氢氧稳定同位素对东平湖枯水期水环境的指示作用

为掌握东平湖枯水期水环境质量,采集氢氧稳定同位素样品分析了氢氧同位素分布、氘盈余(d值)和富营养化状况,揭示了枯水期蒸发作用和人为因素对湖泊水质的影响,结果表明:(1)单因子评价法反映出东平湖枯水期富营养化现象严重,水体中COD、TN和TP含量平均值分别为16.92mg/L、0.80mg/L和0.31mg/L,接近重富营养化;(2)枯水期δD和δ18 O呈现出从湖区的东南向西北逐渐增加的规律,而氘盈余值则表现出与δD和δ18 O比值相反的空间分布。湖水的氘盈余在-4.77‰～-12.48‰之间,d值严重偏负,说明水体的蒸发作用较强烈;(3)枯水期湖水的δ18 O、δD与COD、pH、EC、呈显著相关性,反映出蒸发分馏对COD等含量的影响;而水中TN、TP含量与δD和δ18 O比值无显著相关性,其含量的大小一定程度是受人为因素影响的。     

新乡市地下水化学特征及演化规律

以位于太行山前冲洪积、冲积平原的新乡市为研究对象,分雨、旱两季对地下水进行取样分析,综合运用描述性统计、离子比例系数和Piper三线图示法,研究了地下水化学的时空变异特征与演化规律。结果表明:季节变化对地下水化学空间变异性影响较小;风化溶滤、阳离子交换、人为因素和蒸发浓缩是控制研究区地下水质演变的主要水化学过程;地下水化学类型变化较为复杂,主要从HCO3-Ca.Mg型向SO4.Cl-Ca.Mg.Na型和HCO3.SO4-Na.Mg型演化。     

生活水源的稳定氢氧同位素和水化学特征 —— 以天津市为例

通过稳定氢氧同位素结合水化学的方法, 在 2017 年采集天津市主要区( 县) 自来水的基础上, 于 2019 年重点收集中心城区和西青区的直接供水和二次供水的自来水, 分析水样中的稳定氢氧同位素组分和主要阴阳离子质量 浓度。自来水中稳定氧同位素∮18 O 的范围为- 4.41 ‰~ - 10.06 ‰ , 氢同位素∮D 的范围为- 52. 4 ‰ ~ - 74. 4‰ 。 引江水为水源的自来水中的同位素位于全球大气降水线附近, 水库蓄存会导致水中同位素富集; 深层地下水为水源的稳定同位素贫化。天津市中心城区、西青、津南、北辰、武清和蓟州的自来水水化学类型为 Ca·Mg-HCO3 , 滨海新区和宝坻的水化学类型为 Na· Mg-SO4 , 宁河的水化学类型为 Na-HCO3。天津市自来水的主要阴阳离子质量浓度都符合国家饮用水标准, 二次供水对水化学组成无显著影响。引江水的自来水水质较地下水为水源的水质好; 滨海新区 由于水库蓄存, 自来水中 Na+ 和 SO4 2- 的离子质量浓度高; 宁河区的 Na+ 和蓟州区的 NO3- 质量浓度高。     

淮河流域大气降水氢氧稳定同位素变化规律及其气候意义

淮河流域位于我国南北气候过渡带,其复杂多变的降水过程及水汽来源是导致流域洪旱灾害易发、多发的重要因素。以全球降水同位素监测网络(Global Network of Isotope in Precipitation, GNIP)监测的多年降水氢氧稳定同位素数据为基础,探讨了淮河流域大气降水氢氧稳定同位素组成时空变化的驱动因素及其气候指示意义;通过分析氢氧稳定同位素组成(δ¹⁸O、δ²H、氘盈余)、大气降水线特征与流域气温、降水量的响应关系,解析流域不同季节大气降水水汽来源及气团移动路径。结果表明：(1)淮河流域大气降水氢氧稳定同位素组成能够指示南北气候过渡带特征;(2)同位素时空变化及异常低的大气降水线斜率、截距与局地降水环境关系不大,主要是由水汽来源差异及降水气团在移动过程中同位素分馏造成的。氘盈余示踪和HYSPLIT模型模拟结果进一步表明流域降水水汽来源及变化受季风活动的控制,冬季风和夏季风的交替进退使得淮河流域的降水氘盈余变化具有明显的“V”型特征。研究成果可为水资源调度管理、极端气候应对决策等提供科学依据。     

华北平原典型压采区地下水循环的氢氧同位素示踪

选取地下水压采效果显著的邯郸黑龙港平原作为研究对象,运用氢氧同位素技术示踪现状压采条件下水循环过程,确定地下水的补给来源。结果表明,研究区内地下水和地表水主要接受大气降水补给,且都受到蒸发作用的影响。地表水的平均蒸发比例约为40%,且地表水氢氧同位素组成季节变化显著,雨季较旱季明显富集。地下水受蒸发作用影响较小,平均蒸发比例约为24%,其氢氧同位素组成季节变化不明显。深层承压水同位素富集现象很可能与上层潜水的越流补给有关;古地下水的输入使得部分承压水同位素贫化。地下水与当地地表水水力联系密切,其中地下水对老漳河的补给比例约为30%;老沙河对下游地区地下水的补给比例约为20%。研究结果对华北平原地下水可持续管理具有重要意义。     

苏北灌南地下水补给源同位素地球化学分析

为了找到灌南地区汤沟酒厂水质明显优于其他水的原因,追溯优质地下水的来源,以便优化地下水利用,采用氢氧同位素分析和地球化学分析方法对灌南地区地下水进行研究,分析灌南地区河水、井水与降水的氢氧同位素关系和主要阴阳离子关系。结果表明:灌南地区深层承压水的氢氧同位素关系与潜水和地表水呈现明显差异,承压水中富含锶和偏硅酸,这也是潜水和地表水中所没有的。由此推断,汤沟酒厂酿酒所用的深层承压地下水应该来自于外源,隐伏火山玄武岩地下水的补给源区可能位于青藏高原东南与云贵高原一带。汤沟镇新生代隐伏火山玄武岩中可能存在外源水的导水通道,孔洞型火山玄武岩符合导水通道岩石特征。     

基于氢氧同位素的平原湖荡地表水与地下水转化研究

地表水与地下水间的相互转化以及量化地下水补给量是湖泊水循环研究的重要内容。本文采集了元荡湖区域湖水、地下水样品,测试了其氢氧稳定同位素组成和水化学组成,运用Piper三线图分析其水化学类型、通过钻孔实测的地下水埋深绘制元荡湖区域旱季(2022年12月)和雨季(2023年6月)的地下水水位等值线图,结合电导率(EC)和溶解性总固体(TDS)定性分析地表水-地下水之间的转化关系,利用同位素水量平衡方程、线性端元混合模型定量评价了湖水、地下水、河水和降水之间的转化量。结果表明,研究区湖水和地下水的水化学类型均为HCO₃^-·SO₄^2-·Ca²⁺·Na⁺·Mg²⁺,旱季和雨季湖水均受到地下水的补给,拟合得到的湖水旱季、雨季氢氧稳定同位素线性回归方程表明雨季斜率较小,蒸发更为强烈。湖水主要由河水、地下水和降水补给,其三者在旱季的补给比例分别为59%、26%和15%,在雨季的补给比例分别为23%、39%和38%。本文成果为元荡湖区域以及太湖流域的综合治理提供了科学依据。     

深州地区浅层地下水同位素组成及其指示意义

以国土资源部地下水科学深州基地80 m范围内的4眼综合试验井为研究对象,通过开展同位素分析,讨论了浅层地下水氢氧同位素及硼同位素组成,确定了咸水、微咸水的来源。研究表明:咸水、微咸水的氢氧同位素普遍偏负,其数值均未超出海相成因咸水δ~(18)O和δD的特征值,咸水δ~(11)B‰明显低于海水的δ~(11)B‰值并介于海水和陆相淡水的δ11B‰值之间,该数值表明了区域地下水的陆相成因;经计算两微咸水含水层咸水混入比例呈逐年增加的趋势,这与含水层TDS及Cl~-含量增加显示出的咸化呈现一致的情况,进一步证明了研究区微咸水出现了一定程度的咸化。     

稳定同位素方法在湖泊水量平衡研究中的应用

介绍了稳定同位素质量平衡方法,根据青海湖各水体的实测稳定同位素值和相关的水文气象资料,利用稳定同位素方法计算的青海湖多年平均蒸发量和地下水入湖水量分别为40.9亿、6.40亿m3,与实测值40.5亿、6.03亿m3相比十分接近,结果表明利用稳定同位素方法估算湖泊水量各收支项的方法是可行的。     

挠力河流域水体氢氧同位素与水化学特征

通过野外考察取样和室内试验分析,应用氢氧同位素和水化学方法分析了挠力河流域地表水和地下水氢氧同位素特征和地表水与地下水的相互作用关系。结果表明:降水是地表水和地下水的补给源;湿地地表水氢氧同位素最富集;沿松花江、七星河和挠力河流向,氢氧同位素有富集的趋势;多通道井的氢氧同位素数据表明,地表水和地下水水力联系较强;挠力河流域地表水的水化学类型主要为HCO_3-Ca-Na,深层地下水水化学类型主要为HCO_3-Ca,在人类活动的影响下,浅层地下水水化学类型主要由HCO_3-Na-Mg-Ca演化为HCO_3-Mg-Ca-Cl(SO_4)。采用端元法计算得知,松花江在江川农场和山河村受到浅层地下水的补给,地下水的补给比例分别为7.6%和31.2%。     

金沙江下游流域大气降水氢氧稳定同位素特征及水汽来源

金沙江下游流域地处干热河谷气候影响区,大气降水对该区域水文循环至关重要。分析了金沙江下游流域降水稳定同位素组成的季节变化特征及其影响因素,结合同位素示踪和HYSPLIT模型探讨了流域大气降水水汽来源。结果表明：金沙江下游流域降水δ²H和δ¹⁸O雨季偏负而旱季偏正,气温和降水量对同位素组成影响较大而高程效应不显著;流域大气降水线斜率和截距均低于全球和我国大气降水线,主要受到非平衡蒸发作用影响;流域大气降水水汽来源和昆明地区类似,雨季降水主要受到西南与南亚季风影响,旱季降水潜在来源为西风带或极地大陆气团。研究成果对金沙江下游区域水文循环具有重要指导意义。     

洛阳盆地地下水同位素特征分析

洛阳盆地是一个较大型断陷盆地,是一个完整的水文地质单元,地下水资源丰富,是当地主要的供水水源,地下水类型主要有松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、岩溶裂隙水,盆地区地热水资源比较丰富。根据洛阳盆地内稳定同位素和放射性同位素的测试结果,对盆地内地下水的补给来源和形成年龄进行了分析,结果表明:洛阳盆地岩溶地下水主要接受周边山地区基岩山区大气降水的入渗补给,其地下水形成年龄在几万年以内;盆地内松散岩类浅层孔隙地下水主要接受大气降水和地表水的补给,其形成年龄为几十年;盆地区地热水主要接受周边基岩山区地下水的径流补给,其形成年龄为几千年到几万年。     

新乡市小店工业园区浅层地下水质特征分析研究

文章在新乡市小店工业园区具有典型代表性的黄河冲积平原包气带岩性特征及浅层含水层水文地质特征和地下水补径排条件分析基础上,对浅层地下水化学特征和水质进行了评价,论述了了浅层地下水水质变差与地表水污染下渗之间的密切联系,提出了在类似地区应加强地表水污染治理的建议,以便为类似地域的工程建设与管理有所裨益。     

新乡市小店工业园区浅层地下水质特征分析研究

文章在新乡市小店工业园区具有典型代表性的黄河冲积平原包气带岩性特征及浅层含水层水文地质特征和地下水补径排条件分析基础上,对浅层地下水化学特征和水质进行了评价,论述了了浅层地下水水质变差与地表水污染下渗之间的密切联系,提出了在类似地区应加强地表水污染治理的建议,以便为类似地域的工程建设与管理有所裨益。     

微机地下水同位素示踪仪在水利工程中的应用

山东省水利科学研究院最新研制的微机地下水同位素示踪仪的主要特点是流向测量误差小，具备各种自动测量功能，结构新颖，操作简便等。该示踪仪可在单孔中进行地下水流速、流向和不同含水层相互之间的水力联系的测试。为莱州市金矿尾矿库渗漏、矿坑排水、海水入侵、水资源勘测研究提供了可靠数据。对深基坑高喷帷幕防渗效果及黄河侧渗的同位素示踪检测，取得了良好的成果。     

新疆鄯善县水环境氢氧同位素特征及其指示作用

根据鄯善县氢氧稳定同位素资料及氘盈余（d）值,分析了地表与地下水体的δD、δ18O和d值的分布规律,并得到地下水的主要补给来源及其与地表水的相互作用关系;地下水的δD在-87.88‰～-65.97‰间,δ18O在-9.4‰～-12.37‰间;地表水的δ18O在-10.08‰～-13.63‰间,d在14.12‰～32.19‰间。结果表明：鄯善县地下水和地表水同源于大气降水,且经历了较强的蒸发作用;地下水与地表水之间的水力联系较弱,深层地下水主要接受河水在洪积扇区的入渗补给,浅层地下水主要接受河流引水灌溉入渗;不同深度地下水之间的水力联系较为密切,为统一的地下水系统。     

金华北山洞穴滴水氢氧稳定同位素的特征及气候意义

为揭示洞穴滴水氢氧同位素特征及气候意义,对金华北山双龙洞和二仙洞的大气降水、洞穴滴水、岩石裂隙水、地下河水、洞外泉水进行了7⁹个月的连续监测和分析。结果表明:1地表水的氧同位素变化幅度大于洞穴水,说明其对外界环境的响应比洞穴水更敏感。2洞穴滴水的氢氧同位素值并没有与大气降水线完全吻合,大部分投影在雨水线下,这反映了地表的蒸发作用以及包气带含水层对滴水存在着显著的调蓄作用。3滴水的δ18OV-SMOW具有干湿季变化特征,旱季偏正,雨季偏负,但滴水δ18OV-SMOW值滞后29个月的连续监测和分析。结果表明:1地表水的氧同位素变化幅度大于洞穴水,说明其对外界环境的响应比洞穴水更敏感。2洞穴滴水的氢氧同位素值并没有与大气降水线完全吻合,大部分投影在雨水线下,这反映了地表的蒸发作用以及包气带含水层对滴水存在着显著的调蓄作用。3滴水的δ18OV-SMOW具有干湿季变化特征,旱季偏正,雨季偏负,但滴水δ18OV-SMOW值滞后2³个月。本研究结果可为重建金衢盆地的古环境提供依据。     

三工河流域氢氧同位素特征及其水循环意义

以新疆三工河流域为研究对象,通过对地表水、浅层地下水及深层地下水采样,分析δD、δ~(18)O及氘过量参数d的分布规律,得到地表水及地下水之间的转换关系。结果表明:山区降水是研究区内水体的主要补给源;降水向地表水转化过程中,受蒸发作用影响较弱;地表水在出山口入渗补给地下水过程中,经历了较强的蒸发作用,地表水入渗地下后,一部分转入深层地下水,一部分转入浅层地下水,地表水对地下水的补给贡献量所占的比例为78.0%;深层地下水与浅层地下水水力联系较密切,在平原区深层地下水逐渐向浅层地下水运移排泄;浅层地下水主要受地表水、灌溉水补给,少量受大气降水补给,受蒸发作用影响强烈。     

三峡库区典型支流氢氧同位素时空分布特征研究

定量分析三峡水库支流库湾中水体组成,研究支流库湾水循环过程,有助于分析支流库湾的环境问题。对三峡水库内的草堂河及其毗邻干流进行了连续1 a的观测,分析了水体中氢氧同位素特征,阐述了在干支流相互作用下,三峡水库支流库湾的水团来源及其组成,探讨了三峡水库蓄水后支流库湾水循环的变化。研究表明:长江干流和支流库湾中δD/δ~(18)O与区域降水线十分接近,表明其水团主要来源为大气降水;同时长江和支流库湾中的氘盈余与建库前有明显不同,说明三峡水库蓄水之后长江干流和支流库湾水体组分发生了一定改变;支流库湾中水体混合比存在明显的时空变化,长江干流水团占的比例为76. 9%~99%。     

稳定碳同位素技术在岩溶碳循环中的应用

随着分析技术的进步,稳定碳同位素技术在全球碳循环研究中越来越受到重视。通过对δ13C的变化的监测并结合同位素分馏等基本概念,可以有效地区分CO2的源与汇。重点综述了稳定碳同位素在判断驱动岩溶作用的CO2来源的应用,以及在揭示岩溶碳循环方式及影响因子的应用。