臨桂區土壤溶液的水化學特征及其溶蝕能力淺析

王梅 唐斌斌

摘要：通過對義江流域臨桂段采集的千層土樣進行易溶鹽分析，測定無機鹽的分布特征及變化規律，并通過PHREEQC軟件計算方解石和白云石的飽和指數（SIC、SID），發現其為絕對值較大的負值，著表明整段流域都有較強的溶蝕能力，且沿水流方向逐漸增加。

關鍵詞：溶蝕能力;土壤溶液;PHREEQC

1 導言

巖溶作用指的是水中化學成分對可溶性巖石的破壞和改造的作用，一般以地下水的溶解為主，機械搬運作用為輔。研究表明[1] ，當水中含有CO2時，溶蝕能力會快速增加，而在覆蓋型巖溶地區，CO2最主要來源是土壤，雨水的含量極少。巖溶作用是水-巖-土三相偶聯的過程，當土壤富存流動的自由水會降低溶液濃度，致使更多的CO2能溶解。由于土壤的存在，使得大氣降水與碳酸鹽巖之間形成一個“過濾層”，可以起到不斷提供CO2氣體，調節水的性質，影響巖溶作用強度等的作用[2] 。

本文通過對桂林臨桂地區巖溶包氣帶土層中取樣，分析溶蝕能力與降雨量分布特征之間的關系。

2 研究區域水文地質概況

臨桂區位于廣西桂林市西部，位于桂北越城嶺、海洋山、架橋嶺之間，主要為巖溶溶蝕地貌，地質類型屬溶巖堆積層，處于紅壤土帶，土壤PH值在4.5～7.0之間，呈弱酸性，但降雨PH范圍為6.83～7.78，呈弱堿性。年平均氣溫19.1 ℃，年均降雨量1869mm，其中4～8月雨量占全年的68%。選取采樣點位于義江附近，人為污染較少處。

3 研究方法

3.1 土樣的采集與處理

為了采集樣品與實際情況相符與連續性，應選取無雨日采樣，因此本次采樣日期定于2018年9月10日～20日。本次研究共設置5個采樣點，共5組土樣，樣品深度達0.5～1.5m之間，樣品取出后立即放入密封袋中備用。

將200g土壤浸泡于1000ml去離子水中24h以上，并每隔8h震攪一次，浸泡完全后的溶液通過兩層濾紙過濾，得到的溶液留存備用，用以測CO2、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-的離子含量及 pH 值。

3.2 研究結果

不難看出，SO42-的濃度先上升后下降，HCO3-沿河線持續下降，無機鹽類離子濃度偏低。由于臨桂地區覆蓋型巖溶區長期處于濕潤多雨和酸性的土壤條件，中和了土壤中的鈣鎂離子因此含量較低，也是該區域土壤溶液對碳酸鹽具有較強溶蝕能力的一個重要因素，總體來說，可以認為土壤沿義江對碳酸鹽的溶蝕的能力在不斷的下降，

在使用PHREEQC軟件時，應充分考慮氧化還原、溶解沉淀、絡合作用等各種可能的化學反應。首先將土壤浸提液濃縮至原狀土的含水量，然后使土壤含水量分別濃縮至40%、50%、60%時，計算濃縮溶液的PH值和方解石、白云石的飽和指數（SIC、SID），分析土壤溶液在不同哈水量條件下對碳酸鹽巖的溶蝕能力。

可以得到，土壤浸提液的PH值在各含水量下的變化不大，改變范圍在0.02以內，且均呈弱酸性。

方解石飽和指數（SIC）和白云石飽和指數（SID）均為負值，絕對值隨著含水量的增加而增加，且白云石的絕對值較方解石的大，這表明臨桂地區淺層土壤對白云石有著較強的溶蝕能力。且飽和指數自下游向上游有著逐漸減小的趨勢，從側面反映為下游的溶洞較上游更發育。

4 結論

（1）桂林義江流域臨桂區段的淺層覆蓋層主要為黏性土，土中無機鹽含量較低，呈現上游低，下游高的變化趨勢。

（2）不同含水率條件下的方解石和白云石的飽和指數均絕對值較大的負值，這說明對碳酸鹽有很強的溶蝕能力，且在降雨量較大，長期降雨淋濾的狀態下，土中的Ca2+、Mg2+會進一步降低，加快溶解作用。

參考文獻：

[1] 涂水源，張伯禹，謝代興.桂林環境工程地質[M].重慶出版社，1988.

[2] 梁日勝，閆志為，周國清，潘傲然，覃夏南.桂林漓江流域土壤溶液的水化學特征及其溶蝕能力分析[J].水文，2018，38（05）：42-46.

[3] 張紅波，于奭，何師意，劉齊，李幼玲.桂林巖溶區大氣降水的化學特征分析[J].中國巖溶，2012，31（03）：289-295.

[4] 于奭，嚴毅萍，張春來，et al.酸雨對碳酸鹽巖溶蝕速率影響的試驗研究[J].桂林理工大學學報，2011，31（4）：539-544.

（作者單位：1臨桂區廟嶺鎮灌溉實驗中心站;2廣西基礎勘察工程有限責任公司）