稳定同位素样品测试送样表

2023年9月灌溉排水学报第42卷第9期Sep.2023Journal of Irrigation and Drainage No.9Vol.42文章编号：1672-3317（2023）09-0110-09青铜峡灌区排水沟—地下水水化学特征及转换关系分析孙玉芳1,2，海晶3，金晓媚1*，赵志鹏2，李洪波2，朱薇2（1.中国地质大学（北京）水资源与环境学院，北京100083；2.宁夏回族自治区水文环境地质调查院，银川750026；3.宁夏回族自治区煤炭地质局，银川750021）摘要：【目的】分析青铜峡灌区浅层地下水与排水沟的水化学和同位素特征，揭示地表水与地下水之间的转换。

【方法】综合运用数理统计、Gibbs模型、Piper图、Schoeller图、阳离子交替吸附作用图等方法，系统分析排水沟水及周围浅层地下水的水化学特征，探讨排水沟与周围浅层地下水的转化关系。

【结果】排水沟水总体呈弱碱性或碱性，TDS在休灌期大于灌期；浅层地下水TDS在休灌期和灌期差别不大，但都明显大于排水沟。

排水沟和浅层地下水阳离子：Na+>Ca2+>Mg2+>K+，阴离子：Cl->SO42->HCO3-。

排水沟附近的浅层地下水离子浓度垂向上的差异大于水平方向上的差异。

排水沟和浅层地下水的δ18O和δD在灌期和休灌期差异都不明显，30m深度浅层地下水同位素贫化明显。

【结论】排水沟与浅层地下水的水化学组分受蒸发浓缩和岩石风化作用的控制，同时受混合作用和离子交换作用影响，浅层地下水比排水沟受离子交换作用更加显著。

灌区南部浅层地下水更靠近岩石风化控制区，中部和北部样点更靠近蒸发浓缩控制区。

灌区内排水沟排泄地下水和补给地下水两种模式同时存在，排水沟主要排泄灌溉退水，灌溉退水比例平均值达到81.54%，而部分排水沟不仅没有能够排水，还成为附近浅层地下水的重要补给来源，补给比例最高达到84.62%。

关键词：青铜峡灌区；排水沟；水化学；同位素；转化关系中图分类号：TV213；P592文献标志码：A doi：10.13522/ki.ggps.2023058OSID：孙玉芳,海晶,金晓媚,等.青铜峡灌区排水沟—地下水水化学特征及转换关系分析[J].灌溉排水学报,2023,42(9): 110-118.SUN Yufang,HAI Jing,JIN Xiaomei,et al.Hydrochemical Relationship between Water in Drainage Ditches and Shallow Groundwater in Qingtongxia Irrigation Area[J].Journal of Irrigation and Drainage,2023,42(9):110-118.0引言【研究意义】地表水与地下水作为全球水循环的主要参与者，其水化学特征及其二者之间的转化关系研究一直是区域水循环研究的热点之一[1]。

地质观察点路线记录表共页第页矿区名称点号位置：路线观察地质描述标本、样品标号声、象资料标号编录：年月日附录H (提示的附录) 各类样品的采集与测试登记表各类样品的采集与测试是开展新一轮国土资源大调查的重要组成部分和技术支撑之一。

充分利用现代先进的分析测试技术，将应采集的各类样品、及其测试要求、采样要求、各类登记表格说明如下。

各专业调查采集样品种类、数量、分析项目及分析方法等的选择，根据研究内容、调查面积等内容具体确定。

一般情况下某些特种样品，均需配套采取薄片，标本、光谱样品视具体情况确定。

H 1 各类测试样品H 1.1 薄片及标本鉴定要求：确定岩石的矿物或碎屑颗粒的种类、结构、构造、矿物共生组合，对岩石定名分类；测定岩石的沉积、变质变形等显微结构构造特征；鉴定岩石后期交代及矿化；测定矿物的晶形、粒度、构造、蚀变、光性、物理性质等特征等。

采样及制样要求：样品一般采手标本大小（3×6×9cm ）即可，磨片大小2.4×2.4cm 厚度0.03mm 。

H 1.2 光片鉴定要求：测定不透明矿物的种类及含量，矿物共生组合。

采样及制样要求：样品采手标本大小，光片一般2×3cm ，厚0.5cm ，表面抛光。

H 1.3 岩组分析1)鉴定要求：对矿物颗粒向量进行测量统计，研究应力大小和方向。

2)采样要求：采手标本大小，在构造面上标注产状，如（节理），磨片厚度0.04mm 。

H 1.4 人工重砂鉴定要求：副矿物特征，有用矿物的赋存状态，挑选单矿物作其它测试用。

采样要求：一般在同一露头用拣块法采10—20Hg 岩石。

H 1.5 粒度分析鉴定要求：沉积岩粒度概率统计分析 采样要求：采手标本大小，制薄片。

H 1.6 大化石鉴定要求：化石定名、特征描述（附照片及素描）、确定时代及对古环境作出判断。

采样要求：样品大小依化石大小而定，尽量采集化石整体；对疏松化石，先作固结处理，再采集；对大脊椎动物化石，应打成1×1m 2的格子，对格子编号、照相，按格子整块采集。

目录1适用围 (2)2取样方案的设计 (2)2.1对拟研究问题的分析及理论准备 (2)2.2环境同位素方法选择 (3)2.3采样点线的布置与时间安排 (4)3常用环境同位素分析水样采集 (5)3.1野外取样准备 (5)3.1.1野外作业准备 (6)3.1.2取样瓶要求 (6)3.2不同水样采集技术要求 (7)3.2.1降水(雨和雪)样品的采集 (7)3.2.2地表水样品的采集 (7)3.2.3非饱和带水样品的采集 (8)3.2.4地下水样品的采集 (8)3.2.5地热样品的采集 (8)4样品采集数量、保存时间 (9)5取样方法、程序与步骤 (10)5.114C水样采集 (10)5.2降水同位素分析采样技术步骤 (13)5.3地下水中的18O和2H分析样 (14)5.4氚样品采集 (14)5.5水中溶解无机碳的13C取样 (14)5.6硫酸盐样的采取 (14)5.7间接测年示踪剂CFC(氟氯化碳)分析水样的采集 (15)6水样采集注意事项 (17)表2-1 可用于地下水测年的环境同位素 (4)表4-1 样品采集数量、保存时间 (9)表5-1 野外碱度测定值与取样体积的关系 (14)图5-1 锥形沉淀器示意图 (11)图5-2 玻璃瓶采集CFC分析水样方法一示意图 (16)图5-3 玻璃瓶采集CFC分析水样方法二示意图 (17)附表1：同位素取样标签样式附表2：环境同位素分析送样单样式附表3：野外取样记录表样式1适用围本导则适用于中国地质调查局《全国地下水资源及其环境问题调查评价》项目所属工作容开展同位素水文地质研究的方案设计和样品采集过程规化。

环境同位素在水文地质中的应用研究在我国已有20多年的历史，其成果极丰富了水文地质研究容，推动了现代水文地质学的发展。

但到目前为止，还没有一个较统一的和基本的应用指导原则(或规)，直接影响了研究成果质量及成果评价。

对希望利用环境同位素技术解决专门水文地质问题的人来说，无论是熟悉了这门技术，还是初次使用，面临的首要问题都是取样方案的合理设计和样品采集问题。

各类样品的采集与测试登记表各类样品的采集与测试是开展新一轮国土资源大调查的重要组成部分和技术支撑之一。

充分利用现代先进的分析测试技术，将应采集的各类样品、及其测试要求、采样要求、各类登记表格说明如下。

各专业调查采集样品种类、数量、分析项目及分析方法等的选择，根据研究内容、调查面积等内容具体确定。

一般情况下某些特种样品，均需配套采取薄片，标本、光谱样品视具体情况确定。

H 1 各类测试样品H 薄片及标本鉴定要求：确定岩石的矿物或碎屑颗粒的种类、结构、构造、矿物共生组合，对岩石定名分类；测定岩石的沉积、变质变形等显微结构构造特征；鉴定岩石后期交代及矿化；测定矿物的晶形、粒度、构造、蚀变、光性、物理性质等特征等。

采样及制样要求：样品一般采手标本大小（3×6×9cm ）即可，磨片大小×厚度。

H 光片鉴定要求：测定不透明矿物的种类及含量，矿物共生组合。

采样及制样要求：样品采手标本大小，光片一般2×3cm ，厚，表面抛光。

H 岩组分析1)鉴定要求：对矿物颗粒向量进行测量统计，研究应力大小和方向。

2)采样要求：采手标本大小，在构造面上标注产状，如（节理），磨片厚度。

H 人工重砂鉴定要求：副矿物特征，有用矿物的赋存状态，挑选单矿物作其它测试用。

采样要求：一般在同一露头用拣块法采10—20Hg 岩石。

H 粒度分析鉴定要求：沉积岩粒度概率统计分析 采样要求：采手标本大小，制薄片。

H 大化石鉴定要求：化石定名、特征描述（附照片及素描）、确定时代及对古环境作出判断。

采样要求：样品大小依化石大小而定，尽量采集化石整体；对疏松化石，先作固结处理，再采集；对大脊椎动物化石，应打成1×1m 2的格子，对格子编号、照相，按格子整块采集。

化石在野外要进行初步整理。

H 微体化石鉴定要求：微体化石种属、特征描述（附照片及素描）、统计微体化石的出现率组合及演化、确定时代及对古环境作出判断。

AMS-14C测试及分析结果1 14C测年法原理14C是稳定的放射性同位素，它可以与氧结合进入生物体内并与大气中的14C保持平衡，被埋藏后的生物遗体中保留的14C在封闭系统中按指数规律自行衰减。

这为14C测年提供了物质保障。

据利贝等研究，近几万年来宇宙射线强度不变，14C的生产率一定，14C的形成和衰减达到平衡，供交换的14C总量不变（曹伯勋，2014）。

因此可以用现代碳样品的放射碳浓度替代样品的初始浓度（I0），故在实际测年中以1950年的14C浓度为原始大气14C的浓度，I为样品现在所测14C浓度，可知样品年龄（t）=（1/λ）ln（I0/I）。

放射性碳法是在第四纪测定年龄方法中测量精度最高、用途最广和最成熟的方法，广泛应用于50Ka BP（晚更新世晚期-全新世）以来的地质、环境和考古研究（曹伯勋，2014）。

现今14C测年常用方法包括常规测年法和加速器测年法（余华贵等，2007）。

前者测试仪器是液体闪烁仪（LSC），原理是计数样品中14C原子衰变时放出的β射线（仇士华等，1997）。

这种测试方法具有测试时间长（即效率低）、样品需求量大等缺点（陈铁梅，1990）。

后者测试仪器是加速质谱仪（AMS），原理是直接测试样品中的14C原子数。

这种测试方法具有测量精度高、样品需求量少（几毫克到几百毫克）、测量时间短等优点（余华贵等，2007等；仇士华等，1997等；陈铁梅，1990；卢雪峰等，2003；焦文强等，1998；郑同明等，2010；张婷等，2011）。

根据常规测年法和加速器测年法优缺点，并结合岩性特征，本次样品测年方法选用后者。

2 14C样品采集和前期处理样品采集要求：采集未受污染的新鲜样品，取样要求是木炭、干燥木头和其他植物遗体、干燥泥炭、贝壳等样品。

为避免污染样品，及时用塑料袋封装样品，贴上标签后置于阴凉处，并及时送实验室测试。

采集送样的样品需要经过前处理才可上机测试。

样品前处理步骤如下：第一步：取适量样品，放于烧杯中，加入蒸馏水浸泡，在超声波清洗器中震荡至样品完全分散，使用180目网筛去除样品中大于80μm的杂质。