室外水体蒸发氢氧同位素日变化特征
为研究室外水体蒸发氢氧同位素变化特征，连续12个小时采集四川大学听荷池的水样，获得了水体蒸发氢氧稳定同位素与温度的关系。实验结果表明，水体蒸发实验中，温度越高，蒸发速度越快，在同样的蒸发时间内水体重同位素富集程度越大；室外水体自由蒸发实验中得出的蒸发线方程斜率较大地偏离了当地降水线，表明实验期间水体蒸发分馏作用较明显。该研究为进一步揭示水体蒸发分馏规律提供了可靠的实验依据。
标签：水体蒸发；氢氧同位素；日变化；实验研究
1 实验区概况
取样点位于成都市武侯区四川大学听荷池，北纬30°38’3.64〃，东经104°05’12.38〃，海拔大约为490m，池面积为1.2hm2，降水是听荷池水量的主要来源。成都市属于中亚热带湿润季风气候区，常年最多风向是静风，冬湿冷、春早、无霜期较长，四季分明，热量丰富，年平均气温16°C，最高气温38.6°C，最低气温-5.9°C，无霜期为287d，初霜期出现的时候大约为11月底，终霜期一般在2月，冬季的平均气温大概为5°C，平均气温比同纬度的长江中下游地区高1～2°C。冬春雨少，夏秋多雨，雨量充沛，多年平均降雨量约为900～1300mm，多集中在7～9月份。光、热、水基本同季，气候资源的组合合理，很有利于生物繁衍。风速小，风速为1～1.5m/s，晴天少，日照率在24～32%之间，年平均日照时数为1042～1412小时。
2 样品收集与分析
2.1 样品收集
2016年12月4日，在听荷池采集水样，气象数据为当时现场测量记录。
取样品之前，需要把塑料瓶放入7N的HNO3浸泡一整天，然后用超纯水清洗多次，接着放入烘箱将塑料瓶的水烘干，为了保证取样工具的洁净与干燥，以免污染样品。采取样品时，尽量将水样装满瓶子，这是因为考虑到液态水分子之间存在着范德华力，它会使水分子的运动速度远远小于气态情形，这样可以降低蒸发时的分馏作用。
取样采集：2016年12月4日，8：00至20：00，每个小时分别在听荷池东南西北角采集水样，每次取样的地点以及取样的深度基本上都没有变化。每次将取好的水样装入50ml的塑料瓶中，现场记录日期和温度等，用封口膜将瓶口封住，以免造成分馏。最后把装好的样品带回实验室进行分析。
2.2 样品处理及分析
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 03 第三章(氢氧同位素) Theory, Technique and Application of Environmental Isotopes第三章氢氧稳定同位素Theory, Technique and Application of Environmental Isotopes 1/ 49
轻元素稳定同位素的基本特点1.原子量低，一般小于36。 2.同位素相对质量差大。 3.形成共价键，键性与同位素分馏有很大关系。 4.化学价可变，在化合价变化过程中会发生大的同位素分馏 5.小丰度同位素的相对丰度为千分之几到百分之几，便于精确测定。 研究稳定同位素的组成特征、变化机理、分馏原理并应用它们作为地球化学示踪剂研究各种地质过程Theory, Technique and Application of Environmental Isotopes
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ Outline1.氢氧同位素概述 2.天然水的氢氧同位素组成及分布特征3.氢氧稳定同位素的应用Theory, Technique and Application of Environmental Isotopes 3/ 49
徐州地区近37年雷暴日变化特征浅析 摘要:本文使用了徐州地区徐州、丰县、沛县、邳州、睢宁、新沂6个气象观测站1971-2007年37年长序列的雷暴日观测资料,通过EOF分析,发现徐州地区平均年雷暴日为25d;最多雷暴年和少雷暴年差异大,最多雷暴年的雷暴日数大约是最少雷暴年雷暴日数的3.5倍;平均年雷暴日数呈现缓慢下降趋势至80年代末,90年代后出现缓慢上升趋势,1974年达到最大值43d,1989年达最小值14d;由北向南,年雷暴日呈增大趋势,有西向东,年雷暴日也呈增大趋势。 关键词:雷暴日变化特征分析 1 引言 雷暴是一种局地的高影响灾害性天气,它常伴有暴雨、大风、冰雹,甚至龙卷风等恶劣天气,造成人畜伤亡、建筑物破坏、酿成森林火灾,或者电力、通信设施毁坏,严重威胁人民生命财产安全。雷暴和其它灾害天气相比,具有时间上的瞬时性、季节性和频繁性,空间上的广泛性、分散性和局地性等特点,这就增大了准确预报雷暴发生的时间和落区的难度。 我国是雷暴多发国之一,江苏地区雷暴天气在我国属于中等偏多[1]。传统的雷暴观测资料是雷暴日,雷暴日仅由本站观测员是否听到雷声为准(受人的监听范围限制,一般半径为8——12km),在测站稠密区域,容易出现多站重复记录;在测站稀疏区域,雷暴日参数实际上只能用于各分隔区域,不能表示连续区域,但作为描述雷电的唯一长期记录,它仍有一定的参考价值。国内有许多学者利用雷暴日资料研究雷电的时空分布特征以及雷电的气候特征。徐桂玉等[2]根据我国南方62个气象观测站1971—1995年月雷暴日数资料,研究了雷暴的气候特征,包括空间分布类型、季节变化特征和年际变化规律;段炼等[3]利用成都地区5个测站1959-2000年的雷暴观测资料,通过数理分析和小波分析,研究了成都地区雷暴的气候特征;蔡新玲等[4]利用陕西78个站1961-2002年月雷暴日数资料,运用数理统计及旋转正交经验特征函数分解(REOF),对陕西雷暴的时空特征和演变规律进行了诊断分析;张敏峰等[5]利用我国30年历年雷暴日资料,利用EOF和主值函数等方法,对我国年平均雷暴日的时空分布特征及其异常变化进行了研究。 2 资料应用及分析方法 雷暴的气候分析方面的研究虽然较多,但针对江苏地区的雷暴,利用长序列气候变化趋势方面的研究较少。本文使用了徐州地区徐州、丰县、沛县、邳州、睢宁、新沂6个气象观测站1971-2007年37年长序列的雷暴日观测资料,通过EOF 分析,着重分析了雷暴在该区发生的时空分布规律。
室外水体蒸发氢氧同位素日变化特征 为研究室外水体蒸发氢氧同位素变化特征，连续12个小时采集四川大学听荷池的水样，获得了水体蒸发氢氧稳定同位素与温度的关系。实验结果表明，水体蒸发实验中，温度越高，蒸发速度越快，在同样的蒸发时间内水体重同位素富集程度越大；室外水体自由蒸发实验中得出的蒸发线方程斜率较大地偏离了当地降水线，表明实验期间水体蒸发分馏作用较明显。该研究为进一步揭示水体蒸发分馏规律提供了可靠的实验依据。 标签：水体蒸发；氢氧同位素；日变化；实验研究 1 实验区概况 取样点位于成都市武侯区四川大学听荷池，北纬30°38’3.64〃，东经104°05’12.38〃，海拔大约为490m，池面积为1.2hm2，降水是听荷池水量的主要来源。成都市属于中亚热带湿润季风气候区，常年最多风向是静风，冬湿冷、春早、无霜期较长，四季分明，热量丰富，年平均气温16°C，最高气温38.6°C，最低气温-5.9°C，无霜期为287d，初霜期出现的时候大约为11月底，终霜期一般在2月，冬季的平均气温大概为5°C，平均气温比同纬度的长江中下游地区高1～2°C。冬春雨少，夏秋多雨，雨量充沛，多年平均降雨量约为900～1300mm，多集中在7～9月份。光、热、水基本同季，气候资源的组合合理，很有利于生物繁衍。风速小，风速为1～1.5m/s，晴天少，日照率在24～32%之间，年平均日照时数为1042～1412小时。 2 样品收集与分析 2.1 样品收集 2016年12月4日，在听荷池采集水样，气象数据为当时现场测量记录。 取样品之前，需要把塑料瓶放入7N的HNO3浸泡一整天，然后用超纯水清洗多次，接着放入烘箱将塑料瓶的水烘干，为了保证取样工具的洁净与干燥，以免污染样品。采取样品时，尽量将水样装满瓶子，这是因为考虑到液态水分子之间存在着范德华力，它会使水分子的运动速度远远小于气态情形，这样可以降低蒸发时的分馏作用。 取样采集：2016年12月4日，8：00至20：00，每个小时分别在听荷池东南西北角采集水样，每次取样的地点以及取样的深度基本上都没有变化。每次将取好的水样装入50ml的塑料瓶中，现场记录日期和温度等，用封口膜将瓶口封住，以免造成分馏。最后把装好的样品带回实验室进行分析。 2.2 样品处理及分析
全国地区雷暴日集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
全国主要城镇雷暴日数统计 全年雷暴日数(天/年)全年雷暴日数(天/年)全年雷暴日数(天/年)全年雷暴日数(天/年)
1.北京市 01北京市36.3(25.0℃) 02密云45.3 2.安徽省 01合肥市30.1 02芜湖市34.6 03蚌埠市31.4(27.3℃) 04安庆市44.3 05铜陵市32.2 06屯溪市57.5 07阜阳市31.9 08宿州市32.8 09宿县31.8(26.6℃)10 蒙城26.511六安39.412 霍山44.713毫县28.0 3. 澳门特别行政区01澳门 特别行政区暂无 4.重庆市 01达县市37.1 02涪陵市48.5 01重庆市36.0(28.2℃) 02沙坪坝40.1 01纂江42.5 5.福建省 01福州市53.0 02厦门市47.4 03莆田市43.2 04三明市67.5 05龙岩市74.1 06宁德县54.0 07邵武市72.9 08长汀79.5 09泉州市38.4 10漳州市60.5 11建阳县65.5 12浦城72.9 13泰宁70.6 14南平64.5 15永安75.5 16上杭81.5 6.甘肃省 01兰州市23.6(21.5℃) 02金昌市19.6 03白银市24.6 04天水市16.3 05酒泉市 12.9(24.7℃/0.5m) 06敦煌县3.5 07靖远县23.9 08夏河县63.8 1.河北省 01石家庄市 31.2(27.3℃) 02唐山市32.7 03邢台市30.2 04保定市30.7(24.5℃) 05张家口市 45.4(21.0℃) 06承德市41.9(23.3℃) 07秦皇岛市34.7 08沧州市29.4 09乐亭32.1 10南宫市28.6 11邯郸市28.8 12蔚县45.1 13围场44.0 14丰宁50.8 15怀来44.3 16遵化51.2 17蔚县50.6 18昌黎24.7 19涞源37.0 20定县31.7 21沧县33.1 22衡水27.3 23邯郸市27.3 24蔚县45．1 2.湖南省 01长沙市46.6(29.1℃) 02株洲市52.3 03衡阳市55.1 04邵阳市57.0 05岳阳市45.0 06大庸48.3 07益阳市47.3 08永州市（零陵）65．3 09怀化市49.9 10郴州61.5 11常德市54.3 12涟源市54.8 13沅江48.8 14安化57.2 15沅陵63.6 16花垣53.8 17溆浦56.7 18新化53.3 19沚江66.4 20武冈63.6 21零陵64.1 3.湖北省 01武汉市34.2 02黄石市50.4(27.6℃) 03十堰市18.8 04老河口市26.0 1.内蒙古自治区 01呼和浩特市 36.1(20.1℃) 02包头麻池 34.7(22.6℃) 03乌海市（海勃湾） 16.6 04赤峰市32.4 05二连浩特市23.3 06海拉尔市 30.1(14.0℃) 07东乌珠穆沁旗32.4 08锡林浩特市31．4 09通辽市27.5 10东胜市34.8 11杭锦后旗23.9 12集宁市47.3 13加格达奇28.7 14额尔古纳右旗28.7 15满州里市28.3 16博克图33.7 17乌兰浩特市 29.8(21.7℃) 18多伦45.5 19林西40.3 20达尔罕茂明安联合旗 33．9 21额济纳旗7.8 22化德43.6 23开鲁32.0 2.宁夏回族自治区 01银川市18.3(21.5℃) 02石咀山市24.0 03固原县31.0 04中宁15.4 05盐池26.4 06同心25.0 07固原34.8 3.青海省 01西宁市31.7(17.4℃) 02格尔木市2.3 03德令哈（乌兰县） 19.3 04化隆县（巴燕）50.1 05茶卡镇27.2 06冷湖镇2.5 07茫崖镇5.0 08德令哈市19.3 09刚察县60.4 10都兰县8.8 11同德县56.9 12曲麻莱县65.7 13杂多县74.9 14玛多县（黄河沿） 1.四川省 01成都市34.0(26.7℃) 02自贡市37.6 03渡口市66.3 04泸州市39.1 05乐山市42.9 06绵阳市34.9(26.1℃) 07平武32.0(24.1℃) 08仪陇36.4 09内江市40.6 10攀枝花市66.3 11若尔盖64.2 12马尔康65.7 13巴塘78.4 14康定52.1 15西昌市73.2(24.9℃) 16甘孜县81.5(19.5℃) 17酉阳县（钟名镇） 47.9 18阿坝90.0 19松潘54.9 20广元28.4(25.4℃) 21万源30.4 22巴中37.1 23德格75.8 24茂汶24.9 25炉霍78.3 26达县38.2 27奉节43.8 28小金51.7 29灌县41.8 30南充40.1(28.8℃) 31万县47.2 32梁平46.1 33乾宁96.6 34遂宁41.9 35简阳48.4(27.0℃)36 理塘87.137雅安35.738 内江41.239峨眉山 42.240汉源48.541自贡 43.842彭水42.543九龙 67.644泸州 40.9(27.8℃)45宜宾 39.3(27.8℃)46马边 46.047越西75.348雷波 52.749盐源88.050会理 74.951达川市37.1 2.台湾省01台北市27.9 3.香港特别行政区01香港 34．0 4.新疆维吾尔自治区 01乌鲁木齐市 9.3(22.1℃) 02博乐阿拉山口27.8 03塔城市27.7
杞麓湖水质参数及水体稳定同位素特征研究湖泊对区域气候调节及地区社会经济发展发挥着至关重要的作用。杞麓湖作为通海县的“母亲湖”,近年来在自然与人类活动的双重影响下,生态环境面临着诸多威胁。 基于此,本文首先利用2016年11月至2017年10月时段内对杞麓湖水质参数水温(Temp)、溶解氧(DO)、叶绿素a(Chl-a)、p H及总磷(TP)、总氮(TN)的逐月监测,对湖泊生态环境状况和水质月际变化作进一步探讨。同时,结合已有气象数据,利用杞麓湖流域各水体稳定氢氧同位素组成特征对湖泊水动力、水汽来源及季节变化进行研究,探讨各水质参数对湖水同位素的影响,通过对各水体稳定氢氧同位素的组成及季节变化特征分析,深入讨论分析流域水循环过程,进一步分析探讨杞麓湖水更换过程及周期。 本文主要的研究结论如下:(1)杞麓湖对流域气候环境有着显著的调节作用,维持流域气温较为恒定,同时减少极端天气对区域气候带来的影响。湖水在不同深度热量分布较为均衡。 水温受风力作用及湖泊动力影响较大。同时,温度是影响湖泊水循环、水生生物活动强度的控制因素。 (2)杞麓湖受流域人类活动的强烈影响,外源输入的影响成为引起湖泊水体理化性质(溶解氧、叶绿素a浓度、p H)的主要因素。营养盐的输入引起的藻类活动的增强,以及污染物的排放与分解,使不同湖区水体酸碱度出现较明显的差异。 有机污染物的分解同时消耗了水体中的溶解氧,因而在湖滨处及入湖河流较为集中的西南部出现较低的溶解氧浓度及p H值,这一现象在雨季尤为明显。不
同湖区营养盐的差异引起藻类空间分布的不同,在工农业排放较集中的东部、西南部湖区,水体叶绿素a浓度远高于其他湖区。 夏季水温及光照的增强、外源输入的增加、以及生物活性的加强,加重了不同湖区水体理化性质的空间差异性。进而引起湖泊底质释放增加、水生物种结构单一化、水体自净能力下降等诸多环境问题。 (3)杞麓湖富营养化程度较高,监测时期内处于中度—重度富营养化状态,水体氮磷浓度全年处于较高水平。磷是湖泊藻类生长繁殖的限制因子。 湖泊总磷浓度季节波动较大,夏季相较冬季总磷浓度增加了近40%,总氮季 节变化相对较小,夏季高于冬季。湖滨化工业排放使湖泊氮磷含量(特别是总磷)大幅上升,农业排放对水体总氮影响较大,对总磷影响则相对较小。 流域河水、地下水营养盐浓度也很高,当地的水资源及水安全问题较为突出。 (4)湖水同位素组成随深度变化不明显,蒸发和河水补给的作用决定了湖泊水同位素的空间分布特征。 水温对表层湖水同位素分馏有一定的影响,对其空间分布的作用也存在,但整体影响不大。其他水质参数与湖泊水同位素组成之间没有必然的联系,在空间分布变化上也没有明显的规律。 (5)杞麓湖无论是全年还是各季节湖水蒸发线方程的斜率、截距相较全球大气水线有着明显的偏离,湖水受到了长时期蒸发分馏作用的影响。杞麓湖流域内河水、地下水的同位素组成相对湖水偏负,蒸发水线的偏离程度也小于湖水,地下水受到的非平衡分馏作用更弱一些。 海洋水汽是当地降水主要来源,入湖河流补给是湖泊水主要补给方式。(6)根据雨季前后湖水同位素组成的差异,利用降水数据我们模拟得出湖水换水周期
氢氧稳定同位素在水团混合计算中的应用初探 氢氧稳定同位素作为天然示踪剂，研究降水与地表水的混合作用、地表水与地下水的补给作用以及地表水之间的相互作用等过程中具有重要作用，通过二源线性混合模型可以计算二源和三源水团混合过程中端元的贡献率，而在计算多源混合过程中，则需要采用局部分析或者补充其他示踪剂等方式来综合计算。 标签：稳定同位素；水体贡献率；二源线性混合模型 近年來，河流和湖泊水体的富营养化问题日益严重，尤其对于大中型水库而言，库区干流水体营养状态良好，而支流大多保持中营养状态或者富营养化状态，部分支流呈现重度富营养化状态。研究表明，水体富营养化状态主要由营养物质的输入以及水动力条件的变化两方面导致，水作为营养物质的载体以及藻类植物的生长繁衍环境，其自身的运动转移过程直接影响到水体中营养盐的迁移和转化，以及对藻类植物生长繁殖过程的控制，因此计算水体内不同水团的混合比率对于研究水体富营养化状态有着重要意义。目前，氢氧同位素作为一种稳定示踪剂，在河川径流、降雨径流、水源划分以及植物体水分输出等研究方面应用较广[1]，不同水体具有不同的氢氧同位素特征，因此可以利用氢氧稳定同位素来计算河流和湖泊不同水团混合过程中各水源的贡献率。 1 氢氧稳定同位素的天然示踪效果 氢氧同位素均称为稳定同位素，这是因为以水分子存在的D和18O在常温（低于40摄氏度）下非常稳定，很难与接触到的有机质或矿物发生反应，而影响其含量。氢氧稳定同位素在自然界中含量极低，一般的表达方式较为复杂，因此，国际上规定统一采用待测样品中某元素的同位素比值（R）与标准样品中的同位素的相应同位素比值（R标准）的相对千分差作为量度，记为δ（‰）值[2]，即 δ=（R/R标准-1）×1000 式中：R是样品中元素的重轻同位素丰度之比，如（D/H）和（18O/16O）；R标准是国际通用标准物的重轻同位素丰度之比，如（D/H）标准和（18O/16O）标准，一般水体中氢氧同位素测定标准采用国际原子能机构（IAEA）颁布的平均标准大洋水（Standard Mean Ocean Water，即SMOW），而后IAEA通过海水蒸馏后加入其他水配置的，非常接近SMOW的水样作为新的标准，称为VSMOW。由于水分蒸发和冷凝过程中同位素的分馏作用，使得自然界氢氧稳定同位素的分布具有如下效应：纬度效应、大陆效应、季节效应和高度效应，这也使得自然界中不同水体拥有不同的氢氧同位素特征。因此我们可以通过不同水团混合过程中端元水团氢氧同位素特征的变化来研究水团混合的详细过程，计算不同水团的混合比率等。 2 降雨与地表水的混合作用
第26卷第5期2014年10月 云南地理环境研究 YUNNAN GEOGＲAPHIC ENVIＲONMENT ＲESEAＲCH Vol.26，No.5Oct.，2014 收稿日期：2014－09－03；修订日期：2014－10－08． 基金项目：国家自然科学基金“滇东岩溶高原峰林湖盆水源枯竭机制研究”（41261007）；云南省自然科学基金“基于稳定同位素的滇东 岩溶区云南松水分策略研究”（2011FZ077）共同资助. 作者简介：朱磊（1989－），女，云南省曲靖市宣威人，硕士研究生，主要研究方向为资源环境与区域发展.*通信作者. 西南地区大气降水中氢氧稳定同位素特征与水汽来源 朱磊，范弢* ，郭欢（云南师范大学旅游与地理科学学院，云南昆明650500） 摘要：为阐明西南地区稳定同位素与大气降水的关系，对GNIP 昆明、贵阳、桂林、成都站点δD 和δ18 O 进行分 析，初步建立当地大气降水线方程，并与中国及全国降水线方程进行对比，揭示该降水线方程的特征。研究表明：大气降水稳定同位素组成受到温度、蒸发、水汽源地等多种因素的相互影响，在不同时间有很大差异。西南 地区降水中的δ18 O 值表现出“夏高冬低”的季节特点。d 值呈现出降水中过量氘水汽来源不同的特点，贵阳和 桂林地区d 值表现为“冬高夏低”的季节特点，而昆明和成都地区却与此相反，d 值则表现为“夏高冬低”独特的季节性特征。 关键词：大气降雨；同位素；西南地区中图分类号：P426.612 文献标识码：A 文章编号：1001－7852（2014）05－0061－07 0引言 大气降水作为自然界中水气循环的一个重要的 环节，在各种时空间尺度下发生着变化［1］ 。降水中同位素中各元素丰度的变化与水汽源区的初始状态、大尺度的天气系统变化，以及产生降水的气象 过程存在密切的联系 ［2，3］ ，并随着时间和空间的变化而异。因此，对于降水的研究显得极其重要［4］ 。 降水中氢氧稳定同位素可以作为水汽源区理想的自然示踪剂或利用其变化来反演大气过程，能在一定程度上反映区域的地理因素及气候特征［5］ 。近年 来，国内不少学者对四川地区 ［6，7］、昆明［8，9］ 、桂林地区 ［10，11］ 、南方地区［12］等区域降水稳定氢氧同位素都进行了深入探讨，大多数对局部（或某些站 点）进行研究，但对西南地区降水同位素的研究相对较少。西南地区地处温带季风、亚热带季风相互作用的区域，地形地貌复杂多样，垂直气候差异明 显，属于典型的气候区。因此，本文试图利用全球降水同位素监测网（GNIP ）西南地区的昆明站、贵阳站、桂林站、成都站的数据为基础资料，研究西南地区主要气象要素与大气降水中氢氧同位素的变化特征的相关关系，并探讨年际变化的特征及其水汽来源的关系，对西南地区的旱涝灾害有一定的指示作用，也对西南地区近几年来气候异常变化提供科学的依据，有助于对中国西南地区水汽循环有更深入的理解。 1研究区概况 昆明位于云贵高原中部（24?23' 26?22'N ， 102?10' 103?40'E ），海拔约1900m ，属于低纬度亚热带高原山地季风气候，由于受印度洋西南暖湿气流的影响，年均温和年降雨量分别为15?、1035mm 。贵阳地处云贵高原东部（26?11' 26?55'N ，106?27' 107?03'E ），海拔约1070m ，常年
水化学及同位素特征在矿井水源判别中的应用 摘要：毛坪铅锌矿未采矿体均处当地最低侵蚀基准面洛泽河以下，为研究矿区 洛泽河水与矿坑充水之间的相互关系，进一步查清矿坑充水来源，对矿区地表河 水以及矿坑不同出水点采取水样，进行环境同位素测试和水质全分析。分析结果 表明：矿区浅层水和深层承压水在不同深度获得大气降水补给的速度有快有慢， 相差悬殊；河水对矿床充水不强，矿坑水主要补给源为不同标高补给区的非定水 头补给。研究成果为进一步判定矿坑充水水源、分析矿山水文地质条件以及矿山 防治水设计提供了科学的依据。 关键词：矿山防治水；水源判别；水化学特征；氢氧同位素 1 矿区水文地质概况 毛坪铅锌矿为已采矿山，主要矿体位于当地最低侵蚀基准面洛泽河之下[1-3]。区内龙潭河、铜厂沟溪、锈水沟溪等其它河、沟均为洛泽河支流[4]。洛泽河总体 上控制了区内的地下水流动系统。域内地下水接受降水补给后，依地势向洛泽河 汇聚，然后从南往北迳流，部分地下水在沟谷等地形切割强烈地带形成下降泉排泄，补给河水[5，6]；部分地下水仍以地下迳流形式运动，于矿区北部遇峨嵋山 组玄武岩隔水层，地下水径流受阻，沿东西向顺层裂隙溢出成泉，排泄地下水。 区内构造发育，地下水对构造裂隙长期溶蚀拓宽，岩溶裂隙水含水层具有一 定库容空间，大气降水对岩溶裂隙地下水补给在时间上把年内或年际不连续的降 水调整为连续的地下迳流，维持泉群长期排泄[7，8]；在空间上将较弱的区域裂 隙水汇聚成脉状迳流，最后，汇集于排泄区以泉水形式溢出排泄地下水，本区为 泉排型岩溶地下水系统[9]。 图1 矿区地下水矿化度等值线 2 水化学水源判别 2.1水质全分析特征 本次研究工作水质全分析采样在矿坑、泉水、河水等重要水体采集水样20件。矿床地下水水化学成份及矿化度值自北部、北东部二迭系栖霞茅口组岩溶裂隙水 含水层、石炭系威宁丰宁统岩溶裂隙水含水层、泥盆系宰格组岩溶裂隙水含水层 逐渐升高（见图1），表明矿床地下水接受二迭系栖霞茅口组岩溶裂隙水含水层 地下水补给，经矿床运移至洛泽河即F1弱透水断层一带，地下水迳流滞缓，溶 滤作用增强，水中盐分及矿化度值明显增高，特别是SO42-离子增加明显，同时 说明矿床地下水受洛泽河水淡化不明显，河水对矿床充水不强的特征。 3水体环境同位素水源判别 3.1水体环境同位素特征 本次研究工作环境同位素水样采集雨水1件、泉水4件、河水3件、矿坑水 7件，钻孔涌水5件。 以昆明市雨水线为研究标准。矿区雨水、河水、泉水和坑下水δD与δ18O关 系见图2。 图2 毛坪矿雨水、泉水、河水、坑下水δD与δ18O关系 本地区构造活动剧烈，岩溶裂隙发育，雨季矿床深部承压水涌水孔水头上涨 明显，氚进入水中仅按衰变规律变化，衰变公式如下：
全年雷暴日数(天/年）全年雷暴日数(天/年）全年雷暴日数(天/年）1. 北京市 1. 河北省 1. 内蒙古自治区 01 北京市 36.3(25.0℃）01 石家庄市 31.2 (27.3 ℃）01 呼和浩特市 36.1 (20.1℃） 02 密云 45.302 唐山市 32.702 包头麻池 34.7 (22.6 ℃） 03 邢台市 30.203 乌海市（海勃湾） 16.6 3. 安徽省04 保定市 30.7 (24.5℃）04 赤峰市 32.4 05 张家口市 45.4 (21.0℃）05 二连浩特市 23.3 01 合肥市 30.106 承德市 41.9 (23.3℃）06 海拉尔市 30.1 (14.0 ℃） 02 芜湖市 34.607 秦皇岛市 34.707 东乌珠穆沁旗 32.4 03 蚌埠市 31.4 (27.3℃）08 沧州市 29.408 锡林浩特市 31．４ 04 安庆市 44.309 乐亭 32.109 通辽市 27.5 05 铜陵市 32.210 南宫市 28.610 东胜市 34.8 06 屯溪市 57.511 邯郸市 28.811 杭锦后旗 23.9 07 阜阳市 31.912 蔚县 45.112 集宁市 47.3 08 宿州市 32.813 围场 44.013 加格达奇 28.7 09 宿县 31.8 (26.6℃）14 丰宁 50.814 额尔古纳右旗 28.7 10 蒙城 26.515 怀来 44.315 满州里市 28.3 11 六安 39.416 遵化 51.216 博克图 33.7 12 霍山 44.717 蔚县 50.617 乌兰浩特市 29.8 (21.7 ℃） 13 毫县 28.018 昌黎 24.718 多伦 45.5 19 涞源 37.019 林西 40.3 20 定县 31.720 达尔罕茂明安联合旗 33．９ 4. 澳门特别行政区21 沧县 33.121 额济纳旗 7.8 22 衡水 27.322 化德 43.6 01 澳门特别行政区暂无23 邯郸市 27.323 开鲁 32.0 24 蔚县 45．１ 6. 重庆市 3. 宁夏回族自治区 3. 湖南省 01 达县市 37.101 银川市 18.3 (21.5℃） 02 涪陵市 48.501 长沙市 46.6 (29.1℃）02 石咀山市 24.0 01 重庆市 36.0 (28.2℃）02 株洲市 52.303 固原县 31.0 02 沙坪坝 40.103 衡阳市 55.104 中宁 15.4 01 纂江 42.504 邵阳市 57.005 盐池 26.4 05 岳阳市 45.006 同心 25.0 8. 福建省06 大庸 48.307 固原 34.8 07 益阳市 47.3 01 福州市 53.008 永州市（零陵） 65．３ 5. 青海省 02 厦门市 47.409 怀化市 49.9 03 莆田市 43.210 郴州 61.501 西宁市 31.7 (17.4℃） 04 三明市 67.511 常德市 54.302 格尔木市 2.3 05 龙岩市 74.112 涟源市 54.803 德令哈（乌兰县） 19.3 06 宁德县 54.013 沅江 48.804 化隆县（巴燕） 50.1 全国主要城镇雷暴日数统计
第20卷第5期2005年5月 地球科学进展 A DVANCE S I N E AR TH S C I ENC E V o l.20 N o.5 M a y.，2005 文章编号：1001-8166（2005）05-0511-09 黑河流域水循环过程中地下水同位素特征及补给效应* 张光辉1，聂振龙1，王金哲1，程旭学2 （1.中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北 石家庄 050061； 2.甘肃省地勘局水文地质工程地质勘察院，甘肃 张掖 734000） 摘 要：通过环境同位素及其T a m e r s、I AE A模型应用研究表明，黑河流域水循环过程中地下水同位素特征与补给源属性和数量密切相关，具有非均一性；东部以山区降水通过出山地表径流补给为主，西部冰川雪融水和山区基岩裂隙水是主要补给源，下游区依赖中游区河水下泄状况，蒸发特征明显。东部同位素较新且地下水更新较快，西部同位素较老且地下水更新较慢；祁连山前戈壁带地下水同位素与山区河水相近，细土平原带地下水补给河水；高台一带受酒泉低氚值地下水补给影响而河水和地下水氚值都偏低；近河道带地下水年龄较新，远离河道则较老。因此，充分利用地下水与地表水之间转化规律，联合优化调控，有利于该区地下水资源可持续利用。 关 键 词：黑河流域；地下水；转化过程；同位素特征；非均一性 中图分类号：P641.2 文献标识码：A 西北内陆黑河流域平原是典型的干旱地区，其地下水主要依赖祁连山区出山地表径流补给，包括冰川雪融水、降水和基岩裂隙水（基流）补给。自祁连山区至额济纳盆地，地下水同位素特征反映了它与地表水之间相互转化和补给非均一性。这一研究对该区水资源可持续利用具有重要意义。 丁永建等［1］、张杰等［2］阐明了近40年以来黑河流域降水时空变化特征。陈仁升等［3］和蓝永超等［4］阐述了黑河流域中游区地下水和出山地表径流量变化规律。王根绪等［5］揭示了近50年以来黑河流域水文变化与生态环境之间的关系。张光辉等［6，7］开展了黑河流域水循环过程与地下水形成模式研究。武选民［8］等应用环境同位素阐述了黑河流域下游区地下水补给问题。前人研究结果显示［8］，祁连山山前平原浅层地下水70％～80％来自山区地表径流补给，下游段细土平原65％～90％的地表水是山前平原地下水通过溢出带泉水排泄形成。但是，补给源的组成特征及其时空变化规律仍然是一个前沿课题［6～9］。 祁连山区各种水源成因及其在黑河流域时空再分配，受地面高程、气温和多源混合作用及流程衰变时效性等影响，各水源原固有的同位素特征在径流途径中发生变化，水的同位素变化真实地记录了它们过去的经历，包括水中放射性同位素氚的衰变［10］。由于水的同位素直接参与整个水循环过程，以致其成为示踪地表水—地下水间转化过程的较理想标记。在过去20年，同位素示踪技术广泛应用于研究水的起源、年龄和流动途径，并在利用各种测年技术确定水的年龄方面取得新进展。对于干旱区水资源问题，国际原子能机构出版了《利用同位素评价缺水地区地下水的更新性》（I AE A，2001），详细介绍了在干旱区利用同位素研究水循环更新的方法和可行性［10］。 氚是氢元素的一种放射性同位素，氚原子生成 * 收稿日期：2004-04-19；修回日期：2004-09-28. *基金项目：国土资源部重点基础研究项目“西北内流盆地水循环规律与地下水资源形成演化模式”（编号：200010301）；国家自然科学基金项目“人类活动对干旱区地下水循环变异影响阈识别”（编号：40472126）资助． 作者简介：张光辉（1959-），男，辽宁沈阳人，研究员，长期从事区域水循环演化规律和地下水可持续利用问题研究．E-m a i l：h u a n j i ng ＠h e i n f o. n et
大气降水氢氧同位素组成特征及水汽来源探讨 1 引言 氢(δD)、氧(δ18O)稳定同位素是广泛地存在于自然水体中的环境同位素.自然水体通过蒸发、凝聚、降落、渗透和径流等形成水分的循环，且在水分循环过程中产生同位素分馏现象，即较轻的同位素(1H和16O)会先蒸发到气相中，同时较重的同位素(2D和18O)则先凝结到液相.降水是水循环过程中的一个重要环节.大气降水中氢(δD)、氧(δ18O)稳定同位素组成及分布主要受到蒸发和凝结作用的制约，当云中的水蒸汽冷凝形成雨滴时，18O和D不断由潮湿的空气中优先冷凝，当降水不断进行，降水中中重的18O和D不断被淋洗，则表现为降水中δD和δ18O逐渐贫化.大气降水中稳定同位素组成及分布与产生降水水汽来源的初始状态及水汽输送过程发生的变化密切相关，同时，降水中氢氧同位素存在着大陆效应、温度效应、降水量效应和纬度效应等.不同时间和区域大气降水的同位素发生有规律的变化，因此，国内外学者常借助降水中氢氧稳定同位素变化来研究水汽的来源地域、水循环过程的历史信息、天气气候特征等.早在1961年，世界气象组织WMO和国际原子能机构IAEA就已建立全球大气降水同位素观测网络，开始对大气降水中同位素组成进行观测，为研究全球和局地大气环流及循环的机制提供同位素资料数据.我国对降水中氢氧同位素的研究起步较早，大量的研究对大气降水稳定同位素组成与温度、降水量、蒸发等因素进行了探讨分析并建立降水线方程，如我国较干旱的东北地区、西北内陆地区及华北地区，较湿润的西南地区、华东地区和华南地区，这些基础数据为研究水循环特征提供了依据.HYSPLIT后向轨迹模型主要用于降水水汽源的模拟和分析，确定各水汽源的来源和输送路径，特别是基于聚类分析的结果具有较好的可信性，可用于确定不同水汽输送路径的权重比例. 厦门地处东南沿海地区，是典型的亚热带季风气候区.虽已有学者对厦门岛内大气降水的同位素分布特征及同位素值与温度、降水量等影响因素的关系进行了比较深入的探讨，积累了重要的原始数据基础，然而观测点主要局限于厦门岛内单个点，对于整个厦门地区的降水同位素情况了解不够全面.此外，对于降水水汽来源及输送路径缺乏模型模拟的分析，而关于水汽来源及输送路径所占的权重比例研究更是未见报道.因此，本研究同步采集厦门地区6个站点的典型月份降水来分析其降水中氢(δD)、氧(δ18O)同位素值的变化特征，同时，利用测定的降水中δD和δ18O 基础数据建立厦门地区大气降水线方程，并分析年尺度和月尺度下降水中稳定同位素值与降水量之间是否存在显著的“降水量效应”.同时，采用HYSPLIT后向模型模拟厦门地区的水汽来源及输送路径，并基于聚类分析的结果探讨不同水汽输送路径的权重比例. 2 材料与方法 2.1 监测布点 本研究在厦门地区共设立6个雨水监测点(图 1)，分别为海沧新阳工业区(缩写XY)、翔安混合区(缩写XA)、洪文商住混合区(缩写HW)、鼓浪屿商住混合区(缩写GLY)、坂头水库区(缩写BT)、小坪森林公园(缩写XP).其中，坂头水库区和小坪森林公园为自然保护区，鼓浪屿作为厦门市重要的旅游区.
全国主要城镇雷暴日数统计 全年雷暴日数(天/年)全年雷暴日数(天/年) 全年雷暴日数(天/年)全年雷暴日数(天/年) 1. 北京市 01 北京市36.3 (25.0℃) 02 密云45.3 2. 3. 安徽省 01 合肥市30.1 02 芜湖市34.6 03 蚌埠市31.4 (27.3℃) 04 安庆市44.3 05 铜陵市32.2 06 屯溪市57.5 07 阜阳市31.9 08 宿州市32.8 09 宿县31.8 (26.6℃) 10 蒙城26.5 11 六安39.4 12 霍山44.7 13 毫县28.0 4. 1. 河北省 01 石家庄市31.2 (27.3℃) 02 唐山市32.7 03 邢台市30.2 04 保定市30.7 (24.5℃) 05 张家口市45.4 (21.0℃) 06 承德市41.9 (23.3℃) 07 秦皇岛市34.7 08 沧州市29.4 09 乐亭32.1 10 南宫市28.6 11 邯郸市28.8 12 蔚县45.1 13 围场44.0 14 丰宁50.8 15 怀来44.3 16 遵化51.2 17 蔚县50.6 18 昌黎24.7 19 涞源37.0 1. 内蒙古自治区 01 呼和浩特市36.1 (20.1℃) 02 包头麻池34.7 (22.6℃) 03 乌海市（海勃湾）16.6 04 赤峰市32.4 05 二连浩特市23.3 06 海拉尔市30.1 (14.0℃) 07 东乌珠穆沁旗32.4 08 锡林浩特市31．4 09 通辽市27.5 10 东胜市34.8 11 杭锦后旗23.9 12 集宁市47.3 13 加格达奇28.7 14 额尔古纳右旗28.7 15 满州里市28.3 16 博克图33.7 17 乌兰浩特市29.8 (21.7℃) 1. 四川省 01 成都市34.0 (26.7℃) 02 自贡市37.6 03 渡口市66.3 04 泸州市39.1 05 乐山市42.9 06 绵阳市34.9 (26.1℃) 07 平武32.0 (24.1℃) 08 仪陇36.4 09 内江市40.6 10 攀枝花市66.3 11 若尔盖64.2 12 马尔康65.7 13 巴塘78.4 14 康定52.1 15 西昌市73.2 (24.9℃) 16 甘孜县81.5 (19.5℃) 17 酉阳县（钟名镇）47.9 18 阿坝90.0 19 松潘54.9
全国主要城镇雷暴日数统计 全年雷暴日数(d/年)全年雷暴日数(d/年) 全年雷暴日数(d/年)全年雷暴日数(
北京市 01 北京市 36.3(25.0℃) 02 密云 45.3 安徽省 01 合肥市 30.1 02 芜湖市 34.6 03 蚌埠市31.4 (27.3℃) 04 安庆市 44.3 05 铜陵市 32.2 06 屯溪市 57.5 07 阜阳市 31.9 08 宿州市 32.8 09 宿县31.8 (26.6℃) 10 蒙城 26.5 11 六安 39.4 12 霍山 44.7 13 毫县 28.0 澳门特别行政区 01 澳门特别行政区暂无重庆市 01 达县市 37.1 02 涪陵市 48.5 01 重庆市36.0 (28.2℃) 02 沙坪坝 40.1 01 纂江 42.5 福建省 01 福州市 53.0 02 厦门市 47.4 03 莆田市 43.2 04 三明市 67.5 05 龙岩市 74.1 06 宁德县 54.0 07 邵武市 72.9 08 长汀 79.5 09 泉州市 38.4 10 漳州市 60.5 11 建阳县 65.5 12 浦城 72.9 河北省 01 石家庄市31.2 (27.3℃) 02 唐山市 32.7 03 邢台市 30.2 04 保定市30.7 (24.5℃) 05 张家口市45.4 (21.0℃) 06 承德市41.9 (23.3℃) 07 秦皇岛市 34.7 08 沧州市 29.4 09 乐亭 32.1 10 南宫市 28.6 11 邯郸市 28.8 12 蔚县 45.1 13 围场 44.0 14 丰宁 50.8 15 怀来 44.3 16 遵化 51.2 17 蔚县 50.6 18 昌黎 24.7 19 涞源 37.0 20 定县 31.7 21 沧县 33.1 22 衡水 27.3 23 邯郸市 27.3 24 蔚县 45．1 湖南省 01 长沙市46.6 (29.1℃) 02 株洲市 52.3 03 衡阳市 55.1 04 邵阳市 57.0 05 岳阳市 45.0 06 大庸 48.3 07 益阳市 47.3 08 永州市（零陵） 65．3 09 怀化市 49.9 10 郴州 61.5 11 常德市 54.3 12 涟源市 54.8 13 沅江 48.8 14 安化 57.2 15 沅陵 63.6 16 花垣 53.8 17 溆浦 56.7 18 新化 53.3 内蒙古自治区 01 呼和浩特市36.1 (20.1℃) 02 包头麻池34.7 (22.6℃) 03 乌海市（海勃湾） 16.6 04 赤峰市 32.4 05 二连浩特市 23.3 06 海拉尔市30.1 (14.0℃) 07 东乌珠穆沁旗 32.4 08 锡林浩特市 31．4 09 通辽市 27.5 10 东胜市 34.8 11 杭锦后旗 23.9 12 集宁市 47.3 13 加格达奇 28.7 14 额尔古纳右旗 28.7 15 满州里市 28.3 16 博克图 33.7 17 乌兰浩特市29.8 (21.7℃) 18 多伦 45.5 19 林西 40.3 20 达尔罕茂明安联合旗 33．9 21 额济纳旗 7.8 22 化德 43.6 23 开鲁 32.0 宁夏回族自治区 01 银川市18.3 (21.5℃) 02 石咀山市 24.0 03 固原县 31.0 04 中宁 15.4 05 盐池 26.4 06 同心 25.0 07 固原 34.8 青海省 01 西宁市31.7 (17.4℃) 02 格尔木市 2.3 03 德令哈（乌兰县） 19.3 04 化隆县（巴燕） 50.1 05 茶卡镇 27.2 06 冷湖镇 2.5 07 茫崖镇 5.0 四川省 01 成都市34.0 (2 02 自贡市 37.6 03 渡口市 66.3 04 泸州市 39.1 05 乐山市 42.9 06 绵阳市34.9 (2 07 平武32.0 (24. 08 仪陇 36.4 09 内江市 40.6 10 攀枝花市 66.3 11 若尔盖 64.2 12 马尔康 65.7 13 巴塘 78.4 14 康定 52.1 15 西昌市73.2 (2 16 甘孜县81.5 (1 17 酉阳县（钟名镇 18 阿坝 90.0 19 松潘 54.9 20 广元28.4 (25. 21 万源 30.4 22 巴中 37.1 23 德格 75.8 24 茂汶 24.9 25 炉霍 78.3 26 达县 38.2 27 奉节 43.8 28 小金 51.7 29 灌县 41.8 30 南充40.1 (28. 31 万县 47.2 32 梁平 46.1 33 乾宁 96.6 34 遂宁 41.9 35 简阳48.4 (27. 36 理塘 87.1 37 雅安 35.7 38 内江 41.2 39 峨眉山 42.2 40 汉源 48.5 41 自贡 43.8 42 彭水 42.5 43 九龙 67.6 44 泸州40.9 (27. 45 宜宾39.3 (27. 46 马边 46.0 47 越西 75.3
降水稳定同位素的几种效应 了解大气降水中稳定同位素与温度、降水量、纬度、高程、距离海洋的距离之间的关系。 Harman Craig提出了全球大气降水线（ＧＭＷＬ），表示为δD ＝8δ18Ｏ+10斜率反映出蒸汽和凝聚是大气降水同位素的主要影响因素，截距表示全球大气降水的平均值，截距大于10表示该降水云气形成过程中气、液两相同位素分馏不平衡程度偏大，小于10则意味着在降水过程中存在蒸发作用的影响。 1雨量效应：一般来说雨量越大，降水的δD和δ18O值越低，这种效应称为雨量效应，其解释为，较低温度将形成较大的降雨，同时在较低温度下的凝结过程中的分馏作用也使降雨中重同位素贫化。 稳定同位素的降水量效应主要发生在中低纬度沿海地区，在我国内陆区通常表现不显著，并且它的产生与大气强烈对流现象相关。内陆地区降水量和降水同位素的关系，虽然年际拟合关系不好，但是可能在夏季拟合的比较好。 2温度效应：大气降水的δD和δ18O值与地面年平均气温往往呈线性相关关系。温度升高δ值增大，温度降低δ减小。温度效应主要是由于蒸发过程中分馏作用随温度的升高而减弱造成的。在水的蒸发过程中，水分子获得外部能量后，优先破坏相对轻的同位素水分子之间的氢键，温度较高时蒸发获得的能量多，重同位素分子之间的氢键被破坏的数量增多，所以分馏作用减弱，海水蒸发所形成的水蒸气中的2H和18O的含量就高。且温度每升高1℃，大气降水的δ18O增加量小于于δD。 在高纬度地区温度是影响大气降水中稳定同位素变化的主要因素，在南北两极表现得尤其明显，且越深入大陆内部，其正相关性越强，这种现象在我国主要表现在季节温度变化比较大的地区，如我国西北地区的西安、乌鲁木齐、兰州等。 3纬度效应：大气降水的δD和δ18O值随着纬度的升高而减小的现象。不同地区降水的δ18O值随纬度变化率不同，但是变化趋势是一致的，随着维度的升高，大气降水的δ18O不断降低。纬度效应形成的原因有：1.随着纬度的升高，当地的年平均气温降低；2.大气圈中的水蒸气大部分形成于低纬度地区，当云团向高纬度地区移动时，由于不断发生瑞利分馏凝结作用，使云团与之平衡的雨水δD和δ18O值不断降低。