水文学论文
贵州草海湿地生态系统属典型的喀斯特高原湿地生态系统。该湿地流域汇水区面积为 98.5km2,草海区域地层岩性以石炭系碳酸盐岩为主。湿地外围喀斯特地形分布广泛，地下水沿盆地边缘及低洼地带流出地表。 湿地内部水生植物群落分异明显，浅水区以挺水植物为主，主要有茭白（Zizania caduciflora）、水葱（Scirpus validus Vahl）等；深水区以沉水植物为主，主要有眼子菜（Potamogeton franchetii）和狐尾藻（Myriophyllum verticillatum）等。研究表明这些沉水植物具有利用水体中 HCO3-进行光合作用的能力，因此研究该流域水化学组成的变化，有助于加深对岩溶作用生物地球化学过程的认识。
2014 年 9 月笔者对草海及周边地表水和地下水进行了系统的样品采集。在湿地水面以 0.5km2公里网格进行布点，每个采样点按照上、中、水-沉积物界面三层进行采集。共采集 49 个样点，144 个湿地水样品，同时也采集了 4 条流入草海河流，和 14 个泉点样品。流域水化学特征如下：
（1）湿地水水质参数变化特征： 湿地水 pH 值、DO、EC、Eh 四类水质参数变化范围较大，表层水pH 6.72~9.72、DO 0.03~13.9 mg/L、EC 165.5~531. 0 μs/cm、Eh -230.7~+244.6 mv;中层水 pH 6.75~9.62、DO 0~12.96 mg/L、EC 165.7~527 μs/cm、Eh -243.3~+204.5 mv;界面水 pH 6.75~9.55、DO 0~9.67 mg/L、EC 167.2~562 μs/cm、Eh -272.5~+265.5 mv.该特征在区域上明显不同，东侧区域 pH 值呈弱酸性，DO 含量低、EC 值较高、Eh 总体为负值，显示为还原环境；西侧区域则呈相反趋势，pH 值偏碱性，DO 含量高、EC 值较底、Eh 总体为正值，显示为氧化环境。初步分析认为，由于西侧以沉水植物为主，该区域水质参数变化可能与白天沉水植物和藻类光合作用有关；而草海东侧以挺水植物分布为主，加之靠近威宁县城，城市生活污水大量排放，野外样品采集时，水体恶臭明显，该区域水质参数变化可能与挺水植物根系呼吸作用、水体和沉积物中微生物反硝化和硫酸盐还原反应有关。
（2）湿地水水化学变化特征：湿地水中阳离子的总物质量浓度变化范围为 0.97~3.09mol/L.Ca2+、Mg2+总和占总阳离子物质量浓度的 79% ~ 43%;K+、Na+总和占总阳离子物质量浓度的 20% ~56%.阴离子的总物质量浓度变化范围为 1.24 ~ 4.93mol/L,以 HCO3-和 SO42-为主，二者之和占总阴离子物质量浓度的 68% ~ 95%.湿地水 Na/Cl、K/Cl 摩尔比平均值分别为 3.48 和 1.03,高于海洋气溶胶中 Na/Cl、K/Cl 摩尔比值。这显示海盐对湿地水化学的组成影响较小，而 Gibbs 图（TDS vs. Na+/（Na++Ca2+））显示，流域岩石风化控制草海湿地水化学组成。此外，湿地水中 Ca2+、HCO3-浓度变化范围较大，分别为 10.8~71.6 mg/L和 40.5 ~ 239.1 mg/L.在东侧区域二者浓度较高，而西侧浓度较低。热力学参数计算结果显示，草海西侧水体方解石饱和度指数大于 0,说明钙离子形成碳酸钙沉淀从水中分离，此外西侧沉水植物光合作用利用HCO3-作为无机碳源合成有机碳，从而使得水体中钙离子和碳酸氢根浓度较低；而东侧整体成还原环境，方解石饱和度指数小于 0,加之微生物等呼吸作用释放 CO2溶解于水中使得该区域水体 HCO3-浓度较高。
（3）河水、泉水水化学及流域化学风化特征：河水 pH 变化范围为 7.70 ~ 8.08,EC 变化范围为 267 ~696 μs/cm;泉水 pH 变化范围为 6.90 ~ 7.66,EC 变化范围为 353 ~ 903 μs/cm.泉水和河水阳离子的总物质量浓度变化范围为 1.54 ~ 4.73mol/L,以 Ca2+和 Mg2+为主，平均分别占总阳离子物质量浓度的 80%和 12%;阴离子的总物质量浓度变化范围为 2.36 ~ 8.08mol/L,以 HCO3-和 SO42-为主，平均分别占总阴离子物质量浓度的 73%和 16%.Piper 图显示，河水和泉水水化学类型以 Ca2+-HCO3-为主，个别泉点为 Ca2+-SO42-.HCO3-/Na vs. Ca/Na 图、Ca/Na vs. Mg/Na 图和 Mg/Ca vs. Na/Ca 图表明，碳酸盐岩风化控制该流域河水和泉水水化学组成。