果相似。

表2　水房泉部分可溶性离子特征值Table 2 Dissolved ion values in Shuifang spring

3 讨论

监测期间,水房泉流域处于旱季,在自然环境方面并无显著差别。监测中期出现的3次水质急剧恶化,与该区域的旅游活动强度具有较好的对应关系:金佛山2014-12-10开始降雪,大量游客上山赏雪,酒店的旅客接待量逐渐增加,泉水水质于2014-12-14开始恶化,游客剧增的时间加上污水的平均运移时间(3.8 d),与泉水水质开始恶化的时间基本一致;12月18日是金佛山的“冰雪节”,随后是圣诞与元旦,期间游客数量高居不下,造成了泉水水质在监测期间的第一次下降;而1月中旬的寒假来临及春节前夕的游客高峰与泉水水质恶化的后两个时段对应较好。

图3　水房泉2014年12月至2015年3月水化学指标在线监测结果Fig.3 Hydrochemical parameters obtained by online monitoring at Shuifang spring from December 2014 to March 2015

图4　水房泉2014年12月至2015年3月主要离子的变化趋势(单位:mg·L–1)Fig.4 Variation trend of major ions in Shuifang spring from December 2014 to March 2015(unit:mg • L–1)

pH值是衡量地下水酸碱度的重要指标,主要受流域降水、土壤、水-岩-气作用时间的影响(刘再华等,2003)。旱季水岩作用时间长,岩溶水理论上更加偏碱,pH值增加,但本次监测结果却与之相反,说明水岩作用不是控制泉水pH值变化的主要因素。pH值的降低与等酸性离子的输入有关。西南地区是我国主要的重酸雨区(Tang et al.,2010),可能来自于大气降水,但在pH大幅降低的三个时段内,并未出现大规模降水或冰雪融化,因而酸雨致使pH值大幅降低的可能性较小。污水中等酸性离子含量较高(表 1),pH值偏低,且二者存在直接的水力联系,因而污水排放是造成水房泉pH值降低的主要潜在因素。

电导率不仅可以反映水体离子强度,也可以指示总离子组成与溶解态无机物质组成(Yang et al.,2013)。pH值降低,元素迁移能力增加。来自碳酸盐岩的溶解(Yang et al.,2010),可以反映水岩作用强度。造成水房泉浓度增加的原因既可能是旱季降水减少,岩溶含水介质中的水体运移速度减慢,水岩作用增强,也可能是外界输入的HNO3或H2SO4加剧了碳酸盐岩的溶解速率。水房泉监测期间Ca2+、Mg2+、平均值分别为52.039、1.869、155.100 mg • L–1,宾馆用水中三种离子平均含量分别为45.443 mg • L–1、1.412 mg • L–1、107.7 mg • L–1,均低于泉水平均值,说明宾馆用水难以造成泉水的显著升高。若只有H2CO3参与岩溶作用,为0.5,若HNO3或H2SO4对碳酸盐岩进行溶蚀,理论值应为1(Jiang,2013),监测期间平均值0.54,说明HNO3、H2SO4参与了该区域的岩溶作用,使得泉水的Ca2+、Mg2+、浓度有所增加。

监测中期,pH值、溶解氧表现出降低的趋势,相反,电导率、浊度、盐度、Cl–则呈增加的态势。水温与流量变化趋势大致相反(R2=0.56),电导率与pH值变化相反(R2=0.73),盐度和Cl–变化趋势十分接近(R2=0.76)。以上分析表明,很多指标之间有着直接或间接的关系,增加了分析问题的复杂性。如果对每个指标进行单独分析,研究将变得孤立,若人为地去掉一些指标,可能导致某些重要信息发生遗漏(Yang et al.,2010)。因而有必要利用PCA对监测信息进行整体分析,厘清旅游活动期间岩溶地下水水化学指标变化的影响因素。

对监测期间水房泉的21项地球化学指标进行KMO及Bartlett球度检验,KMO值为0.858(>0.5),球度检验P值为表明各个指标相关性较强,且变量各自独立,适合主成分分析。选取特征根>1的2个主成分(PC1、PC2),各个指标的载荷、方差贡献率及累积方差贡献率详见表3。2个主成分的方差贡献率分别为61.2%、13.8%,累积方差贡献率75.0%,涵盖了本次监测的大部分信息。

与PC1呈较强负相关的是pH值及溶解氧,载荷分别为–8.70、–0.839;与PC1呈较强正相关的是电导率、盐度、浊度、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、全Fe、全Mn、SiO2、Cl–、其载荷分别为0.928、0.912、0.787、0.968、0.944、0.889、0.952、0.694、0.796、0.793、0.729、0.912、0.937、 0.650。表明PC1反映了旅游活动产生的污水对岩溶地下水的影响。

水房泉流域内没有农业活动,农药、化肥对地下水的影响微弱。冬季是金佛山的旅游旺季,滞留在山上的游客数量剧增,生活污水的排放相应增加,加之排污口与水房泉连通,极易对水房泉造成污染。污水中含有大量的酸性离子,使得泉水pH值降低;可溶性离子溶解能力增加,加上污水本身含有较高浓度的可溶物质,致使泉水电导率大幅度地提升。

Rose(2007)的研究结果表明,地下水中的Cl–、随着城市化水平的增加而增加,并认为源自排污管道及化粪池的泄漏。本监测中,降水中K+含量远低于泉水,因而泉水中来自大气降水的K+基本可以忽略不计,土壤水和污水均有较高含量的K+。污水Na+平均值30.200 mg • L–1,大气降水及土壤水中的含量却微乎其微,泉水中K+、Na+变化趋势基本一致,相关性高达0.97,说明两者来源相同;同样,大气降水及土壤水中的Cl–、浓度很低,也不可能是泉水中的主要来源。因而水房泉K+、Na+、Cl–、来自于污水。

表3　水房泉旅游活动期间水化学指标的载荷、特征根及方差贡献率矩阵Table 3 Eigenvector and eigenvalues on the correlation matrixes of hydrochemical parameters in Shuifang spring

Ca2+、Mg2+、Sr2+、来自灰岩的溶解,污水中浓度较高的酸性离子增加了灰岩的溶解速率,导致这四种离子在泉水中的浓度增加。全Fe、全Mn也主要来自污水,这与Mendiguchía的研究结果一致(Mendiguchía,2007)。

3.2 PC2解译

PC1所代表的旅游活动对岩溶地下水信息变化的贡献率最大(61.2%),说明旅游活动引起的污水排放是监测期间导致泉水水化学指标变化的最主要因素。

4 主要结论

(1)投放在假日酒店卫生间的荧光素钠在水房泉的回收率为82%,较高的回收率说明两者存在直接的水力联系;酒店排放的污水通过排污管及化粪池进入岩溶含水介质的最短时间为16.9 h,到达地下水出口(水房泉)的最短时间和平均时间分别为26.8 h、90.3 h。

(2)水房泉在监测期间的各项指标均出现了一定幅度的波动,地下水对地表污染响应迅速。监测前期和监测后期泉水各项水化学指标相接近且变化平稳,而在监测中段出现了3次较大幅度的波动,反映地下水遭受到严重污染,水质恶化的3个时期与旅游高峰期对应较好。

(3)对监测期间获取的泉水水化学信息进行主成分分析,发现代表旅游活动的PC1方差贡献率为61.2%,代表降水影响的PC2方差贡献率13.8%,两者共提取了本次监测信息的75.0%,说明旅游活动及大气降水对泉水水化学指标影响较大,其中旅游活动是最主要的控制因素。宾馆排污所带来的各种物质已深刻地改变了岩溶地下水水质,并可能进一步改变岩溶含水介质的演化速率及方向,这显然不利于世界自然遗产地的保护。因而,景区管理人员必须认清现实,统筹规划,防微杜渐。

Acknowledgements:

This study was supported by National Natural Science Foundation of China(No.41103068),Graduate Student Research Innovation Project of Chongqing(No.CYS14056),and Key Laboratory of Karst Dynamics(No.KDL201402).

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Influences of Tourism Activities on Hydrochemistry of Karst Groundwater Revealed by Principal Component Analysis and On-line Monitoring Technique

YU Zheng-liang1),YUAN Dao-xian1,2)*,YANG Ping-heng1),LI Lin-li1),XIE Shi-you1)
1)Key Laboratory of Eco-environment in Three Gorges Reserivoir Region,Ministry of Education,School of Geographical Sciences,Southwest University,Chongqing 400715;
2)Key Laboratory of Karst Dynamics,Ministry of Land and Resources/Guangxi Zhuang Autonomous Region,Institute of Karst Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Guilin,Guangxi 541004

Abstract:Karst groundwater is easy to be contaminated and respond quickly,and thus it is unreasonable to reveal the fast variation processes only based on several times of sampling.In this study,the position of pollution resources of Shuifang spring was confirmed by high-resolution online tracer test,and the geochemical information of Shuifang spring from December 1,2014 to March 27,2015 was acquired via high-resolution monitoring.Furthermore,the precipitation,soil water and tap-water of Jinfo Mountain Holiday Hotel and wastewater in this basin were sampled bimonthly.The results show that the recovery of uranium injected in the holiday hotel’s toilet is 82%,the shortest time and the mean time of the tracer transport from the injected point to Shuifang spring are 26.8 h and 90.3 h respectively.The values of geochemical parameters in the spring were close between the first monitoring stage(from December 1,2014 to December 14,2014)and the last monitoring stagebook=233,ebook=108(from March 5,2015 to March 27,2015),whereas three fluctuation periods occurred during the middle monitoring stage and this phenomenon coincided well with the peak of tourism activities.PCA analysis yielded 2 principal components accounting for 75.0% of the total variance.The first component indicated the influences of tourism activities(i.e.,the decrease in pH value,dissolved oxygen and the increase in specific conductivity,salinity,turbidity,K+,Na+,Ca(2+),Mg(2+),Sr(2+),TFe,TMn,SiO2,),which accounted for 61.2% of the variability in the data.The second component represented the influences of precipitation(i.e.the increase in flow,Al(3+)and the decrease in water temperature),which contributed 13.8% to the total variance.Therefore,tourism activities were the primary factor responsible for the variation of geochemical parameters in Shuifang spring during the monitoring period.

Key words:tourism activities;karst groundwater;hydrochemistry;PCA;Jinfo Mountain

*通讯作者:袁道先,男,1933年生。研究员,博士生导师。主要从事水文地质和全球变化方面的研究。E-mail:dxyuan@karst.edu.cn。

作者简介:第一于正良,男,1990年生。硕士研究生。主要从事岩溶环境研究。E-mail:yzlgxp@email.swu.edu.cn。

收稿日期:2015-09-23;改回日期:2015-12-30。责任编辑:张改侠。

中图分类号:P931.5;P641.74

文献标志码:A

doi:10.3975/cagsb.2016.02.11