摘要
位于秦岭-大巴山地区汉江流域中段的丹江口水库是中国南水北调中线工程的水源地,2014年-2020年底累计调水约350亿m~3,为北京市提供了73%的城市用水。为了探索汉江丹江口水库上游天然水体中的化学元素浓度与组合特征,本文选择汉江上游区域作为主要研究区,同时选择邻近的秦岭北麓的渭河流域,以及华北地台的潮白河流域、白洋淀流域,塔里木地台的巩乃斯河流域和华南褶皱系的连江流域等作为对比区域。共采集了472个裂隙水、地下水和地表水水样,采用ICP-OES、ICP-MS等方法测定了水样的常量和微量元素浓度。结果表明:(1)所有研究区天然水水化学类型以Ca~(2+)-HCO_3~-型为主。其中汉江上游流域天然水的成分以Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-为主,其次为SO_4~(2-),Na~+、K~+和Cl~-,TDS值小于1000mg/L,均为淡水资源;渭河流域常量元素含量最高,位于华南褶皱系连江流域的天然水中各元素浓度均低于其它流域。(2)汉江上游流域硒(Se)和锶(Sr)资源丰富,有5.12%的样品符合Se型矿泉水的标准,38.6%的样品符合Sr型矿泉水的标准,11.16%的样品符合H_2Si O_3型矿泉水的标准。与国内外瓶装水、饮用水相比,汉江流域除了富Se和Sr,区域内Na含量较低,水样的健康指数很高,有害元素含量虽然较其他区域高,但在安全范围内,不会对人体健康产生影响。(3)汉江支流堵河流域水中离子浓度年际和年内差别较大,HCO_3~-、V、Ti、Na、SO_4~(2-)、TDS、U和Mo含量随降雨量变化而变化明显。混合有丹江口水库的北京饮用水中Se、Sr、Li、Zn等有益元素的含量比北京地下水多,南水北调工程使北京水中大部分元素浓度增加。(4)汉江上游流域水中元素含量主要受控于碳酸盐岩和硅酸盐岩地层的影响。常量元素主要来源于方解石的溶解,其次是白云石、钠长石、镁的硫化物等。(5)汉江上游流域不同地区微量元素含量和组合特征差异较大,主要与基底地层岩性和岩相有关。富Se富Zn水分布于寒武系黑色页岩区,该地区水体Na含量低,Se、Sr含量高。汉江上游流域水质优良,矿物质含量丰富,是一个具有潜在价值的天然Se型和Sr型矿泉水资源区。