水质水文学

水质水文学研究水文过程如何控制地表水和地下水的化学和物理质量，以及溶质和污染物在流域内的迁移。

Definition

水质水文学是研究受水文过程控制的淡水化学、物理和生物状况的学科，包括溶解和颗粒组分在流域内的来源、迁移和转化。

Scope

本主题涵盖水的自然化学、营养物质、沉积物和污染物的负荷与迁移，以及流径和储存如何影响整个流域的水质。它是以水文学为重点的水质研究；水生生态毒理学和处理工程不在此范畴内，其限定旨在将其与海洋学和水土科学等相关领域区分开来。

Core questions

• 水文过程如何控制天然水的化学性质？
• 营养物质、沉积物和污染物如何在流域内迁移？
• 流径和储存如何影响河流和地下水的水质？
• 淡水水质面临的主要威胁是什么？

Key concepts

• 主要离子化学
• 营养物质和沉积物负荷
• 点源和非点源污染
• 浓度-流量关系
• 流径和停留时间
• 富营养化和淡水威胁

Key theories

天然水的化学性质

天然水的组成反映了它们接触的岩石和土壤、风化作用、混合作用和停留时间；Hem的综合研究确立了主要离子化学的解释，这是水化学的基础。

流域溶质和污染物迁移

营养物质、沉积物和污染物的负荷通过径流和地下水流输送到水体中，其浓度随流量变化；这使得水文流径与观测到的水质相关联。

Mechanisms

水在流经流域时获得其质量：雨水溶解大气气体，入渗水与土壤和岩石反应获得溶解离子，径流夹带沉积物、营养物质和污染物。流径和停留时间决定了反应和混合的程度，因此河流或水井的水质反映了不同来源和路径的综合贡献，通常随流量系统性地变化。

Clinical relevance

水质水文学是饮用水源保护、营养物质和沉积物污染及富营养化管理、点源和非点源排放监管，以及淡水生态系统健康和人类水安全评估的基础。

History

自然水化学的解释，由Hem在美国地质调查局（USGS）的著作中编纂，奠定了水化学的基础；20世纪中叶以来对污染日益增长的关注，将该领域扩展到营养物质和污染物迁移、非点源污染，以及最近对淡水质量和生物多样性威胁的全球评估。

Key figures

• John D. Hem
• Charles J. Vorosmarty
• David R. Maidment

Seminal works

• hem1985
• maidment1993
• vorosmarty2010

Frequently asked questions

为什么水质会随河流流量变化？

不同的流量条件会激活不同的来源和路径：高流量可以冲刷沉积物和地表污染物，并稀释基流化学物质，而低流量则主要受地下水影响，因此许多组分的浓度会随流量系统性地变化。

什么是非点源污染？

非点源污染是指污染物从广阔区域弥散性地进入水体，例如农田冲刷下来的营养物质和农药，或城市地表的径流，而不是来自单一排放管道；其弥散性、水文驱动的性质使其比点源更难管理。