宜春鼻田和温汤地热水氢氧同位素特征研究

采集了鼻田和温汤地热水以及袁河水,分别测试了其氢氧同位素组成、酸碱度(pH)、电导率(EC)、溶解性总固体(TDS)和HCO₃^-浓度。结果表明,地热水TDS较小,呈弱碱性,导电率较小。地热水的δD值和δ¹⁸O值的变化范围分别为(-45.95‰～36.93‰)和(-7.54‰～4.36‰),比河水的δD值(-34.11‰～31.04‰)和δ¹⁸O值(-5.91‰～5.32‰)变化范围大。地热水的氢氧同位素分布与宜春地区大气降水线较一致。表明地热水的补给来源为大气降水,补给高程范围在370 m-761 m。结合该区水文地质条件,明确了地热的形成机理,即：地热水源自大气降水,是通过入渗进行补给,并沿断裂深部循环加温后所形成。地下热水在上升过程中,受花岗岩围岩具有阻水性的影响,其沿裂隙带上升并与浅部风化裂隙水混合后扩散。     

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。     

太行山两侧地区大气降水氢氧同位素特征研究

基于石家庄、太原两地区1986-1988年间大气降水氢氧同位素和气象资料,分析了两地区大气降水稳定同位素的变化特征,结果表明:①两地区大气降水δD和δ18O都表现出明显的“夏高冬低”的季风气候降水特征;②两地区大气降水线方程的斜率和截距都比中国降水线方程的小;③两地区氘盈余值d相对很小,但整体都表现出“冬高夏低”的季节变化特点;④石家庄地区大气降水δ18O与温度间呈较明显的正相关性、与降雨量呈微弱的正相关关系,太原地区大气降水δ18O与温度间正相关性较弱、与降雨量负相关性较明显.     

欧洲地中海气候区大气降水同位素组成分析

基于国际原子能机构和世界气象组织在全球范围内降水中同位素观测计划提供的2000~2010年地区数据,分析研究区数年内稳定同位素与季节、降水、纬度等因素的变化规律。结果表明:在降水量和温度的影响下,降水中的同位素表现为温度与δ~(18)O和δD值呈正相关,δ~(18)O和δD均在夏季明显偏重,冬季偏轻,δ~(18)O、δD与降水量分别呈现出夏季负相关,冬季正相关。随着纬度和海拔的增加,δ~(18)O和δD逐渐变轻。研究区大气降水线方程表明:该地区在降水下落过程中水汽经历了以动力分馏作用为主的二次蒸发,致使重同位素在雨水中富集。氘盈余值低于全球平均值,该地区的水汽来源区气候条件相对湿润。     

基于水化学和环境同位素的准格尔煤田地下水循环特征

为揭示准格尔煤田地区地下水循环特征,运用水化学技术、水汽轨迹模型和环境同位素等方法分析不同水体水化学特征、环境同位素特征、大气降水主要来源、地表水及地下水转化关系。结果表明:地表水矿化度低,呈弱碱-偏碱性,水化学类型以HCO_3·SO_4·Cl-Ca型水为主;地下水整体矿化度低,偏弱碱性,主要以HCO_3-Na·Ca型、Cl-Na型、HCO_3-Ca·Mg型、HCO_3·Cl-Na型水为主;黄河水δ(D)平均值为-79.6‰、δ(~(18)O)平均值为-10.47‰,第四系地下水δ(D)平均值为-66.25‰、δ(~(18)O)平均值为-9.1‰,白垩系地下水δ(D)值为-70.6‰、δ(~(18)O)值为-9.3‰,石炭-二叠系地下水δ(D)平均值为-77.07‰、δ(~(18)O)平均值为-9.9‰,寒武-奥陶系地下水δ(D)平均值为-75.73‰、δ(~(18)O)平均值为-10.06‰;大气降水受极地气团和季风影响,主要来源为西风带水汽、地表水和地下水水汽蒸发再循环;断层带、褶皱轴部裂隙带为不同含水层间主要导水通道,大气降水和黄河为地下水主要补给来源;高承压水头寒武-奥陶系岩溶裂隙水越流补给第四系松散孔隙水和砂岩裂隙水,第四系松散孔隙水通过地层间不整合接触面裂隙发育带向下补给石炭-二叠系砂岩裂隙水,黄河水对寒武-奥陶系地下水的补给比例受地质构造发育的影响较大。     

黑河上游葫芦沟流域不同水体稳定同位素特征

以祁连山区黑河上游葫芦沟流域为研究区,确定了流域各水体的稳定同位素特征并分析了各水体间的水力联系。在此基础上,通过端元混合分析模型(EMMA)定量化了冻土活动层的水分来源。研究得出:葫芦沟流域大气降水线(LMWL)方程为δD=8.65δ~(18)O+22.82;河水蒸发线方程(LEL)为δD=5.92δ~(18)O+2.56,斜率与截距均比全球大气降水线(GMWL)与LMWL的小,表明河水经历了强烈的蒸发作用,且河水的δ~(18)O值从下游流域出口至上游源区逐渐降低,呈现明显的海拔效应(-0.46‰/100 m)。浅层地下水的蒸发线(LEL-S)的表达式为δD=7.69δ~(18)O+8.24,主要补给来源是降水,并排泄进河水;深层地下水的蒸发线(LEL-D)表达式为δD=6.09δ~(18)O+3.24,主要来源于古老水补给,也会接收现代水的补给。冻土活动层水分主要来源于降水(占比77.26%),其次来源于活动层季节性冰(占比22.74%)。     

乌梁素海及其周边地区水源补给关系同位素研究

野外采集乌梁素海及其周边区域的水样和土壤样品,测定样品的δD、δ18 O和ρ（TDS）,并以采自南京燕子矶的黄土为样本进行室内降水入渗试验,测试每个土壤样品的含水率和ρ（TDS）。根据试验结果,对乌梁素海以北的色尔腾山地区的降水入渗情况进行分析,对乌梁素海湖水补给来源进行同位素分析,对乌梁素海湖泊周围地下水进行TDS分析。结果表明,乌梁素海以北的色尔腾山地区的大气降水在入渗的过程中大量蒸发,无法有效入渗补给地下水,降水并不是当地地下水的主要补给源,而比当地降水中的氘氧同位素值更负的稳定外部补给源是当地地下水的主要补给源;泉水、井水的δD和δ18 O值比当地降水明显贫化,也表明大气降水并非是地下水的补给源;地下水是乌梁素海的主要补给源,河套灌区排水渠中的水的主要来源是深循环地下水,狼山—日喀则隐伏断裂带中可能存在渗漏通道,西藏内流区的渗漏水通过该通道补给到了内蒙古高原。     

鄱阳湖流域河水、湖水及地下水同位素特征分析

利用鄱阳湖流域同位素按月份呈周期性变化的特征,将氘氧同位素关系作为示踪剂,研究降水入渗及地下水、河水与湖水之间的转化关系。结果表明:4月中旬湖水、河水、井水的δD、δ18O的均值分别为(-2.32%,-0.42%)、(-2.86%,-0.48%)和(-3.18%,-0.55%),δ18O~δD关系点都落在全球雨水线GMWL上;湖水最为富集,湖水的补给除河水之外,湖区及周边的降水也占一定比例。7月下旬湖水、河水与井水的δD、δ18O值明显比4月中旬的值贫化,与降水同位素变化趋势相一致,经历干旱高温天气后,湖水、河水与井水的δ18O~δD关系点落在蒸发线(EL2)上。同位素数据表明,井水与河水之间的转化性强,大量降水入渗地下成为潜水,通过地下径流补给河流,降水转化为河水的周期大约经历了1个月。3—6月为雨季,鄱阳湖对长江水的补给较大,影响到长江水中的同位素。     

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。     

武汉市大气降水δD和δ~(18)O变化特征及水汽来源

为了确定长江流域中游大气降水特征和水汽来源,以全球大气降水观测网(GNIP)武汉站点多年大气降水稳定同位素数据为基础,探讨了长江中游武汉地区大气降水稳定同位素随季节变化特征。通过建立当地大气降水方程,结合气象因素和降水氘盈余变化,揭示了武汉地区不同季节大气降水水汽来源。结果表明:大气降水在降落地面之前经历了非平衡分馏过程,且平衡程度接近于东部季风沿海地区;大气降水稳定同位素表现出明显的季节性特征,且冬季和夏季降水δD和δ~(18)O值与雨量之间负相关,表现出明显的"雨量效应";大气降水水汽来源主要受季风活动的控制,冬季水汽主要来自北方大陆冷湿气流,而春季降水表现出局地蒸发来源,夏季和秋季降水来源受西南季风和东南季风的双重影响。     

贵州纳朵洞滴水氢氧同位素变化特征及气候意义

通过对贵州关岭纳朵洞洞内滴水和池水及洞顶上方土壤渗透水、表层岩溶泉点和大气降水的水文水化学特征及氢氧同位素2个水文年的动态观测,结合当地气象数据,分析了纳朵洞洞穴滴水δ~(18)O和δD变化特征及其对地表气候变化的响应。结果表明:1纳朵洞4处滴水点的δ~(18)O和δD均分布在靠近当地大气降水线的右下方,说明滴水的δ~(18)O和δD体现了当地大气降水δ~(18)O和δD的平均水平;2纳朵洞大气降水和土壤渗透水中δ~(18)O和δD存在明显的季节变化,冬春偏重,夏秋偏轻;3纳朵洞滴水、池水和表层岩溶泉的δ~(18)O和δD季节变化不明显,但变化趋势趋于一致,记录了年际降水量的变化,反映了研究区的旱涝情况。研究结果可为利用洞穴石笋研究古气候特征提供依据。     

高寒干旱区降水氢氧稳定同位素组成及其水汽来源：以昆仑山北坡格尔木河流域为例

降水来源是高寒干旱区水文循环研究中的重要内容。本研究以格尔木河流域山区段纳赤台水文站为研究点,收集2019年6—10月的51个降水事件样品,开展了降水氢氧(H-O)稳定同位素组成及其水汽来源研究。结果表明:(1)降水δ~(18)O与δ~2H值变化显著,气温是其变化的主控因素;(2)降水经历了多次蒸发-凝结过程,其同位素值大多落在全球降水线上方;(3)山区降水线方程为δ~2H=7.4×δ~(18)O+13.2,可视为流域降水线方程,为流域水循环研究提供可靠的参考。氘盈余分析揭示了西风环流及局地水汽循环是流域山区降水的主要贡献者。HYSPLIT模拟进一步表明流域山区高空水汽由西风环流携带而来而低空水汽还与内陆水体蒸发有关。该成果有助于深入理解高寒山区水汽循环理论,可为当地水资源管理决策提供科学依据。     

怒江源区那曲干流河水稳定同位素沿程变化特征

为了识别那曲流域的水循环过程,基于2016年8月,2017年1月、7月、8月、12月那曲流域采集的河水和湖水样品δ_D和δ_(18O)的测试结果,运用最小二乘法得到那曲流域夏季和冬季地表水线(surface water line,SWL)(夏季:δ_D=6.29δ_(18O)-18.01,冬季:δ_D=5.39δ_(18O)-33.54),分析了研究区河水和湖水稳定同位素时空分布特征。结果表明,河水中氢氧稳定同位素的变化具有显著的季节性差异,这可能是由河水的水源补给和蒸发作用引起的。错那湖湖水中,δ_(18O)值最大,其平均值为-9.28‰,受到不同程度蒸发分馏作用的影响,导致湖水富集重同位素。湖水对于河水中同位素和过量氘的分布具有重要的调节作用。干流河水中δ_(18O)平均值为-12.70‰,支流河水中δ_(18O)平均值为-14.88‰。以错那湖为分界点,干流河水中δ_(18O)值呈现为先增大后减小的变化趋势;过量氘(D-excess)值则呈现为先减小后增大的变化趋势。     

武汉市大气降水的氢氧同位素变化特征

为了解武汉市降水同位素组成,收集武汉市2011—2013年大气降水中氢氧稳定同位素,并结合气象资料和国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,简称IAEA)提供的1986—1998年的数据资料,建立了武汉市地区大气降水线方程,分析了武汉地区大气降水中稳定同位素的变化特征。结果表明:武汉市地区降水线为δD=8.29 δ¹⁸O+7.44,与中国大气降水线相接近;降水中氢氧同位素组成季节变化明显,春季降水中δ¹⁸O值最大,而夏季最小;武汉市降水中δ¹⁸O值呈现上升趋势,降水中δ¹⁸O与气温和降水量均呈现负相关关系,且在时间上是多变的。水汽源是控制武汉市大气降水中氢氧同位素组成的重要因素。     

氢氧稳定同位素在新乡市地下水研究中的应用

根据地表水、地下水样品的氢氧稳定同位素测试结果,对新乡市地下水补给来源进行了分析研究。结果表明:大气降水是该区地下水的主要补给来源。太行山区是山前洪积斜地地下水的主要补给区;中部交接洼地地下水受共产主义渠的渗漏补给,二者同位素值含量接近;受黄河灌溉回归水的影响,南部冲积平原地下水氢氧同位素含量与黄河水的接近,是大气降水和黄河水的混合水体。     

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。     

基于同位素技术的金衢盆地水循环研究

为查明金衢盆地各水体同位素特征,弄清各水体之间的相互关系,采集了研究区降水样品、具有代表性的地表水和地下水样品,通过对大降水中氘(D)、氧(~(18)O)同位素的分析,建立了当地大气降水线,结合地表水及各类地下水稳定同位素特征,对金衢盆地水循环模式进行了分析。通过对氚(T)及~(14)C同位素的分析对地下水的更新能力进行了评价。结果表明:金衢盆地降水线斜率及截距大于全球大气降水线的;地表水、松散层孔隙潜水及红层孔隙裂隙水主要接受大气降水补给;红层孔隙裂隙水接受松散层孔隙潜水的越流补给;环境同位素富集特征表明,地下水自盆地南北两侧向盆地中心流动;松散层孔隙潜水更新能力比红层孔隙裂隙水的强。     

灵宝盆地地下热水同位素特征分析

灵宝盆地热储分为层状热储和带状热储两种类型,层状热储又分为温水储层和温热水储层两个热储层。对灵宝盆地地下水的同位素进行了测试,结合大气降水线方程,对地下热水的补给来源和形成年龄进行了分析。结果表明:灵宝盆地地热水的成因为大气降水;地热水的补给来源为南部山区,补给区平均高程为577.82 m;地热水的年龄均在万年以上;地热水各热储层之间无明显的水力联系。     

中亚高山区云下与地表降水氢氧稳定同位素时空分布特征及其水汽来源分析

基于中亚高山区7个站点的降水稳定同位素观测数据,利用Stewart雨滴蒸发模型及HYSPLIT模型,分析了云下与地表降水稳定同位素的时空分布特征及其与气象因子、地理环境和水汽来源之间的关系。结果表明:研究区地表与云下降水的δ²H和δ¹⁸O均表现出明显的季节波动,春夏富集,秋冬贫化；氘盈余则呈现相反的季节变化趋势;云下大气降水线斜率和截距均大于地表大气降水线,说明地表大气降水线受蒸发影响更显著；云下与地表降水的δ²H、δ¹⁸O和高程呈显著的负相关关系,而地表氘盈余呈现反高程效应；云下与地表降水δ¹⁸O与温度呈正相关关系,氘盈余与温度呈负相关关系,而降水量效应在云下与地表降水中均不显著；水汽输送轨迹显示,夏半年水汽主要源自西伯利亚大陆气团及局地再蒸发水汽,冬半年水汽主要源自西风带输送的北大西洋水汽,且在西风控制下的氘盈余值显著偏高。     

新疆玛纳斯河流域平原区水资源组成和水循环

本文在分析新疆玛纳斯河流域平原区地表水、地下水同位素组分D、18O、T和14C特征的基础上，运用同位素混合模型进行了水资源组成和水循环研究。研究表明，在δD～δ18O图、T～δ18O图和14C～T图上，从上游至下游，地表水、浅层水和深层水的同位素分布具有明显的规律性，并在14C～T图上，可明显识别出古水，其14C介于0～40pMC之间，T值介于0～25TU之间。水资源主要来源于南部山区大气降水补给，上游是地下水的主要补给区。上游地表水有80.3％来自于山区大气降水，上游浅层水有83.5％来源于上游地表水。之后，浅层地下水在冲洪积扇前缘受阻溢出地表转化成地表水。再往下游，地表水、浅层水和深层水之间发生多次复杂的相互转化，最终耗于人工开采和蒸发。