不同土地利用類型下水質(zhì)研究綜述

朱 琴，裴建國(guó)，康彩霞

(1. 桂林理工大學(xué) 環(huán)境保護(hù)和工程學(xué)院，廣西 桂林 541004；

2. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 巖溶地質(zhì)研究所，廣西 桂林 541004)

不同土地利用類型下水質(zhì)研究綜述

朱 琴1,2，裴建國(guó)2,1，康彩霞1,2

(1. 桂林理工大學(xué) 環(huán)境保護(hù)和工程學(xué)院，廣西 桂林 541004；

2. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 巖溶地質(zhì)研究所，廣西 桂林 541004)

國(guó)內(nèi)開展地下水水質(zhì)和土地利用方式的研究始于20世紀(jì)80年代．80年代初黃浦江、松花江、湘江、洞庭湖等水系的水質(zhì)出現(xiàn)了污染問題，因此國(guó)內(nèi)開展了水質(zhì)現(xiàn)狀的調(diào)查，并且開始了治理水污染問題的各種研究．從1989年后開展了保護(hù)水資源法律法規(guī)的研究并且開始利用新的技術(shù)方法，如遙感技術(shù)．2002以后才有專門的土里利用與地下水水質(zhì)相互關(guān)系的研究．2008年后開始利用一些數(shù)學(xué)方法，如因子分析法，去分析影響地下水水質(zhì)的主要因素．國(guó)外20世紀(jì)70年代就開展了土地利用方式變化對(duì)水質(zhì)影響的的研究，在這幾十年的發(fā)展中已經(jīng)開發(fā)出來了各種水質(zhì)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備和信息網(wǎng)絡(luò)，使得水資源保護(hù)不再是空話．

水質(zhì)；土地利用方式；地下水

1 水質(zhì)調(diào)查的初步階段

20世紀(jì)80年代初，我國(guó)水資源就面臨著各種威脅．出現(xiàn)了水資源的匱乏和水質(zhì)惡化的問題．京津地區(qū)、黃浦江、蘇南太湖區(qū)、運(yùn)河(杭州段)、沱江、湘江洞庭湖水系，松花江水系、北江80萬km2水域等地都出現(xiàn)了水質(zhì)惡化的問題．為此我國(guó)開展了“京津地區(qū)環(huán)境污染綜合防治技術(shù)研究”課題、“黃浦江污染綜合防治規(guī)劃方案”課題、“蘇南太湖區(qū)主要城市水環(huán)境污染綜合防治”課題、“運(yùn)河(杭州段)污染綜合防治技術(shù)研究”課題、沱江“環(huán)境容量”課題和湘江洞庭湖水系，松花江水系、北江80萬km2水域和55萬km2土地上開展了水體土壤“背景值研究”課題，對(duì)地下水水質(zhì)現(xiàn)狀和引起水質(zhì)惡化的污染源進(jìn)行了調(diào)查分析，同時(shí)評(píng)價(jià)了環(huán)境容量等問題[1]27．引起水質(zhì)惡化的因素主要有幾個(gè)方面：工業(yè)廢渣廢水的任意排放；開采礦山引起的水環(huán)境污染問題；過量開采地表地下水引起水量減小水質(zhì)惡化；生活污水的排放污染地表地下水；改變土地利用方式造成水土流失加劇，污染水體．隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展和人口的快速增長(zhǎng)，我國(guó)的水污染問題也越來越嚴(yán)重，水污染問題嚴(yán)重制約著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，因此治理污染就成為國(guó)家發(fā)展中的重要問題．國(guó)內(nèi)就開展了大規(guī)模水質(zhì)現(xiàn)狀的調(diào)查．

2 調(diào)查水污染成因的階段

從 1989年開始在水質(zhì)檢測(cè)方面應(yīng)用新的技術(shù)方法．例如借鑒國(guó)外的衛(wèi)星遙感技術(shù)，直接利用衛(wèi)星圖像對(duì)不同水體的環(huán)境質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行研究．利用 Spot圖像對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)．利用 rs和 gis技術(shù)去研究水質(zhì)動(dòng)態(tài)．20世紀(jì) 90年代初為了保護(hù)水資源國(guó)內(nèi)開展了水資源管理和保護(hù)研究．主要的研究進(jìn)展包括 3個(gè)方面：首先是建立了評(píng)價(jià)和保護(hù)水質(zhì)的各種模型；第二建立保護(hù)水資源的法律法規(guī)；第三建立了治理污水的新方法．杭州西湖利用 Usle模型研究西湖污染問題，徐州市通過規(guī)劃區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略和市域國(guó)土開發(fā)整治去保護(hù)環(huán)境，臺(tái)灣通過對(duì)土地使用進(jìn)行管制去保護(hù)水資源．同時(shí)研究出污水治理的新方法Biopaq－ic和circox技術(shù)．在這一時(shí)期國(guó)內(nèi)開展了土地利用方式調(diào)查，調(diào)查的主要目的是計(jì)算水土流失量、環(huán)境評(píng)價(jià)和土地管理評(píng)價(jià)，蘇南丘陵區(qū)地區(qū)通過調(diào)查不同土地利用狀況去評(píng)價(jià)蓄水保土能力．通過調(diào)查土地里利用方式去評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境．同時(shí)國(guó)內(nèi)也開展了很多利用土壤對(duì)污水凈化的研究．

3 開展土地利用方式對(duì)水質(zhì)影響的研究

從土地利用方式的角度去詳細(xì)分析水質(zhì)的時(shí)空變化規(guī)律的研究始于 2002年，研究的主要方法是通過利用已有的短期或長(zhǎng)期的水化學(xué)數(shù)據(jù)資料，并結(jié)合遙感對(duì)土地利用變化前后的水化學(xué)進(jìn)行對(duì)比研究．研究的主要目的是掌握不同土地利用方式下水質(zhì)的演變規(guī)律和水污染的原因進(jìn)行分析，為合理的土地利用規(guī)劃和水資源可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)．從 2002年至今，主要研究進(jìn)展包括 2個(gè)方面：一是土地利用類型的分類更加細(xì)化；二是研究對(duì)象從主要以地表水為主，逐漸發(fā)展到利用系統(tǒng)的理論去研究地表水和地下水這個(gè)整體．同時(shí)隨著檢測(cè)手段的提高，水化學(xué)指標(biāo)檢測(cè)的種類也開始逐漸增多．最初分析簡(jiǎn)單的常量離子，到微量元素分析，目前開始有了有機(jī)物的分析．在利用水中的化學(xué)指標(biāo)時(shí)利用了水質(zhì)評(píng)價(jià)的各種方法．研究的難點(diǎn)是取樣點(diǎn)的選擇方面，和水點(diǎn)補(bǔ)給面積的劃分方面．但是這一研究?jī)?nèi)容沒有多大進(jìn)展．主要是把土地利用變化資料和水化學(xué)資料進(jìn)行對(duì)比，通過對(duì)比說明土地利用對(duì)水質(zhì)的影響．

2002年海米提·依米提等[2]研究了土地利用方式改變(胡楊林的面積和草地覆蓋面積減少)和開采地表和地下水的共同作用下，鈣離子、鎂離子、鈉離子、氯離子和硫酸根離子含量也隨之變化，水質(zhì)朝著惡化的趨勢(shì)發(fā)展．2003年姜亞男等人研究水城盆地的土地利用方式變化下巖溶水的水質(zhì)變化規(guī)律，作者將土地利用方式分為6種：耕地、灌木和林地、草地、水域、居民地和工礦用地和難利用地．分析的水化學(xué)指標(biāo)包括：水溫、pH值、電導(dǎo)、總硬度、永久硬度、HCO3－、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl－、SO42+、NO3－、Pb2+、Cu2+．蔣勇軍等[3]運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)，結(jié)合 GIS研究了云南小江典型巖溶流域的土地利用變化，分析水化學(xué)指標(biāo)時(shí)增加了 TN、TP、有機(jī)質(zhì)和TK．王曉燕等[4]研究密云水庫(kù)石匣小流域氮磷流失規(guī)律，將流域分為農(nóng)田、林果地、荒草坡、村莊4種不同類型土地利用方式．于興修等[5]研究西苕溪流域的土地利用方式與水質(zhì)的關(guān)系時(shí)運(yùn)用了水質(zhì)評(píng)價(jià)中的綜合指數(shù)法．廣西、云南等地研究了土地利用與地下水質(zhì)的關(guān)系．近幾年巖溶區(qū)土地利用方式下地下水水質(zhì)變化規(guī)律的研究也不少[6]．2009年蔣勇軍等人運(yùn)用因子分析法研究了巖溶地下河系統(tǒng)水質(zhì)的影響因素．

4 國(guó)外的研究現(xiàn)狀

早在 20世紀(jì) 70年代，國(guó)外就已經(jīng)有專門的研究土地利用方式對(duì)水質(zhì)的影響．1972年新墨西哥州就已經(jīng)有研究土地利用變化下，水質(zhì)的變化規(guī)律[7]．1979年美國(guó)就有研究開墾荒地后水質(zhì)的變化規(guī)律．1980年Kudeyarov等人就研究耕地和林地兩種土地利用類型下N元素的變化規(guī)律．1983年Miles M.Smart等人論證土地利用與河流水質(zhì)的影響．在密蘇里州奧澤克高原在過去的 20年里，高原土地利用的基本方式有了明顯的變化．大片森林變成了牧場(chǎng)，興建了輕工業(yè)，發(fā)展了夏季別墅和旅游業(yè)，城市建設(shè)．這些變化影響了河水化學(xué)物和海藻葉綠素的含量．

國(guó)外近30年在這一研究方面的進(jìn)展主要有3部分：第一，最初的研究主要集中在不同土地利用方式對(duì)地表水的影響，現(xiàn)在開展到對(duì)地下水影響的研究．在研究區(qū)的選取上從最初的大范圍的調(diào)查逐漸變化到小流域的詳細(xì)調(diào)查，劃分土地利用類型時(shí)，不僅研究植被覆蓋的種類，同時(shí)利用各種技術(shù)計(jì)算出不同土地利用類型的面積．野外取樣和地質(zhì)調(diào)查的同時(shí)，調(diào)查了各種污染物的排放量，例如：糞便的排放量、生活污水的排放量、農(nóng)藥化肥的施用量等．第二，在調(diào)查不同土地利用類型下水質(zhì)的變化規(guī)律后，建立模型，利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行模擬，最后進(jìn)行水質(zhì)預(yù)測(cè)，同時(shí)利用計(jì)算軟件去設(shè)計(jì)新的土地利用類型，找出水質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)的土地利用類型．1972年9月到1973年9月，新墨西哥州大學(xué)就有人研究舊金山附近山區(qū)的不同土地利用方式下水質(zhì)變化規(guī)律[1]28．1979年美國(guó)有專門調(diào)查開礦后對(duì)水質(zhì)的變化[8]．俄羅斯研究?jī)蓚€(gè)不同流域，其中一個(gè)以耕地為主，另一個(gè)是林地，通過研究?jī)煞N土地利用方式下水中氮平衡，證明林地變成耕地后，10年間地下水中氮的含量從0.8 mg/L變成6.5 mg/L[9]．很多研究表明農(nóng)業(yè)活動(dòng)影響了地下水的水質(zhì)[10]．逐漸開展了合理管理土地利用的措施[11]．20世紀(jì)90年代后開始有專門的研究不同土地利用方式下碳循環(huán)的研究，建立了一些生態(tài)模型[12]和森林減少后對(duì)水質(zhì)影響的模型[13]．2000后北美和歐洲的很多國(guó)家實(shí)施了非常嚴(yán)格的水資源保護(hù)措施，這些措施在近幾年不斷被完善，對(duì)于土地利用方式和農(nóng)業(yè)施肥等活動(dòng)采取了科學(xué)有效的管理措施，使得水資源的污染降低到最小程度．

5 結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)開展了土地利用方式對(duì)水化學(xué)影響的研究，得出了很多可喜的成果，但是還存在很多問題．保護(hù)水質(zhì)的力度不夠，各種措施還沒有得到很好的應(yīng)用，公眾保護(hù)水資源的意識(shí)還沒有普及，水污染問題還很嚴(yán)重．

[1] 佚名.當(dāng)前我國(guó)環(huán)保攻關(guān)課題的進(jìn)展[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展,1984(10):27-28.

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[3] 蔣勇軍,章程,袁道先.巖溶區(qū)土壤肥力的時(shí)空變異及影響因素——以云南小江流域?yàn)槔齕J].生態(tài)學(xué)報(bào),2008(5):2287-2299.

[4] 王曉燕,王一峋,王曉峰,等.密云水庫(kù)小流域土地利用方式與氮磷流失規(guī)律[J].環(huán)境科學(xué)研究, 2003(1) :30-33.

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Abstract:Groundwater quality and land use research began in China in the 1980s. In the early 1980s, there were water pollution problems in the Huangpu River, Songhua River, Dongting Lake and Xiangjiang, which launched a national survey of water quality. From 1989, laws and regulations for the protection of water resources began to be made and the new technology and methods to be used, such as remote sensing technology. After 2002, there were a lot studies about the special relationship between land use and groundwater quality studies. After 2008, some mathematical methods were used to analyze the main factors that affect groundwater quality, such as factor analysis. In 1970s, foreigners have carried out the research on the impacts of land use change on water quality. In the development of the past few decades, a variety of water quality testing equipment and a dynamic information network have been developed, which truly realized the protection of resources.

Key words:water quality; land use; groundwater

(責(zé)任編校：李建明英文校對(duì)：李玉玲)

An Overview of Water Quality under Different Land Use Patterns

ZHU Qin1,2, PEI Jian-guo2,1, KANG Cai-xia1,2,

(1. College of Environmental Science and Engineering, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004, China;
2. Institute of Karst Geology, CAGS, Guilin, Guangxi 541004, China)

P641.12; P641.134

A

1673-2065(2011)01-0108-03

2010-07-05

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40772164)

朱 琴(1984-),女,湖北黃岡人,桂林理工大學(xué)環(huán)境保護(hù)和工程學(xué)院2008級(jí)碩士研究生；

裴建國(guó)(1957-),男,內(nèi)蒙古呼倫貝爾人,中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所研究員.