海水入侵与土壤盐渍化特征范文

《海洋环境科学杂志》2014年第四期

1样品采集与分析

2011年3月在辽东湾西侧绥中砂质平原岸段六股河西侧海水入侵区，垂直岸线方向分别布置了3个土壤盐渍化监测站位，于2011年5月、8月、12月、2012年3月分别进行了土壤分层(0．5m、1．0m、1．5m、2．0m、2．5m、3．0m、3．5m和4．0m)采样，并对土壤的化学成分进行了全面的分析，样品分析项目包括Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl－、SO2－4、CO2－3、HCO－3、水溶盐总量等。同时，对土壤监测站位附近的地下水也进行了同期监测，对地下水的化学成分进行了全面的分析，样品分析项目包括Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl－、SO2－4、CO2－3、HCO－3、矿化度(M)等(图1)

2结果与讨论

2．1地层岩性特征观测剖面(SL1－SL3站位):走向总体上平行于六股河，SL1孔距海岸较近，距岸线2．05km，SL3孔远离海岸。SL1－SL2和SL2－SL3之间的距离分别为1．91km和3．21km，剖面含水地层分布示于图2。SL1及SL2孔表层为粉质粘土，黄褐色，稍湿，稍密，无摇震反应，干强度较低至中等，层厚2m。该粉质粘土层向SL3孔增厚，揭露层厚4m，为弱透水层。SL1孔粉质粘土层之下为中粗砂，褐黄色，稍湿，松散，一般粒径0．3mm～0．7mm，混少量粘土局部胶结;该层向SL2变为细砂，黄褐色，松散，稍湿，混少量粘土，该层为含水层。

2．2地下水特征地下水观测剖面(S1－S3站位)走向总体上平行于六股河，S1孔距海岸较近距岸线2．16km，S3孔远离海岸。S1－S2和S2－S3之间的距离分别为2．21km和3．66km。地下水水位变化的因素很多，亦很复杂，除了与含水地层的水文地、地貌因素有关之外，主要受控于季节、气象条件，降水、蒸发及与河流补给、排泄，以及人为开采强度、水位降深等。因此，S1、S2、S3地下水位监测包括平水期(4、5月)、丰水期(8月)、及枯水期(12月)等3个水文期。按平水期、丰水期、枯水期3个水文期分别对比、分析。将S1、S2、S3孔矿化度、Cl－浓度及地下水水位列于表1。S1孔地下水矿化度及Cl-浓度最高，分别为3176．5mg/L及1554．5mg/L，水为Ⅲ类［3］，属于咸水，海水严重入侵，水化学类型为Na+－Cl－型，与海水同。入侵范围，距S1孔之西0．23km;S2孔地下水矿化度及Cl－浓度降低，分别为1472．0mg/L及336．0mg/L，水为Ⅱ类，属于微咸水，海水轻度入侵。水化学类型为Na+、Ca2+-Cl－、HCO－3型，即是海水混入淡水之表征。该类微咸水分布范围较大，约3．61km;S3孔地下水矿化度及Cl－浓度最低，分别为622．0mg/L及54．8mg/L，水为Ⅰ类，淡水，无海水入侵，水化学类型为Ca2+、Mg2+-HCO－3、SO2－4型，淡水分布于S3孔以东1．63km。海水入侵范围主要受地下水位的影响，在平水期和枯水期，地下水位下降，造成海水入侵加重，海水入侵范围扩大，分别自岸线向陆方向6．39km和6．77km;在丰水期由于河水补充地下水，地下水位升高，海水入侵范围缩少自岸线向陆方向6．15km。

2．3土壤盐渍化特征为了解海水入侵与土壤盐渍化的关系，对本区的盐渍化以氯化物和硫酸盐的比值［4］，划分为4种类型，分别为硫酸盐型(＜0．5)、氯化物－硫酸盐型(0．5～1)、硫酸盐－氯化物型(1．0～4．0)和氯化物型(＞4．0);土壤盐渍化程度参照中国地质调查局工作标准［6］。从调查结果可以看出，土壤盐渍化严重地区主要分布在距岸较近的SL1站位(图3)，并且受季节性影响较大［7］，平水期主要是硫酸盐－氯化物型的轻盐渍化土，主要集中在1．5m层位，丰水期受降水的影响，土壤盐渍化较轻，仅在1．5m处有氯化物型轻盐渍化土分布;枯水期主要是硫酸盐－氯化物型和氯化物型中盐渍化土，分布层位主要在2．0m以下层位(表2);SL2站位平水期和枯水期主要以氯化物型、硫酸盐-氯化物型非盐渍化土，土壤含盐量在0．1%～0．2%之间。在枯水期1．5m处发生硫酸盐－氯化物型轻盐渍化土。丰水期主要以硫酸盐型、氯化物－硫酸盐型、硫酸盐－氯化物型非盐渍化土，SL2站位在海水入侵过度区受地下水和海水的共同作用，平水期和枯水期氯化物含量增加，丰水期地下水位增高，硫酸盐含量增加;SL3站位主要淡水区，土壤类型主要以硫酸盐型非盐渍化土为主，含盐量在平水期丰水期在0．1%以下，枯水期土壤含盐量较高，在0．15%～0．2%之间。总的来说，土壤盐渍化主要受海水入侵的影响，在平水期和枯水期，地下水开采量增大或河流补充地下水减少，引起的地下水位下降，造成海水入侵加重，土壤盐渍化加重;在丰水期由于河水补充地下水，地下水位升高，海水入侵范围缩少，土壤盐渍化减轻。

2．4土层化学组成及分布本次调查按不同水文期、不同深度取样，分析土样主要化学组成，阳离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+;阴离子Cl－、SO2－4、HCO－3。平水期:阳离子Na+含量最高，其值为(12．8～23．85)×10－5，K+含量(1．7～3．5)×10－5，Ca2+含量为(1．0～2．50)×10－5，Mg2+含量最低为(0．6～1．55)×10－5，分布特征是由表层向底层增高;阴离子HCO－3含量最高为(27．45～45．75)×10－5，Cl－含量为(4．35～17．55)×10－5，最高值分布于1．0m处，表、底层变为最低。SO2－4含量最低为(1．20～6．05)×10－5，分布特征是由表层向底层增高(图4)。丰水期:阳离子Na+含量范围为(1．5～24．1)×10－5，表层最低，向下部增高;其次为K+、Ca2+含量，分别为(2．30～4．75)×10－5及(1．50～4．05)×10－5，K+含量向下部增高，Ca2+含量为曲折变化;Mg2+含量最低为(0．31～1．55)×10－5;阴离子HCO－3含量高，为(18．6～41．2)×10－5，从1．0m以下含量变高;SO2－4含量为(1．20～15．75)×10－5，分布特征是表底高中间低，Cl－含量最低，为(1．70～6．90)×10－5，表底变化不大。可见，丰水期降水及地表水对土层可溶盐的组成影响很大。枯水期:阳离子Na+含量为(4．55～36．35)×10－5，极差31．8×10－5，其分布从表层向下部增高;其次为K+含量，为(1．80～6．20)×10－5，2m处最高，1．5m处最低;Ca2+与Mg2+含量分别为(1．00～2．00)×10－5及(0．90～3．05)×10－5;阴离子HCO－3含量最高，为(15．65～87．5)×10－5，极差71．85×10－5，含量曲线从表层曲折向底部增高;其次为Cl－含量，为(4．45～12．45)×10－5，1．5m及3m处最高;SO2－4含量为(1．20～7．25)×10－5，2m处最高向上及向下变低。本区地下水位受季节性控制，并且受人类活动的影响，地下水位变化较大，尤其是在平水期和枯水期，地下水位明显下降，如在S2站位，平水期和丰水期的地下水位相差4．19m。平水期处于春季，农田用水较多、地下水开采量大，海水入侵强度大于淡水补给，土层中盐类逐渐积蓄就会造成土层盐渍化，Cl－含量较高，主要集中在1．0m层位;丰水期各离子含量明显降低，HCO－3含量高，Cl－含量最低，丰水期河水、降水补给地下水，地下水位升高，海水入侵减弱，SO2－4与K+，HCO－3与Na+显著正相关表明淡水补给占主导地位，土层中的盐被溶解，盐渍化消失。枯水期各离子含量主要分布从表层向下部增高，阴离子HCO2－3含量最高，Na+与HCO－3曲线分布较一致。枯水期地下水位降低，丰水期土层溶解的盐向土层下部迁移［8］。

3结论

本区下部含水层主要是由较粗的透水性较好砂砾石等粗颗粒物质组成，是发生海水入侵不利因素，海水入侵使土层盐渍化。大渔场(SL1孔)距海岸和六股河较近，潜层地下水含水层水位低，丰水期的水位(-2．02m)也低于海平面，水力波动较大。海水侵入土层后，经过蒸发浓缩使地下水矿化度增高，最高达4861．0mg/L，高浓度的咸水中的可溶盐类被土颗粒吸附，使其不断地积蓄，最高达0．43%，使土壤盐渍化。从土层阴、阳离子相关分析中可见，Na+与Cl－显著相关，说明海水入侵的整个过程中，水化学类型(Na－-Cl－型)稳定性和一致性。海水入侵范围与土层盐渍化的分布相似。本区地下水位受季节性控制，并且受人类活动的影响，地下水位变化较大，尤其是在平水期和枯水期，地下水位明显下降，如在S2站位，平水期和丰水期的地下水位相差4．19m。平水期处于春季，农田用水较多、地下水开采量大，海水入侵强度大于淡水补给，土层中盐类逐渐积蓄就造成土层盐渍化，Na+、Cl－含量较高;丰水期河水、降水补给地下水，海水入侵减弱，各离子含量明显降低，土层中的盐被溶解，盐渍化消失。枯水期各离子含量主要分布从表层向下部增高。土壤在表层水及降水的淋滤作用和下部入侵的咸水和微咸水因毛细作用上升至某深度，二者综合作用使盐分积累造成土层盐渍化，盐渍化土层分布于1．5m、2．0m以下层位。土壤盐渍化严重地区主要分布在距岸较近的SL1站位。受季节性影响，平水期主要是硫酸盐-氯化物型轻盐渍化土，分布在1．5m层位，丰水期受降水的影响，土壤盐渍化较轻，仅在1．5m处有氯化物型轻盐渍化土分布;枯水期主要是硫酸盐-氯化物型和氯化物型中盐渍化土，分布层位主要在2．0m以下层位。总之，海水入侵强度随地下水开采水位降深的增大而增强，即地下水的水力坡度越大，而海水入侵强度越强，海水入侵的途径往往是沿着地下水位线入侵，而入侵的方式是遵循地下水渗流规律。从上述表层土层非盐渍化现象分析，如果能将地下水开采降落漏斗稳定在一定的水位降深时，就可以保持地表一定厚度的土层不遭受盐渍化。

作者：王玉广徐兴永 王伟伟王传珺许有良单位：国家海洋环境监测中心 国家海洋局第一海洋研究所