全 文 ：第 ww卷 第 u期
u s s {年 u 月
林 业 科 学
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南水北调中线水源林水质年际变化及趋势
) ) ) 以秦岭火地塘天然林为例
张胜利t ou
kt1西北农林科技大学资源环境学院 杨凌 ztutss ~u1 陕西秦岭森林生态系统国家野外科学观测研究站 杨凌 ztutssl
摘 要 } 在南水北调中线水源地天然林分布区 ) ) ) 秦岭南坡中山地带 o选择火地塘林区 u个小流域及 u个支沟集
水区 o对 {年间径流水化学成分年际变化及其影响因素进行分析 ∀结果表明 }火地塘林区径流 ³‹ 值年际变化总体
上呈降低趋势 o‘’ pv !‘‹ nw !≤¤!ª及 ≤§浓度呈上升趋势 o主要与当地汽车尾气排放等交通污染有关 ~°¥浓度上升
为土壤吸附 °¥解吸或含 °¥矿物的溶解所致 ~Ž!°’vpw !‘¤!±及 ±浓度呈降低趋势缘于森林植被的逐渐恢复 ∀据
此对南水北调中线水源地天然林水质发展趋势进行初步预测 o结果表明 }中线水源地天然林径流 ³‹ 值将呈降低趋
势 o‘’ pv !‘‹ nw !≤¤及 ª浓度会上升 o但均不会对水质造成较大的不利影响 ~Ž!°’vpw !‘¤!± !±浓度亦将呈降低趋
势 o其中 °’vpw 浓度降低有利于缓解丹江口水库水质富营养化的威胁 ~≤§!°¥浓度可能上升 o应引起重视 ∀
关键词 } 南水北调中线 ~秦岭火地塘 ~天然林 ~水质 ~年际变化 ~趋势
中图分类号 }≥zt{1 xy 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kuss{lsu p sstx p s{
收稿日期 }ussz p sv p ts ∀
基金项目 }西北农林科技大学校长基金项目ks{s{sutxl ~国家林业局重点科研项目kusst p swl ∀
Αννυαλ Χηανγεσ ανδ Τρενδσιν τηε Ωατερ Θυαλιτψ οφ τηε Φορεστ Ωατερ Συππλψ Ρεγιον
φορ τηε Μιδδλε Λινε οφ τηε Σουτη2το2Νορτη Ωατερ Τρανσφερ Προϕεχτ
) ) ) Α Χασε Στυδψφροµ τηε Ηυοδιτανγ Νατυραλ Φορεστ Αρεα
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kt1 Χολλεγε οφ Ρεσουρχεσ ανδ Ενϖιρονµεντo Νορτηωεστ Α & Φ Υνιϖερσιτψ Ψανγλινγ ztutss ~
u1 Νατιοναλ Φορεστ Εχοσψστεµ Ρεσεαρχη Στατιον ιν Θινλινγ οφ Σηαανξι Ψανγλινγ ztutssl
Αβστραχτ } ׫¬¶¶·∏§¼ º¤¶¦²±§∏¦·¨§¬±·«¨ ‹∏²§¬·¤±ª±¤·∏µ¤¯ ©²µ¨¶·¤µ¨¤oº«¬¦«¬¶¤³¤µ·²©·«¨ ©²µ¨¶·º¤·¨µ¶∏³³¯¼ µ¨ª¬²±©²µ
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南水北调中线工程 o是国家为解决京津华北平原 v wy{万人口供水紧张而采取的一项战略性措施 o取水
地在湖北丹江口水库 ∀丹江口水库控制流域面积 |1xu万 ®°u o其中 yx1{y h为陕西秦巴山区 ∀秦巴山区水
源地近 tΠw面积被天然林覆盖 o并基本分布在秦岭南坡海拔 t vss °以上的中山地带 ∀森林具有稳定水质 !
涵养水源 !为人们提供优质水源的功能k王云琦等 oussv ~小川滋 ot||y ~施立新等 ousss ~高成德等 ousssl ∀因
此 o秦岭南坡中山地带水源对丹江口水库水质状态的影响举足轻重 o尤其在枯水季节 ∀随着秦岭周边地区大
气污染日益加重k丁国安等 oussw ~赵艳霞等 oussyl o一些问题还尚不清楚 o如 }该地带森林水质将会发生怎样
的变化 o这种变化是否会对丹江口水库水质产生不利影响 o等等 ∀尽管国内外关于森林水质的研究较多 o但
多集中于森林生态系统对水质的作用上k张胜利等 ousszl o而就空气污染加剧影响森林流域水质发展变化的
研究还比较薄弱 o这又是当代森林水文学需要研究的重要内容k王彦辉等 oussvl ∀本文以秦岭南坡中山地带
火地塘天然林为例 o就南水北调中线工程水源地天然林水质的发展变化及趋势开展研究 o旨在为丹江口水库
水质管理提供参考 o同时丰富我国森林水文学的研究内容 ∀
t 研究区概况
秦岭中山地带指海拔 t sss ∗ v xss °处的区域k杜恒检等 ot|{zl ∀秦岭南坡中山地带东到丹江河 o西至
嘉陵江 o东西长约 wss ®° o面积约 tx sss ®°u o地势北高南低 ∀气候为暖温带湿润气候 o年降水量 {ss ∗ t uss
°° o降水集中于夏秋两季 o无霜期约 uus §∀土壤主要为山地棕壤k分布海拔 t wss ∗ u yxs °l和山地暗棕壤
k分布海拔 u xss ∗ v uss °l o土层较薄 o多发育在花岗岩 !片麻岩残积 !坡积母质上 ∀山地棕壤植被为落叶阔
叶和针阔叶混交林 o主要树种有锐齿栎k Θυερχυσαλιενα √¤µq αχυτεσερραταl !山杨k Ποπυλυσ δαϖιδιαναl !白桦k Βετυλα
πλατψπηψλλαl !油松k Πινυσταβυλαεφορµισl和华山松k Πινυσ αρµανδιl等 ∀山地暗棕壤植被为针阔叶混交林 o主要树
种为冷杉 kΑβιεσφαβριl !云杉k Πιχεα ασπεραταl和牛皮桦k Βετυλα υτιλισl等 o草灌生长繁茂 ∀秦岭南坡除西部太
白 !汉江北岸平原和低山丘陵外 o大部分属中山地带 o且多被森林覆盖 o只有在海拔 t vss °处以下才可以看
到零星农耕地 ∀
图 t 试验地流域水系示意图
ƒ¬ªqt ∞¬³¨µ¬° ±¨·¤¯ º¤·¨µ¶«¨ §
火地塘林区kvvβuxχ ) vvβ u|χ ‘ots{βuxχ ) ts{βvsχ ∞l地处秦岭南坡中山地带中部 o位于陕西省宁陕县境
内 o属汉江k水量占丹江口水库入库水量的 ys h以上l中上游支流子午河水系 ∀面积 uu1ux ®°u o海拔 t wzs ∗
u wzv ° o年均气温 { ∗ tu ε o多年平均降水量 t tvs °° o土壤主要为棕壤和暗棕壤 o平均厚度 xs ¦°o成土母岩
主要为花岗岩 !片麻岩 !变质砂岩和片岩 ∀现有森林是原生植被在 us世纪 ys !zs年代主伐后恢复起来的天
然次生林 o覆盖率 |v1{ h o郁闭度在 s1|以上 ∀主要成林树种有 }锐齿栎 !油松 !华山松 !红桦k Βετυλα αλβο2
σινενσισl !光皮桦k Βετυλαλυµινιφεραl !青 k Πιχεα ωιλσονιιl !巴山冷杉kΑβιεσφαργεσιιl !山杨等 ∀
火地塘林区森林植被 !地形地貌 !土壤 !气候等具有秦岭南坡中山地带的典型特征 o秦岭南坡中山地带又
是南水北调中线水源区天然林的主要分布区 o故火地塘林区具有较好的代表性 ∀
u 研究方法
211 试验方案
试验区布设在火地塘林区 u个相对较大的闭合流域
) ) ) 火地沟流域和板桥沟流域k图 tl ∀同时选择火地沟流
域 t !u支沟集水区布设试验 ∀通过对流域出口径流和支沟
集水区出口溪流水水质测试 o了解水质年际变化 o分析其影
响因素 o并据此预测水质变化趋势 ∀
火地沟流域面积 zu| «°u ous世纪 ys年代开始采伐 ~板
桥沟流域面积 xuy «°u o上世纪 ys年代开始封护 o森林植被
较好 ∀t !u支沟集水区面积分别为 {1y和 z1u «°u o为相似
集水区 ∀
212 采样与水质测试
采样与水质测试工作始于 t||z年 oussw年结束 ∀每个
季度至少采集 t次水样 o雨季适当增加采集次数 ∀火地沟 !
yt 林 业 科 学 ww卷
图 u ³‹值年际变化图
ƒ¬ªqu „±±∏¤¯ ¦«¤±ª¨¶²©³‹ √¤¯∏¨
板桥沟流域出口径流及 t !u支沟集水区出口溪流水k后简
称支沟溪流水l每次各采集水样 t个 ∀但试验地内经常有
影响水质的情况发生 o导致不得不弃采个别水样 ∀t次采集
单样 xss °o采后 uw «内送实验室 os ε 以下保存 ∀{年间 o
采集火地沟流域出口径流水样 vx个 o板桥沟流域出口径流
水样 vy个 ot支沟溪流水水样 vw个 ou支沟溪流水水样 vy
个 o共计 twt个 ∀
水质测试项目共 tv个 o其中 ³‹ 值采用电位法测定 o
‘’pv 浓度采用酚二磺酸比色测定 o‘‹ nw 浓度采用苯酚 p次
氯酸盐比色测定 o°’vpw 浓度采用钼蓝比色测定 oŽ!‘¤!≤¤!
ª!± !ƒ¨!±浓度采用等离子发射光谱测定 o°¥!≤§浓度
采用石墨炉原子吸收分光光度计测定 ∀有些项目因故在一
些年份没有测定 ∀
213 数据处理
根据采样点的不同 o先对水质测试数据按季节进行归并 o求出各测试项目的季平均值k或浓度l o再据此
求出年平均值k或浓度l和年际变化标准差 ∀标准差愈大 o说明变化程度愈大 ∀
v 结果与分析
311 πΗ值
溪流水和流域出口径流 ³‹值年际变化表现为 }t支沟 ³‹ 值在 ussu年比 usst年略有上升 oussv年降
低 o其他 v个流域在 ussu和 ussv年均降低 oussw年 w个流域都有不同程度地上升k图 ul ∀
根据试验地具体情况 ousst ) ussv年径流 ³‹值逐年降低的原因主要有 v个 o即当地小环境污染 !大环境
污染及森林生态系统自身变化 ∀试验地及其周围人烟稀少 o也无工矿企业 o距最近的城镇 ) ) ) 宁陕县城也有
vz ®° o距最近的城市 ) ) ) 西安市则达 tyw ®° o但 uts国道沿长安河右岸过境k图 tl o境内长约 tu ®° o故只有
uts国道过往机动车辆排出的尾气能够对径流 ³‹值产生较大影响 o因为尾气中主要污染物为 ≤’ !‹≤ !‘’ ξ
和 ≥’u o而 ‘’ ξ !≥’u 可导致降水 ³‹值降低k吴丹等 oussy ~丁国安等 ousswl ∀近年来 o随着经济发展 o各种废
气k如化石燃料燃烧产生的废气 !工业废气等l逐年增加 o大气污染愈来愈严重k王代长等 oussvl o造成雨水水
质酸化 o³‹值降低 ∀森林生态系统具有调节 !净化和稳定水质作用 o而试验地径流 ³‹值变化较为剧烈 o火地
沟 !板桥沟流域出口径流和 t !u支沟溪流水变幅分别为 s1ux !s1tz !s1uy与 s1vv ∀森林生态系统内枯枝落叶
分解时会产生腐殖酸 o导致径流 ³‹值降低k杨玉盛等 oussvl ∀但国家自 usss年起禁止采伐森林 o试验地未
受到任何扰动 o故森林对径流 ³‹值的影响较小 ∀所以 o影响试验地径流 ³‹ 值年际变化的关键因素可能为
uts国道汽车尾气污染 ∀
ussw年 o不管是溪流水还是流域出口径流 o³‹值明显升高 ∀ussv年 outs国道维修后 o路况有了很大改
善 o加之自该年 tt月起 o交通部门在全国范围内进行大规模机动车辆超载专项治理活动 o这些均有助于机动
车辆尾气排放量的降低k程晓燕等 oussv ~王金文 oussul ∀因此 oussw年径流 ³‹值明显升高 ∀
usst年 outs国道试验地段每天车流量 v vss辆 o中 !大型车约占 ys h ∀usst ) ussv年 o车流量逐年上升 o
年增长率约 x h o已对径流 ³‹值产生了较大影响 o说明即使在植被良好的森林流域 o径流 ³‹值对大气污染
仍比较敏感 o尽管森林生态系统对大气降水 ³‹值有调节作用 o但这种作用是有一定限度的 o可见防止径流
³‹值降低的重点在于控制大气污染 ∀
312 ΝΟ−3 !ΝΗ+4 !ΠΟ3 −4
支沟溪流水与流域出口径流 ‘’pv 浓度年际变化有如下特点 }‘’ pv 浓度变幅大 ~溪流水 ‘’pv 浓度较流域
出口径流高k图 v o表 tl ∀溪流水 ‘’pv 浓度 usss !ussw年较低 o流域出口径流则 t||| !ussw年较低 ∀t|||与
usss年 o‘’ pv 浓度相对较低应与 uts国道车流量降低有关 ∀t|||年 o西k安l ) k安l康铁路线开通 o分流了
uts国道近 tΠw的运量 ∀车流量降低则汽车尾气排放量减少 o而尾气中的 ‘’u 可与水化合生成硝酸 o故水中
zt 第 u期 张胜利 }南水北调中线水源林水质年际变化及趋势
图 v 水化学成分年际变化图
ƒ¬ªqv „±±∏¤¯ ¦«¤±ª¨¶¬± ¶·µ¨¤° º¤·¨µ¦«¨ °¬¶·µ¼
‘’pv 浓度降低 ∀此后 outs国道过往车辆又逐年增加 o‘’ pv 浓度也随之增大 ∀ussw年 o‘’ pv 浓度较低则与路
况改善和机动车辆超载治理有关 ∀
将 t||z ) ussw年溪流水 !流域出口径流 ‘’pv 年平均浓度kψl与集水区k流域l形心到线性污染源 uts国
道的距离kξl共 vs组数据 o进行相关分析和回归分析k图 wl ∀相关系数 Ρ € p s1x{u o相伴概率 π € s1sss zx o
所以两者在 s1st水平k双侧l上显著相关 ∀相关分析表明 o径流 ‘’pv 浓度与汽车尾气污染有较大关系 ∀汽
车尾气浓度随扩散距离的增加而降低 o火地沟 !板桥沟流域形心距 uts国道分别为 v1s和 t1y ®° ot !u支沟集
水区分别为 s1{和 s1| ®° o支沟集水区形心较流域形心近 o故溪流水 ‘’pv 浓度较流域出口径流高 ∀
{t 林 业 科 学 ww卷
表 1 πΗ值及水化学成分浓度 ≠
Ταβ .1 πΗ ανδ χηεµιχαλ χονχεντρατιον
水化学成分
• ¤·¨µ¦«¨ °¬¦¤¯ ¦²°³²±¨ ±·¶
t支沟 …µ¤±¦«t u支沟 …µ¤±¦«u 火地沟 ‹∏²§¬ª²∏ 板桥沟 …¤±´ ¬¤²ª²∏
年均值  ¤¨± ≥⁄ 年均值  ¤¨± ≥⁄ 年均值  ¤¨± ≥⁄ 年均值  ¤¨± ≥⁄
³‹ z1{t| s1tt{ z1{xt s1tys {1sss s1ttx {1sty s1ttt
‘’ pv Πk°ª#ptl v1tz{ t1zt{ v1{t{ u1x{| s1zsx s1w{w u1s{{ s1zzz
‘‹ nw Πk°ª#ptl s1tzt s1s|v s1tys s1ts{ s1usz s1uw| s1tyx s1txw
°’v pw Πk°ª#ptl s1st{ w s1sts | s1suz { s1sux u s1suv s s1sus z s1sv| s s1sw{ t
ŽΠk°ª#ptl t1{sv s1yvw u1tw| s1xyv t1utt s1vwx t1xvz s1vvv
‘¤Πk°ª#ptl t1vuz s1xt{ t1uux s1w{u s1|{v s1wyx t1u|y s1w|u
≤¤Πk°ª#ptl uw1t|w y1tv{ uz1zss z1xss vw1vzs |1wxv vu1vts ts1sw
ªΠk°ª#ptl u1y{| s1wwz u1{tv s1wzz w1|vv s1zzx v1yws s1w{t
ƒ Π¨k°ª#ptl s1suu { s1stu | s1suw s s1stt t s1suv t s1sts z s1sty { s1ssx w
±Πk°ª#ptl s1stz { s1ssw s s1st{ | s1ssw | s1sus z s1ss{ t s1suv s s1ss{ t
≤§ΠkΛª#ptl t1tzy u1||| t1us{ v1vss t1vvv v1wsz s1{uy u1uww
°¥ΠkΛª#ptl s1z|y s1xtz t1tsy s1vxs t1tvy s1xwx t1suw s1yyv
±Πk°ª#ptl s1sst y s1sst z s1ssw v s1ssx x s1sst s s1sst s s1sst s s1sss z
≠ ³‹值源于 usst ) ussw年资料 ³‹ √¤¯∏¨¶¤µ¨ ©µ²° §¤·¤²©usst ) ussw1
图 w 径流 ‘’pv 浓度与集水区至 uts国道距离的关系
ƒ¬ªqw • ¨¯¤·¬²±¶«¬³¥¨·º¨¨ ± ±¬·µ¤·¨ ¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ¤±§
·«¨ §¬¶·¤±¦¨¶·«¤··«¨ ¦¤·¦«° ±¨·¦²±·µ¨¶·² ‹¬ª«º¤¼ uts
径流 ‘‹nw 浓度明显呈上升趋势k图 vl ∀铵盐与碱起化
学反应产生氨气并逸出k‘‹ nw n ’‹ p € ‘‹v { n ‹u ’l ∀在
试验地 o不管是溪流水还是流域出口径流均呈弱碱性k³‹
值大于 z1slk表 tl o但 ³‹ 值年际变化总体呈降低趋势 o故
径流中氨气逸出量呈减少趋势 o从而使 ‘‹nw 浓度上升 ∀
径流 °’wvp浓度很低k表 tl ∀t||| ) ussu年 o°’vpw 浓度
总体呈下降趋势k图 vl与林木对 °’vpw 的吸收利用有关 ∀磷
是植物生长必须的重要营养元素 o秦岭南坡土壤中 °’vpw 含
量较低k雷瑞德等 ot||y ~党坤良等 ot||yl ∀t||{年后 o试验
地林区再未采伐 o林木生长对 °’vpw 的需求增多 o导致水中
浓度降低 ∀ussw年 °’vpw 浓度突然升高则与雨量较少有关 ∀
该年 w ) ts月降水总量仅 v||1z °°k平均为 yt{1{ °°l o是
t||z年以来最低的年份 o而 °’vpw 主要来源于大气降水的输
入k张胜利等 ousszl o当降水量较小时 o°’vpw 浓度自然较高 o进而导致径流 °’vpw 浓度上升 ∀
313 Κ !Να !Χα !Μγ
t !u支沟溪流水 Ž浓度年际变化基本一致k图 vl ~火地沟 !板桥沟流域出口径流则更相似 ~流域出口径流
中 Ž浓度不仅较低k表 tl o且变化较溪流水滞后 ∀溪流水 Ž浓度变化较为一致 o是因为 t !u支沟不但相互紧
邻 o且集水面积 !岩石 !土壤 !林分等相同或相似 ∀火地沟 !板桥沟流域出口径流 Ž浓度变化相似则基于同样
的原因 ∀但溪流水 Ž浓度显然较流域出口径流高 ∀火地沟 !板桥沟流域坡面平均坡度分别为 t{β tuχ !
t{β xxχ o比 t !u支沟的 t|β wwχ和 uuβ xsχ小 o壤中流流速慢 o土壤对 Ž的吸附充分 o故出口径流 Ž浓度较低k张
胜利等 ousszl ~板桥沟坡面平均坡度比火地沟略陡 o所以其出口径流中 Ž浓度较高 ~t支沟沟道内存在大量
土石堆积物 o故 t支沟溪流水 Ž浓度较 u支沟低 o且变化平稳 ∀
森林土壤是 ‘¤的重要来源k张胜利等 ousszl ∀火地沟流域岩石裸露面积约占流域面积的 tz h o板桥沟
约占 z h o故火地沟流域出口径流 ‘¤浓度较板桥沟约低 tΠw ∀t !u支沟溪流水 ‘¤浓度也存在类似现象 ot支
沟沟道内有大量土石堆积物 ou支沟沟底基本为基岩 o故 t支沟溪流水 ‘¤浓度较 u支沟高 o且变化较平稳 ∀
Ž!‘¤浓度年际变化呈降低趋势k图 vl与植被逐年恢复有关 ∀t||{年后 o林区再未采伐 o树木从土壤中
吸收更多 Ž!‘¤以满足生长需要 o从而使径流 Ž!‘¤浓度年际变化呈降低趋势 ∀
径流中 ≤¤浓度最高 oª次之k表 tl ∀ ≤¤!ª浓度随年份变化 o先缓慢增大 oussw年则略有降低 o但总体
呈上升趋势 o溪流水 ≤¤!ª浓度较流域出口径流低k图 v o表 tl ∀径流 ≤¤!ª浓度变化受其中游离态 ≤’u 浓
度影响k王大纯等 ot||xl o化学反应式如下 }
|t 第 u期 张胜利 }南水北调中线水源林水质年际变化及趋势
≤¤≤’v n ‹u ’ n ≤’u ψ u‹≤’ pv n ≤¤un o
ª≤’v n ‹u ’ n ≤’u ψ u‹≤’ pv n ªun ∀
≤¤!ª浓度呈上升趋势间接表明试验地 ≤’u 浓度逐渐升高 ∀导致径流 ≤¤!ª浓度增加的 ≤’u 主要源于 uts
国道车流量逐年增加 o汽车尾气中 ≤’u 约占 t{ h k王金文 oussul ∀大气中 ≤’u 浓度逐年增加k黄耀 oussy ~冯
瑞芳等 oussyl o但 ussw年试验地径流 ≤¤!ª浓度不升反降 o表明该年度试验地附近 ≤’u 浓度是降低的 o而
ussv年正是 uts国道路况改善和国家开始开展机动车辆超载专项治理的时间 o说明林区径流 ≤¤!ª浓度主
要受区域范围内 ≤’u 浓度影响 ∀
t !u支沟溪流水流程均未超过 uss ° o且多于石缝中缓缓流动 ∀火地沟 !板桥沟径流流程分别为 y和 w1z
®° o流量大 o流速高 o沟内又多大块石 o水在流动过程中与岩石撞击 o溅起浪花 o易溶入较多 ≤’u o故流域出口
径流 ≤¤!ª浓度较高 ∀
314 Φε!Ζν
径流 ƒ¨浓度表现为 usss年最高 ousst年或 ussu年降至低谷 o后又逐渐升高 o总体上不具有明显上升或
降低的变化趋势k图 vl ∀采用线性变化趋势预测的方法 o也得到了类似结果 ∀但板桥沟流域出口径流 ƒ¨浓
度较低 o且年际变化较为平缓 o标准差最小k图 v o表 tl ∀ ƒ¨主要来源于岩石k张胜利等 ousszl o板桥沟流域森
林植被较火地沟流域好 o岩石裸露面积较少 o故流域出口径流 ƒ¨浓度较低 o且变化平稳 ∀t !u支沟也存在类
似情况 ou支沟集水区岩石裸露程度较高 o故溪流水中 ƒ¨浓度较高 ∀
径流 ±浓度表现为 t|||年最高 o年际变化总体呈降低趋势k图 vl ∀林冠层对大气降水中的 ±有较强
的吸附作用k张胜利 oussyl ∀停止采伐后 o植被恢复无疑会使林冠层对降水中 ±的吸附作用增强 o故径流 ±
浓度呈逐年降低趋势 ∀
315 重金属元素 Χδ !Πβ !Μν
径流 ≤§!°¥浓度随年份变化有上升趋势 o±则呈降低趋势k图 vl ∀
汽车尾气排放 !机械部件及轮胎的磨损等交通污染是道路两侧土壤和植物重金属 ≤§!°¥的重要来源k康
玲芬等 oussy ~庄树宏等 ousss ~≥¨ ½ª¬± ετ αλqoussvl o但 °¥主要来源于汽车尾气k王成等 ousszl ∀
t !u支沟集水区形心距 uts国道近 o交通污染对其影响大 o故溪流水 ≤§浓度较流域出口径流高 ∀火地
沟流域形心距 uts国道较板桥沟远 o所以出口径流 ≤§浓度较后者低 ∀ ≤§浓度与集水区k流域l形心距 uts国
道远近的关系说明 o径流中 ≤§主要来源于交通污染 ∀uts国道车流量逐年增加 o因此 ≤§浓度年际变化呈上
升趋势 ∀
°¥浓度年际变化则无随 uts国道车流量逐年增大而上升的规律 ∀usss !usst年 o°¥浓度为低谷 o与我国
usss年 t月 t日起在全国范围内停止生产含铅汽油 !z月 t日起停止销售和使用含铅汽油有关 o因为汽油中
zs h的 °¥是以汽车尾气的形式排放k张德义 ot|||l ∀其后 o除 t支沟溪流水 °¥浓度 ussw年大幅度降低外 o
u支沟溪流水 !火地沟 !板桥沟流域出口径流 °¥浓度总体呈上升趋势 ∀停止使用含铅汽油后 o只有下述原因
可能导致径流 °¥浓度上升 }tl林区上空外源性 °¥浓度增加 ~ul森林生态系统吸附的 °¥活化 ~vl土壤及其母
质中含 °¥矿物溶解 ∀t|||年 o试验地 us °°以上降水 °¥平均浓度为 tx1v Λª#pt oussv年为 t1{w Λª#pt o
ussw年仅 s1wv Λª#pt o林区上空外源性 °¥浓度不增反降 ∀因此 o停止使用含铅汽油后 o径流 °¥浓度上升的
原因为土壤吸附 °¥的解吸或含 °¥矿物的溶解 ∀降雨 ³‹值降低时 o会促进土壤 °¥的释放 o还可能影响含铅
矿物的溶解k许中坚等 oussxl ∀ussv !ussw年 us °°以上降水 ³‹平均值分别为 z1vx和 y1wt oussw年最低仅
为 w1t| o降水有酸化倾向 o故径流 °¥浓度呈上升趋势 ∀
±主要来源于大气降水 o林冠层 !枯枝落叶层和森林土壤均对 ±有一定的吸附作用k张胜利等 ousszl ∀
停止采伐后 o植被逐渐恢复无疑会促进森林生态系统对 ±的吸附 o故径流 ±浓度年际变化呈降低趋势 ∀
w 结论与讨论
tl火地塘林区径流 ³‹值年际变化主要受当地汽车尾气污染影响 o总体呈降低趋势 ∀南水北调中线水
源地天然林基本分布于秦岭南坡中山地带 o仅数条公路穿越该地带 o汽车尾气影响面积十分有限 o但秦岭周
边河南 !陕西 !湖北襄樊酸雨明显增加k赵艳霞等 oussy ~王自发等 ousszl o重庆则是我国西南地区的酸雨中心
su 林 业 科 学 ww卷
地带k张勇 oussz ~洪正 ousst ~吴丹等 oussyl o尽管这些地区距离中线水源地林区较远 o但在一定气象条件
下 o污染物会发生远距离传输k ±¨½ ετ αλqoussw ~吴丹等 oussy ~洪正 ousstl ∀大气颗粒物中的碱性阳离子
能与气溶胶或雨水中的酸起中和作用k吴丹等 oussy ~冯砚青 ousswl o而秦岭林区湿润多雨 !植被良好 !大气颗
粒物浓度低k平均含量南方为 ut{ Λª#°pv o北方为 wuy Λª#°pvl o故外地输入的污染物有可能影响水源地林区
降水 ³‹值 ∀我国降水中主要阴离子成分为 ≥’upw 和 ‘’pv k丁国安等 ousswl o≥’upw 的运动可能加速土壤盐基
离子的淋失 o长期作用会酸化土壤k冯砚青 ousswl o并最终影响到径流 ∀根据上述情况 o预计南水北调中线水
源地天然林径流 ³‹值将呈降低趋势 o但近期不会对水质造成较大的不利影响 o这是因为试验地受当地汽车
尾气污染近距离影响时 o径流 ³‹值最低也为 z1t o符合国家5生活饮用水卫生标准6kŠ…xzw| p ussyly1x ∗ {1x
的要求 o但要保证水质的长期稳定优良 o则需重视秦岭周边地区大气污染的治理 ∀
ul火地塘林区径流 ‘’pv !‘‹nw !≤¤!ª!≤§!°¥浓度年际变化呈上升趋势 o其中 ‘’pv !≤¤!ª!≤§浓度上升
主要与当地汽车尾气排放等交通污染有关 o‘‹nw 浓度上升为径流 ³‹ 值降低引起 o径流 ‘’pv !‘‹nw !≤¤!ª!
≤§浓度年际变化图十分相似可相互佐证其影响因素 o但 °¥浓度上升则为降水 ³‹值降低使土壤吸附 °¥解
吸或影响含 °¥矿物的溶解所致 ∀根据5生活饮用水卫生标准6kŠ…xzw| ) ussyl o‘’pv !‘‹nw !≤§!°¥浓度均在
允许范围之内 o≤¤!ª浓度虽然对水的硬度有较大影响 o但总硬度远低于标准 wxs °ª#pt ∀南水北调中线水
源地天然林区 o汽车尾气污染十分有限 o但周边经济发展导致大气污染加重影响 o预计径流 ‘’pv !≤¤!ª浓
度会有一定上升 o但对水质产生的不利影响较小 ∀我国汽车保有量的显著增加使得 ‘’÷ 排放量持续增长
k王自发等 oussz ~张勇 oussz ~魏虹等 oussxl o秦岭周边地区也难以例外 ∀大气中 ‘’÷ 浓度升高必然导致雨水
‘’pv 浓度增大 o但周边汽车保有量大且密集区域均距水源地林区较远 o‘’÷ 经过长距离扩散传输后浓度降
低 o加之森林生态系统对降水输入的 ‘’pv 有净化作用k火地塘森林生态系统的净化量为 s1|zw °ª#ptlk张
胜利 ousszl o故秦岭周边 ‘’÷ 排放量持续增长对水源地林区径流 ‘’pv 浓度影响应当较小 ∀其次 o秦岭水源
区河流水化学类型为重碳酸盐类钙组 ´型水 o主要阳离子为 ≤¤un !ªun o主要离子总量本身较低 o仅为 tss ∗
uss °ª#ptk刘胤汉 ot|{vl o≤’u 远距离扩散后浓度会很快降低 o预计对水源地林区径流 ≤¤!ª浓度的影响微
小 ∀然而 o秦岭周边大气污染可能会导致水源地林区降水 ≤§浓度增加 !³‹值降低 o使径流 ≤§!°¥浓度上升 o
即便这种上升非常微小 o也应引起足够重视 o因为从生物学角度看 o≤§!°¥均为非必要 !无益的元素 o且毒性
很大 o在水中的理想浓度为零k美国环境保护局 ot|{tl ∀
vl火地塘林区径流 Ž!°’vpw !‘¤!± !±浓度年际变化呈降低趋势与森林植被逐渐恢复有关 ∀植被恢复
使林木吸收了更多的 Ž!°’vpw 和 ‘¤以满足生长需要 o同时对 ± !±的阻减作用不断增大 ∀中线工程水源地
天然林区属/天保0工程范围 o预计 Ž!°’vpw !‘¤!± !±浓度变化将呈降低趋势 ∀磷被确认是湖泊富营养化的
首要限制因素k≥«¬ª¤®¬ετ αλqoussz ~王霞等 oussy ~田永杰等 oussy ~魏立峰 oussyl o丹江口水库为大型蓄水型
水库 o宽阔的集水面积形成亚洲第一大人工湖 o现为中营养状态 o但磷浓度已达中营养化标准的上限k封光寅
等 oussxl o°’vpw 浓度呈降低趋势对于缓解丹江口水库水质富营养化威胁无疑是非常有益的 ∀
wl根据国家5生活饮用水卫生标准6kŠ…xzw| p ussyl o尽管森林植被逐渐恢复 o但火地塘林区径流水质将
逐年缓慢变差 ∀中线工程水源地天然林分布区受汽车尾气排放等交通污染的影响面积很小 o虽然周边地区
污染有明显增加趋势 o但距离较远 o加之森林生态系统具有净化 !稳定水质的作用 o预计其水质至少在近年将
基本保持稳定 ∀
参 考 文 献
程晓燕 o傅立中 o周中平 o等 qussv1 北京市轻型汽车尾气排放检测结果分析 q重庆环境科学 ouxkxl }xt p xy q
党坤良 o雷瑞德 o张硕新 o等 qt||y1 秦岭南坡锐齿栎林 !松栎混交林林地土壤特性研究 q西北林学院学报 ottk增刊l }tuz p tvt q
丁国安 o徐晓斌 o王淑凤 o等 qussw1 中国气象局酸雨网基本资料数据集及初步分析 q应用气象学报 otxk增刊l }{x p |w q
杜恒检 o陈华慧 o曹伯勋 qt|{z1 地貌学及第四际地质学 q北京 }地质出版社 q
冯瑞芳 o杨万勤 o张 健 qussy1 人工林经营与全球变化减缓 q生态学报 ouykttl }v{zs p v{zz q
冯砚青 qussw1 中国酸雨状况和自然成因综述及防治对策研究 q云南地理环境研究 otyktl }ux p u{ q
封光寅 o胡家庆 o陈学谦 o等 qussx1 南水北调中线水源区水质状况及防治对策 q中国水利 ok{l }w{ p xs q
高成德 o余新晓 qusss1 水源涵养林研究综述 q北京林业大学学报 ouukxl }z{ p {t q
tu 第 u期 张胜利 }南水北调中线水源林水质年际变化及趋势
黄 耀 qussy1 中国的温室气体排放 !减排措施与对策 q第四纪研究 ouykxl }zuu p zvu q
洪正 qusst1 山谷 !盆地酸雨形成的特点及分析 q水文地质工程地质 okvl }u{ p vs q
康玲芬 o李锋瑞 o张爱胜 o等 qussy1 交通污染对城市土壤和植物的影响 q环境科学 ouzkvl }xxy p xys q
雷瑞德 o党坤良 o尚廉斌 o等 qt||y1 秦岭南坡青 林 !青 p华山松 p红桦混交林林地土壤特性研究 q西北林学院学报 ottk增刊l }tut p tuy q
刘胤汉 qt|{v1 秦岭水文地理 q西安 }陕西人民出版社 q
美国环境保护局 qt|{t1 水质评价标准 q许宗仁 o译 q北京 }中国建筑工业出版社 q
施立新 o余新晓 o马钦彦 qusss1 国内外森林与水质研究综述 q生态学杂志 ot|kvl }xu p xy q
田永杰 o唐志坚 o李世斌 qussy1 我国湖泊富营养化的现状和治理对策 q环境科学与管理 ovtkxl }tt| p tut q
王大纯 o张人权 o史毅虹 o等 qt||x1 水文地质学基础 q北京 }地质出版社 q
王代长 o蒋 新 o卞永荣 o等 qussv1 酸沉降对生态环境的影响 q中国生态农业学报 ottktl }tsz p ts| q
王 成 o郄光发 o杨 颖 o等 qussz1 高速路林带对车辆尾气重金属污染的屏障作用 q林业科学 owvkvl }t p z q
王金文 qussu1 汽车尾气污染的因素及预防措施 q安徽建筑工业学院学报 }自然科学版 otskul }w{ p xt q
王 霞 o吕宪国 o白淑英 o等 qussy1 松花湖富营养化发生的阈值判定和概率分析 q生态学报 ouyktul }v|{| p v||z q
王彦辉 o金 o于彭涛 qussv1 我国与森林植被和水资源有关的环境问题及研究趋势 q林业科学研究 otykyl }zv| p zwz q
王云琦 o王玉杰 qussv1 森林溪流水质的研究进展 q水土保持研究 otskwl }uwu p uwy q
王自发 o高 超 o谢付莹 qussz1 中国酸雨模式研究回顾与所面临的挑战 q自然杂志 ou|kul }z{ p {u q
魏 虹 o王建力 o李建龙 qussx1 重庆缙云山降水 ³‹值和化学组成特征分析 q农业环境科学学报 ouwkul }vww p vw{ q
魏立峰 qussy1 浅谈水体富营养化的成因及其防治 q中国资源综合利用 ouwk{l }ux p uz q
吴 丹 o王式功 o尚可政 qussy1 中国酸雨研究综述 q干旱气象 okuwl }zs p zz q
小川滋 qt||y1 /森林和水0的研究现状及展望 q水土保持科技情报 oktl }yu p yx q
许中坚 o刘广深 qussx1 酸雨作用下红壤铅的释放特征与规律研究 q农业环境科学学报 ouwkyl }ts| p ttv q
杨玉盛 o郭剑芬 o陈光水 o等 qussv1 森林生态系统 ⁄’ 的来源 !特征及流动 q生态学报 ouvkvl }xwz p xxx q
张德义 qt|||1 减少汽车排放污染的对策 q石油化工技术经济 otxktl }t{ p uw q
张胜利 o李 靖 qussy1 天然林冠层的水质效应 q水土保持学报 ouskvl }xy p ys q
张胜利 o李光录 qussz1 秦岭火地塘森林生态系统不同层次的水质效应 q生态学报 ouzkxl }t{v{ p t{ww q
张 勇 qussz1 重庆市/十五0期间酸雨污染特征及成因分析 q西南大学学报 }自然科学版 ou|kwl }tyw p ty{ q
赵艳霞 o侯 青 o徐小斌 o等 qussy1 ussx年中国酸雨时空分布特征 q气候变化研究进展 oukxl }uwu p uwx q
庄树宏 o王克明 qusss1 城市大气重金属k°¥o≤§o≤∏o±l污染及其在植物中的积累 q烟台大学学报 }自然科学与工程版 otvktl }vt p vz q
 ±¨½ ƒ ≤ o≥ ¬¨³ ‹  qussw1 „¦¬§µ¤¬±¬± ∞∏µ²³¨ ¤±§·«¨ ˜±¬·¨§≥·¤·¨¶}¤± ∏³§¤·¨q∞±√¬µ²±° ±¨·¤¯ ≥¦¬¨±¦¨ i °²¯¬¦¼ozkwl }uxv p uyx q
≥ ½¨ª¬± ‘o’½¦¤± ‹ Žo⁄¨ °¬µŠ o ετ αλqussv1 ⁄¨ ·¨µ°¬±¤·¬²± ²©«¨¤√¼ °¨ ·¤¯ ¦²±¦¨±·µ¤·¬²±¶¬±¶·µ¨ ·¨§∏¶·¶¬±Œ¶·¤±¥∏¯ ∞2x «¬ª«º¤¼q∞±√¬µ²±° ±¨·¤¯ Œ±·¨µ±¤·¬²±¤¯ o
u|kzl }|z| p |{x q
≥«¬ª¤®¬ƒ o≥«¤µ³¯ ¼¨ „ o°µ²¦«±²º Œqussz1 •¤¬±©¤¯¯¬±·¨±¶¬·¼ ¤±§³«²¶³«²µ²∏¶¶²∏µ¦¨ ©¨©¨¦·¶²± ³«²¶³«²µ²∏¶·µ¤±¶³²µ·¬±¶∏µ©¤¦¨ µ∏±²©©©µ²° ¶²¬¯·µ¤¼¶q≥¦¬¨±¦¨
²©·«¨ ײ·¤¯ ∞±√¬µ²±°¨ ±·ovzvktl }vvw p vwv q
k责任编辑 于静娴l
uu 林 业 科 学 ww卷