【摘要】：黑河發(fā)源于青藏高原東北部祁連山區(qū)南麓,全長821 km,流域面積約14.29萬km2,是我國第二大內(nèi)陸河。黑河源區(qū)地處祁連山腹地,屬國家級(jí)自然保護(hù)區(qū),也是全國50個(gè)重要生態(tài)服務(wù)功能區(qū)之一,具有不可替代的生物多樣性和水源涵養(yǎng)功能。同時(shí),黑河源區(qū)礦產(chǎn)資源豐富,區(qū)內(nèi)礦業(yè)開發(fā)活動(dòng)劇烈,對(duì)區(qū)域環(huán)境影響較大。在西北生態(tài)環(huán)境脆弱且極度缺水的條件下,黑河源區(qū)的水土資源將是聯(lián)系整個(gè)流域生態(tài)-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)的紐帶,也是區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展最主要的影響因素與限制因子。黑河源區(qū)水土環(huán)境的好壞直接決定著中下游生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣、農(nóng)作物與食品的安全以及水資源的開發(fā)利用方式,這對(duì)整個(gè)流域生態(tài)系統(tǒng)影響深遠(yuǎn),而關(guān)于黑河源區(qū)水土環(huán)境的研究鮮有報(bào)道。此外,為保障黑河生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)服務(wù)功能的正常發(fā)揮,礦業(yè)活動(dòng)的開發(fā)強(qiáng)度必須限定在可控范圍內(nèi),這就需要進(jìn)行區(qū)域環(huán)境對(duì)礦產(chǎn)資源開發(fā)可承載能力的評(píng)價(jià)。本文既是對(duì)黑河源區(qū)西支流域水環(huán)境地球化學(xué)特征、土壤重金屬空間結(jié)構(gòu)特征及環(huán)境承載力評(píng)價(jià)的研究。本研究首先對(duì)黑河源區(qū)西支流域的5類水體(冰雪融水、泉水、河水、坑塘水和礦山廢水)先后進(jìn)行傳統(tǒng)的水文地球化學(xué)特征與規(guī)律分析,結(jié)合環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià),并運(yùn)用綜合分析及同位素的手段揭示不同水體之間的相互聯(lián)系。隨后借助地統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)研究區(qū)未受采礦和人為活動(dòng)影響的天然土壤進(jìn)行重金屬(Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb)結(jié)構(gòu)特征與空間分布的分析,探討其變異特征和變異的方向性；借助多元統(tǒng)計(jì)方法對(duì)各重金屬間的關(guān)系進(jìn)行分析后,在ArcGIS平臺(tái)上使用距離權(quán)重反比法(IDW)進(jìn)行了重金屬的插值和可視化研究,并和礦山周邊的土壤重金屬含量進(jìn)行了對(duì)比,以了解礦山生產(chǎn)對(duì)周邊土壤環(huán)境的影響程度；最后運(yùn)用環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、地累積指數(shù)(Igeo)、富集因子(EF)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(PERI)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上,選取主控的環(huán)境要素建立了以層次分析法為基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和以綜合指數(shù)模型為主的評(píng)價(jià)方法體系,對(duì)研究區(qū)水土環(huán)境可承載礦產(chǎn)資源開發(fā)強(qiáng)度及干擾的能力進(jìn)行了評(píng)價(jià),得到的主要結(jié)論如下：區(qū)域水環(huán)境特征及質(zhì)量：受基巖風(fēng)化作用主導(dǎo),研究區(qū)內(nèi)冰雪融水、泉水和河水的各種離子含量較低,并主要受大氣降雨補(bǔ)給,水質(zhì)較好；地表水與地下水水力聯(lián)系密切,相互作用頻繁�？犹了偷V山廢水的離子組分含量和TDS較高,個(gè)別樣品存在極值,大部分屬于微咸水,陰陽離子受控于巖石風(fēng)化作用,并受到強(qiáng)烈的蒸發(fā)和濃縮作用,水質(zhì)較差。5種水體離子組分平均含量礦山廢水最高,坑塘水、冰雪融水、河水和泉水所含的各種組分濃度依次變小。土壤重金屬含量與結(jié)構(gòu)特征：(1)天然土壤的Cr、Ni、Zn、Pb及TOC的分布在自相關(guān)范圍內(nèi)主要受內(nèi)在因子(氣候、母質(zhì)、地形、土壤類型等)的影響；而Cd、Mn、Cu和As受外在因子(礦業(yè)活動(dòng)、農(nóng)牧活動(dòng)、交通污染和日常生活等)的影響較大。天然土壤中8種重金屬及TOC在各個(gè)方向上半變異曲線變化趨勢差異明顯,使得在整個(gè)研究區(qū)內(nèi)的空間變異都表現(xiàn)為各向異性大于各向同性,一方面體現(xiàn)出土壤高度的異質(zhì)性,另一方面跟研究區(qū)地形地貌、黑河的流向和采樣點(diǎn)的分布有關(guān)。(2)天然土壤中的重金屬大都來源于基巖和母質(zhì),其中Cr、Ni和As關(guān)系緊密,Zn、Cd和Pb伴生現(xiàn)象顯著,Mn和Cu的地球化學(xué)行為特征一致。由于熱喀斯特地貌的存在使得TOC通過鰲合反應(yīng)影響重金屬的含量,特別是Ni。研究區(qū)內(nèi)Cd的含量異常高,這是由于在灰?guī)r風(fēng)化及成土過程中,CO32-和Cd2+發(fā)生反應(yīng)生成CdCO3沉淀造成的�；鶐r風(fēng)化及成土過程中產(chǎn)生的大量細(xì)小顆粒物質(zhì)對(duì)Cd2+的吸附,以及研究區(qū)礦業(yè)活動(dòng)剝離表土和基巖,加速基巖的風(fēng)化和成土過程也是造成土壤Cd含量較高的原因。受Cd含量較高的影響,研究區(qū)大部分都處于較高-高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。采礦活動(dòng)對(duì)水土環(huán)境的影響：(1)研究區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)資源勘探和開發(fā)活動(dòng)剝離了大量的表土和基巖,在時(shí)間、降雨、溫度和生物活動(dòng)的影響下加速了基巖的風(fēng)化和成土過程,致使礦山周邊的土壤重金屬含量增大。(2)地表水體受礦業(yè)活動(dòng)影響較大,特別是含有礦山的小流域和周邊有礦山分布的黑河干流主河道,離子增大和減小的響應(yīng)趨勢明顯,離子隨流程變化顯著。由于地形切割強(qiáng)烈、海拔落差大、地表徑流速度快,研究區(qū)內(nèi)的地表水體自凈能力較強(qiáng),區(qū)域水環(huán)境現(xiàn)狀總體良好。(3)對(duì)礦山周邊的土壤進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),重金屬含量異常之高,均值全部超過了天然土壤；8種重金屬含量平均超天然土壤6.7倍,其中Pb高達(dá)25倍。對(duì)其進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的結(jié)果表明,各重金屬指標(biāo)均存在超三類土標(biāo)準(zhǔn)的情況,其中Cd超標(biāo)率為100%,最大約超70倍。水土環(huán)境承載力：(1)高海拔的冰川、尤其是流域分水嶺附近的水土環(huán)境承載力較低,合計(jì)面積約359.17 km2,占研究區(qū)總面積的7.13%。這些區(qū)域海拔高,地形坡度起伏大,地貌類型以裸地、礫石和基巖為主,年平均氣溫低,植被、土壤和微生物群落不活躍,且時(shí)常有多年凍土發(fā)育,地表水和地下水流動(dòng)不頻繁。(2)水土環(huán)境承載力適中和相對(duì)較強(qiáng)的地區(qū)主要分布在海拔相對(duì)較低、坡度較緩的中低山、丘陵區(qū)、河谷地帶以及平原。隨著海拔的降低,地勢逐漸趨于平坦,凍土逐漸消融、土壤層逐漸增厚,植被類型和覆蓋度逐漸豐富,地表水和地下水的徑流、交替、更新速率增大,可承載礦業(yè)活動(dòng)影響和干擾的能力也隨之升高。黑河源區(qū)西支流域水土承載力適中的區(qū)域面積達(dá)1408.45 km2,占研究區(qū)總面積的27.96%；承載力較強(qiáng)的區(qū)域面積達(dá)3269.76 km2,占64.91%。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X52;X53;X820
【圖文】：

邐補(bǔ)建偉：黑河源區(qū)西支流域水化學(xué)特征與±巧重金屬空間結(jié)構(gòu)及環(huán)境承載力評(píng)價(jià)逡逑２．２地形地貌逡逑研究區(qū)海拔最低為２５８３邋ｍ邋（黑河河谷地帶），最高處為４８１９邋ｍ邋（油葫蘆大峰），山勢高峻，地形切割強(qiáng)烈，高差８００￣１２００ｍ，最大達(dá)２０００多米。黑河河流流向?yàn)樽晕鞅毕驏|南，走廊南山和托勒山（即青海省和甘肅省的交界處）逡逑區(qū)內(nèi)成北西西－南東東向延伸研究區(qū)宏觀地貌最大特點(diǎn)是東北邊為北西至向的走廊南山，西南邊為北西至東南向的托來山，山化間是中山或高山寬谷。逡逑－況？．０—Ｅ邐泌ｒ：ｙ．0－Ｅ邐！００’．０．0－Ｅ邐￣逡逑

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【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2806651