盐碱地区景观水体碱度等化学指标测定及分析

牛 琳 李柏军 张小雨 周小琮 杨珊珊

（天津医科大学临床医学院药学系 天津 300270）

引言

天津是我国重要的海滨城市，其淡水资源紧张，水质受海积平原型土壤径流、渗出影响较多，呈盐碱化特性[1]。在城市水体打造过程中，为充分利用水资源，该地区将中水、收集雨水用于景观水体[2]。在提供美化公共环境的同时，景观水体有时也用于周围树木灌溉及观赏鱼类的养殖，其水质情况需要及时监控。

碱度、全盐量、硬度是反应景观水体水质的重要参数，分别描述水体酸碱性、碱害盐害程度及游离Ca、Mg离子浓度。由于再生水污染物本底值较高，盐渍土壤对水质碱化作用明显，对于该地区多以再生水为景观水源且受盐碱性土壤影响的复杂水体情况，测定这些指标是非常必要的。通过检测水体相关化学指标，分析指标间相互影响的机理，讨论水体主要物质成分及水质影响因素。从而更好地利用再生水及盐碱水资源，不断优化景观水体水质。

1 材料与方法

1.1 取样

水质监测选取大港区大学城周边三处不同规模景观水体，罗马广场湖、南星湖及临潮湖。三处景观水体地理位置集中，水源背景相近。每处水体选3个采样点，如图1所示。

图1 采样点分布图

1.2 化学指标测定

碱度测定使用酸碱指示剂滴定法（根据《水和废水监测分析方法》(第四版)），硬度测定采用水质钙和镁总量的测定EDTA滴定法（GB/T7477-1987），全盐量测定采用重量法（HJ/T 51-1999）。

1.3 数据统计分析

三处水体（每处3个）采样点水样检测结果，采用SPSS软件进行均值、相关性研究及单因素方差分析（One-Way ANOVA）。显著性为p≤0.05。

2 结果与分析

2.1 碱度、硬度及全盐量描述性统计结果

碱度、盐度、硬度属水体成分研究的重要内容，样本描述性统计结果如表1。碱度表述水体碱基量（包括HCO3-、CO32-、OH-、H4BO4-、H2PO4-等），样本碱度测量值在 10.19～13.74 mmol/L（以每升水可结合的质子量表示），转化为以CaCO3含量三水体碱度均值分别为515.06、566.21、676.97 mg/L。硬度测量值三处水体差异较大，换算成德国度为 9.46°、32.58°与 53.83°，提示罗马广场湖水质为中等硬水（8～16°），另两处均为极硬水（30°以上）。三处景观水全盐量均值分别为3162.67、6217.33、10346.67 mg/L，该盐度超过一般中水、循环水限度（2000 mg/L）且不适宜再用于灌溉及养殖非耐盐生物品种。由数据可知三处景观水呈高盐度、高碱度、高硬度特点。这可能由于典型退海地貌的滨海新区土壤以盐碱土、淋溶土为主，池底泥与周边土壤均成较强的碱性，地表径流等因素使水体盐碱化、水体矿化度高[1]。

表1 三处景观水体碱度、硬度及全盐量描述性统计结果

2.2 碱度、硬度及全盐量显著性分析

碱度、硬度、全盐量在各水体不同采样点间均无显著差异（p＞0.05）。

水体间比较中，碱度、硬度、全盐量呈一致变化规律：罗马广场湖＜南星湖＜临潮湖（均有显著性p＜0.0001，见图2）。

2.3 碱度、硬度及全盐量相关性研究

2.3.1 碱度、硬度、全盐量的关系

在水体中常见的碱性物质有碳酸盐、碳酸氢盐等形式，当pH在8.3～10.3之间以HCO3-、CO32-为主[3]。在前期实验过程中pH数值罗马广场湖＞南星湖＞临潮湖，且均大于9.0。通常情况下内陆型盐碱水及盐度低的水体为碳酸盐型，本实验海滨型盐碱水明显有较高的盐度，这类水质以氯化物、硫酸盐形式为主[1]。同时，在中高碱度的水体中pH值较稳定。在pH值较高的水体中Ca、Mg通常以化合态为主，从而显示较低的硬度（如图2中B所示）。文献显示pH与全盐量的变化也成一定负相关[4]，本实验结果中pH值越接近中性，盐含量越高（如图2中C所示），但二者负相关性不显著（p＞0.05）。

2.3.2 碱度、全盐量与硬度的关系

由图2可见，碱度、硬度与全盐量三者变化趋势一致，进行相关性与回归分析。如图3A所示，碱度与硬度变化趋势正相关，相关系数R=0.97，线性回归方程为y=232.57x-2153，回归模型显著性用F检验p＜0.0001。当同用CaCO3含量表示时，罗马广场湖的碱度＞硬度，水中的Ca、Mg离子都形成碳酸氢盐，无非碳酸盐硬度（永久硬度），水中还可能有Na、K离子的碳酸氢盐从而产生过剩碱度；南星湖的碱度≈硬度，说明二者都主要由土壤中石灰石等物质溶解形成的，称为非永久硬度；临潮湖碱度＜硬度，永久硬度=硬度-碱度=960.82-676.97=283.85 mg/L，除碳酸盐类外水中还含硫酸钙和硫酸镁等盐类物质。全盐量与硬度变化趋势也正相关，相关系数R=0.99，线性回归方程为y=0.1089x-145.84，经F检验p＜0.0001，回归模型显著。当水中含离子形态矿物盐量较多时，离子强度大，CaCO3、MgCO3等溶解度增大，以游离形态进入水体从而硬度增大[5]。

图3 碱度、全盐量与硬度的线性关系

结语

在该地区三处景观水体水质研究的过程中发现水体呈现高盐度、高碱度、高硬度，符合盐碱水特征，是退海型盐碱地区水体的典型表现。由于景观水体面积不一、形态各异，同一水体中未呈现一定的水平变化规律，但总体而言处于西南位置的罗马广场湖水碱度、硬度、全盐量相对较低，而东北方位的临潮湖碱度、硬度、全盐量相对较高。水体影响因素主要考虑池底及周边土质影响，矿物质种类及含量情况差异导致。由于三水体距离较近，工业污染等差异性度小，但不排除给排水路径不同的影响，此外，水源污染本底、微生物生长状态也将对不同景观水体的化学指标造成影响，需要进一步监测研究。

由于受到盐碱地质影响，景观水体水质情况较差，为更好地发挥景观水美化作用、丰富其生态功能，提出以下建议：翻修或新建景观水体时，注重池底沙石层的铺设，增强吸附作用；加快水体交换频率，加速排盐排碱，改善土质影响；利用合格水源，避免地下水渗入，减少污染来源；增加净化水质水生物栽培，提高水体自净能力，打造循环生态。