临桂区土壤溶液的水化学特征及其溶蚀能力浅析

王梅 唐斌斌

摘要：通过对义江流域临桂段采集的千层土样进行易溶盐分析，测定无机盐的分布特征及变化规律，并通过PHREEQC软件计算方解石和白云石的飽和指数（SIC、SID），发现其为绝对值较大的负值，着表明整段流域都有较强的溶蚀能力，且沿水流方向逐渐增加。

关键词：溶蚀能力;土壤溶液;PHREEQC

1 导言

岩溶作用指的是水中化学成分对可溶性岩石的破坏和改造的作用，一般以地下水的溶解为主，机械搬运作用为辅。研究表明[1] ，当水中含有CO2时，溶蚀能力会快速增加，而在覆盖型岩溶地区，CO2最主要来源是土壤，雨水的含量极少。岩溶作用是水-岩-土三相偶联的过程，当土壤富存流动的自由水会降低溶液浓度，致使更多的CO2能溶解。由于土壤的存在，使得大气降水与碳酸盐岩之间形成一个“过滤层”，可以起到不断提供CO2气体，调节水的性质，影响岩溶作用强度等的作用[2] 。

本文通过对桂林临桂地区岩溶包气带土层中取样，分析溶蚀能力与降雨量分布特征之间的关系。

2 研究区域水文地质概况

临桂区位于广西桂林市西部，位于桂北越城岭、海洋山、架桥岭之间，主要为岩溶溶蚀地貌，地质类型属溶岩堆积层，处于红壤土带，土壤PH值在4.5～7.0之间，呈弱酸性，但降雨PH范围为6.83～7.78，呈弱碱性。年平均气温19.1 ℃，年均降雨量1869mm，其中4～8月雨量占全年的68%。选取采样点位于义江附近，人为污染较少处。

3 研究方法

3.1 土样的采集与处理

为了采集样品与实际情况相符与连续性，应选取无雨日采样，因此本次采样日期定于2018年9月10日～20日。本次研究共设置5个采样点，共5组土样，样品深度达0.5～1.5m之间，样品取出后立即放入密封袋中备用。

将200g土壤浸泡于1000ml去离子水中24h以上，并每隔8h震搅一次，浸泡完全后的溶液通过两层滤纸过滤，得到的溶液留存备用，用以测CO2、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-的离子含量及 pH 值。

3.2 研究结果

不难看出，SO42-的浓度先上升后下降，HCO3-沿河线持续下降，无机盐类离子浓度偏低。由于临桂地区覆盖型岩溶区长期处于湿润多雨和酸性的土壤条件，中和了土壤中的钙镁离子因此含量较低，也是该区域土壤溶液对碳酸盐具有较强溶蚀能力的一个重要因素，总体来说，可以认为土壤沿义江对碳酸盐的溶蚀的能力在不断的下降，

在使用PHREEQC软件时，应充分考虑氧化还原、溶解沉淀、络合作用等各种可能的化学反应。首先将土壤浸提液浓缩至原状土的含水量，然后使土壤含水量分别浓缩至40%、50%、60%时，计算浓缩溶液的PH值和方解石、白云石的饱和指数（SIC、SID），分析土壤溶液在不同哈水量条件下对碳酸盐岩的溶蚀能力。

可以得到，土壤浸提液的PH值在各含水量下的变化不大，改变范围在0.02以内，且均呈弱酸性。

方解石饱和指数（SIC）和白云石饱和指数（SID）均为负值，绝对值随着含水量的增加而增加，且白云石的绝对值较方解石的大，这表明临桂地区浅层土壤对白云石有着较强的溶蚀能力。且饱和指数自下游向上游有着逐渐减小的趋势，从侧面反映为下游的溶洞较上游更发育。

4 结论

（1）桂林义江流域临桂区段的浅层覆盖层主要为黏性土，土中无机盐含量较低，呈现上游低，下游高的变化趋势。

（2）不同含水率条件下的方解石和白云石的饱和指数均绝对值较大的负值，这说明对碳酸盐有很强的溶蚀能力，且在降雨量较大，长期降雨淋滤的状态下，土中的Ca2+、Mg2+会进一步降低，加快溶解作用。

参考文献：

[1] 涂水源，张伯禹，谢代兴.桂林环境工程地质[M].重庆出版社，1988.

[2] 梁日胜，闫志为，周国清，潘傲然，覃夏南.桂林漓江流域土壤溶液的水化学特征及其溶蚀能力分析[J].水文，2018，38（05）：42-46.

[3] 张红波，于奭，何师意，刘齐，李幼玲.桂林岩溶区大气降水的化学特征分析[J].中国岩溶，2012，31（03）：289-295.

[4] 于奭，严毅萍，张春来，et al.酸雨对碳酸盐岩溶蚀速率影响的试验研究[J].桂林理工大学学报，2011，31（4）：539-544.

（作者单位：1临桂区庙岭镇灌溉实验中心站;2广西基础勘察工程有限责任公司）