深海水文氢氧同位素记录及其环境意义研究

同位素技术在水文水资源领域的应用摘要：同位素技术已广泛应用于环境科学研究领域。

放射性同位素定年技术在环境污染历史与稳定性同位素示踪有着成熟的理论研究，利用稳定同位素分析污染源的实践取得重大进展。

关键词：同位素技术；水文水资源领域；应用前言同位素技术出现于20世纪40～50年代，随着逐渐发展成熟成为了一种有效的失踪手段。

稳定同位素的研究最早是应用于地质、物理学科等领域，随着技术的不断革新和发展，慢慢地向水文学和植物学等方面渗透，并且得到了较好的应用。

1水资源问题分析众所周知，地下水资源是干旱、半干旱地区工业、农业和生活用水的重要来源。

例如在西班牙，地下水提供了全国总用水量的1／5，并灌溉了全国1／3以上的农田。

我国首都北京市同样处于温带半干旱半湿润地带，水资源天然禀赋不足，全市2／3以上的供水量来自地下水资源。

自20世纪70年代以来，北京因地表水的减少和地下水开采量增加，地下水逐年亏损。

超量开采地下水造成水位下降，形成水位降落漏斗，产生地面沉降、水质污染等问题?。

为缓解紧张的用水形势，保障城市供水，很多地区利用再生水进行农田灌溉。

但目前多数城市工业废水和城市生活污水排放量大幅增加，污水处理设施能力明显不足，再生水灌溉严重威胁到地下水水质安全。

在沿海地区，地下水超采还会引发海水入侵，导致地下水咸化、地下水水质退化等问题。

面临日益严峻的地下水资源短缺及地下水水质恶化等问题，人们迫切的需要在地下水水质状况、污染状况、污染物来源、迁移及归趋、水资源管理等等方面展开深入细致的研究。

水文地球化学特征与同位素特征分析相结合的研究方法，已成为广大研究者用于研究地下水资源管理及污染物来源及迁移转化的重要手段。

2同位素技术的应用原理与分析方法2.1放射性同位素定年原理放射性同位素技术在环境定年中主要是利用其衰减规律。

按照放射性衰变的定律，母体衰减，子体积累，不断记录下时间参数，此即放射性同位素年龄测定的基本原理。

依据此原理，可以给出放射性同位素测年的基本公式：At=A0×e－λt。

同位素水文学与水资源、水环境汪集(中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029)收稿日期:2002-06-09作者简介:汪集(1935-),男,中国科学院院士,研究员,长期从事理论和应用地热研究.同位素水文学(isotope hydrolog y)是20世纪50年代发展起来的一门新兴学科,它主要利用同位素技术解决水文学中一些关键问题.众所周知,同位素是指原子核内质子数相同中子数不同的那些原子,可分为稳定同位素和放射性同位素2种.前者指目前尚未发现存在放射性衰变的同位素,而后者则指具有放射性衰变的同位素.存在于自然界的上述2种同位素称为天然同位素或环境同位素,目前在水文学中常用的环境同位素有2H 、3H 、3H e 、4He 、13C 、14C 、18O 、34S 、36Cl 等.不同类型的水(海水、湖水、河水、地下水, ),其化学成分会有很大变化,但同位素组成却相对稳定.因此,水的同位素成分可视作水的指纹 (finger print)或 DNA .也正是基于这一点,水同位素或同位素水文学技术被广泛用来解决或帮助解决各类水资源、水环境问题,诸如水的成因、各类水(雨水、地表水、地下水)的相互作用及转化、地下水系统的封闭程度及水交替强度、各类水体的污染程度及污染源问题等.正是由于同位素水文学的重要性,目前在国际原子能机构(IAEA)内建有同位素水文学部,并设有一个设备齐全、技术先进的同位素水文学实验室.20世纪50年代后期,国际原子能机构(IAEA)与国际气象组织(WM O)共同建立了全球大气降水同位素监测网 (GNIP),自1961年起即向世界各国公布有关数据.最近,IAEA 正拟与联合国教科文组织(UNESCO)联手,在全球42条大江大河(包括我国长江在内)建立类似的水同位素监测网,这对推动同位素水文学的发展将起到不可限量的作用.我国同位素水文学的工作始于20世纪60年代,当时在珠峰地区曾取冰、雪样品做2H 、18O 同位素分析.之后,不同学者在北京、上海及我国东部地区对大气降水的2H 、18O 及3H 进行了测定,得出一些很有意义的结果.1988年,在水利部的大力支持下,我国首批建立的10个大气降水同位素监测站开始运转,并纳入IAEA/WMO 的GNIP 之中.目前,在GNIP 中的中国网站已增至30个.当前,水资源短缺及水环境恶化已成为全球性的大问题.据世界银行(World Bank)预测,若按现有的耗水模式及耗水速率继续下去,则至2025年全球2/3的人将生活在水资源短缺的窘迫状态之中.目前世界银行为解决水资源、水环境问题而投放到发展中国家的资金为每年700~800亿美元.全球对水资源的需求量在未来15年内将增加2倍.为此,包括IAEA 在内的联合国下属24个机构正在制定世界水资源评价计划,以根本解决水资源短缺问题.水多(洪水)、水少(短缺)、水脏(污染)亦是我国水资源、水环境面临的三大问题.黑河流域水资源短缺,太湖地区水环境退化、水污染问题严重已引起国务院的重视并要求切实加以解决.同位素水文学技术对解决上述问题将起到独特甚至是不可替代的作用.总之,机遇与挑战并存,风险与希望同在.目前正是我国在加速同位素水文学发展及水同位素技术中大显身手的大好时机.第27卷第5期地球科学 中国地质大学学报Vol.27 No.52002年9月Ear th Science Journal of China University of Geosciences Sep. 2002Isotope Hydrology and Water Resources plus Hydro -EnvironmentWANG J-i y ang(I nstitute of Geology and Geop hysics,Chinese A cademy o f Sciences,Beij ing 100029,China)Abstract:Isotope hy drology is a new discipline in earth sciences developed since 1950s.Its main targ et is to use isotope technique to solve various problems in hydrology.It is w ell know n that isotope refers to those atoms whose numbers of proton are the same but w hose numbers of neutron are different.Isotopes can be d-i vided into two ty pes:stable and radioactive.For stable isotopes,no radioactive decay has been found so far.But for radioactive isotope,there ex ists radioactive ually,the term natural and/or environmen -tal isotopes w ere used for the tw o types of isotope mentioned above.The environmental isotopes commonlyused in hydrology are:2H ,3H,3He,4He,13C,14C,18O,34S,36Cl,etc.It must be noted that for different types of w a -ter,such as sea w ater,lake water,river water and ground w ater,the isotope com position seems to be quite different but relatively stable,althoug h the w ater chemistry varies greatly.T herefore,the isotope composition can be,to certain degree,regarded as the finger print and/or DNA of the w ater.Also for this reason,the isotope com position in the w ater and the isotope hydrology technique are w idely used to solve various prob -lems in w ater resources assessment and hydro -environment evaluations such as the origin of w ater,the interac -tion of surface and g roundw ater,the rain -off w ater,the degree of openness of a groundw ater system ,the in -tensity of w ater cycling,the pollution deg ree and the pollution source of a w ater body.In recognition of the importance of isotope hydrolog y,an isotope hydrology section has been established in the International Atomic Energy Agency (IAEA)and an isotope hydrolog y laboratory is set up simultaneously w ith advanced technique and equipment.Since late 1950s,a Global Netw ork for Isotopes in Precipitation (GNIP)has been initiated jointly by IAEA and WM O (World Meteorological Organization)and all the data have been published since 1961.Recently,sponsored by IAEA/UNESCO,a similar global netw ork for isotopes in the large rivers in the w orld is under the w ay to set up.It is of significant importance in promoting isotope hydrology development w orldw ide.In China,isotope hydrolog y studies can be traced back to the late 1960s.In the scientific investigation of w ater resources in Jolmo Lungma reg ion,2H and 18O w ere determ ined in snow and ice sam ples.Since then,2H and 18O have been analyzed for precipitations in Beijing,Shanghai and East China by different researchers with g reat achievement.In 1988,Supported by the M inistry of Water Resources,the first 10stations ,for mon-i toring the isotopes in precipitation in China w ere established and now they have been included in the IAEA/WM O GNIP.At present,the total number of stations has increa sed to 30.Now adays,water resources shortage and hydro -environments degradation become more and more serious w orldw ide.According to the prediction by the World Bank,2/3world population w ill live in a serious water -shortage environment if we follow the present w ater -consuming model.At present,70-80billions of U S do-l lars has been offered to the developing countries to alleviate the annual w ater resources shortag e.The global demand for w ater resources w ill be doubled in the coming 15years.For this reason,altogether 24internation -al organizations including IAEA are w orking on a World Project for Water Resources Assessment to reduce the g lobal w ater shortag e. flood , w ater shortage and water pollution have become three main problems in China now adays.Both the w ater shortages in the Heihe river reg ion and the deg radation of hydro -environment in T aihu lake area have attracted g reat attention from the State Council.The isotope hydrology technique m ay play a particular role in solving these problems.All in all,opportunities and challenges co -exist and it is a right time to ex pedite the development of isotope hydrology in China.533第5期 汪集:同位素水文学与水资源、水环境。

本文为国家高技术研究发展计划(“863”计划)“天然气水合物探测技术”课题(2001AA611020/02)的成果。

责任编辑:宫月萱。

第一作者:杨涛,男,1981年生,博士研究生,从事海洋地球化学研究。

南海北部地区海洋沉积物中孔隙水的氢、氧同位素组成特征杨　涛　薛紫晨　杨竞红　蒋少涌(南京大学地球科学系成矿作用国家重点实验室,南京大学海洋地球化学研究中心,江苏南京,210093)摘　要　海洋沉积物中孔隙水的H 、O 同位素地球化学研究可以有效示踪天然气水合物的存在,中国南海地区由于地处三大板块交会处,地质构造特殊,沉积地层厚,沉积速率高,有机质丰富,并有指示天然气水合物存在的地球物理证据BSR 存在,符合天然气水合物的赋存条件。

本文对南海北部地区部分海域浅层沉积物中孔隙水样品进行了H 、O 同位素分析,试图探讨与天然气水合物赋存有关的地球化学异常。

通过研究认为,①南海处于三大板块的交界处,具有特殊的地球物理场和构造沉积特征以及较适合天然气水合物赋存的温压条件,特别是南海北部地区有利于天然气水合物的生成;②南海北部地区部分海域的浅表层沉积物的H 同位素测试中可以看出,总体上与海水的正常值一致,可能来自海水,但是在其中A14站位8个样品表现出了与天然气水合物有关的重同位素随深度增加的趋势。

也许指示该区有天然气水合物存在的可能性。

关键词　天然气水合物　H 、O 同位素　孔隙水　海洋沉积物Oxygen and H ydrogen Isotopic Compositions of Pore W aterfrom Marine Sediments in the Northern South China SeaYAN G Tao XU E Zichen YAN G Jinghong J IAN G Shaoyong(S tate Key L aboratory f or Mi neral Deposits Research and Center f or M ari ne Geochemist ry ,Depart ment of Earth Sciences ,N anji ng U niversity ,N anji ng ,Jiangsu ,210093)Abstract Oxygen and hydrogen isotopic compositions of pore water from marine sediments are good indicators for gas hydrates.The S outh China Sea is located among three major plates.Its geological and tectonic settings ,thick sediment columns ,high sedimentation rates and high contents of organic matters ,together with geophysical evidence for the existence of BSR ,all point to the great poten 2tial of gas hydrates in this region.This paper reports oxygen and hydrogen isotopic compositions of pore water from marine sediments in the northern S outh China Sea ,in an attempt to study the isotope anomaly that may be related to gas hydrates.K ey w ords gas hydrates oxygen and hydrogen isotopes pore water marine sediments 天然气水合物是一种由水分子搭成笼状的多面体格架,再以各种气体分子充填其中的笼型固态物质,气体分子以甲烷为主。

不同水体氢氧同位素一、海洋水体氢氧同位素海洋是地球上最广阔的水体之一，其中的水分子也含有不同的氢氧同位素。

海洋水体中的氢氧同位素主要有氢-1（氚）、氢-2（重氢）、氢-3（超重氢）、氧-16、氧-17和氧-18。

其中，氢-1和氧-16是最常见的同位素。

海洋水体中的氢氧同位素含量受多种因素的影响，包括水温、盐度、深度等。

一般来说，海洋表层水体中的氢氧同位素含量较高，随着深度的增加，含量逐渐降低。

这是因为氢氧同位素的分馏效应导致的。

根据研究发现，海洋水体中氢氧同位素的组成对于研究古气候变化具有重要意义。

通过对海洋沉积物中氢氧同位素的分析，可以推测出过去的气候变化情况。

因此，海洋水体中的氢氧同位素研究对于了解地球气候演变以及预测未来气候变化具有重要意义。

二、湖泊水体氢氧同位素湖泊是地球上重要的淡水资源，湖泊水体中的氢氧同位素也具有一定的特征。

湖泊水体中的氢氧同位素主要受到降水的影响，其中降水中的氢氧同位素含量与地理位置、季节等因素密切相关。

湖泊水体中的氢氧同位素含量的变化可以反映降水的季节性变化。

例如，在干旱季节，湖泊水体中的氢氧同位素含量较高，而在雨季，含量则较低。

这是因为降水中的氢氧同位素含量随着降水量的变化而变化。

湖泊水体中的氢氧同位素也可以用于研究湖泊的水文循环过程。

通过对湖泊水体中的氢氧同位素的分析，可以了解湖泊的水源、水量变化以及水体的混合程度等信息。

这对于湖泊生态系统的研究和管理具有重要意义。

三、地下水体氢氧同位素地下水是地下岩石裂隙或含水层中的水分子，其中的氢氧同位素也具有一定的特征。

地下水体中的氢氧同位素主要受到降水的影响，同时还受到地质构造、地下水流动速度等因素的影响。

地下水体中的氢氧同位素含量的变化可以反映地下水的来源和补给方式。

例如，降水中的氢氧同位素含量较高的地区，地下水体中的氢氧同位素含量也较高。

而在干旱地区，地下水体中的氢氧同位素含量则较低。

地下水体中的氢氧同位素研究对于水资源的管理和利用具有重要意义。

中国北方中纬度地区深海氧同位素第3期的环境演化特征NSFC 90411017, 北京大学中国科学院南京地理与湖泊研究所(北京大学周力平 lpzhou@)本项目选择横跨我国北方中纬度不同气候区域范围内的若干代表性的黄土和湖泊沉积记录，对相当于深海氧同位素第3期(MIS3)时段进行系统的年代学和古气候学研究。

用多种测年方法建立精确的年代框架，应用以沉积学、古生态学、环境磁学和同位素地球化学等为基础的多种代用指标进行古环境重建，建立该时段高分辨率古环境演化序列；通过与相应的全球记录以及中国其它区域的对比研究，揭示我国北方中纬度地带MIS3的环境格局和千年尺度气候变化的特征；运用古气候模型进行该时段气候模拟试验，探讨西风环流和季风影响下我国北方中纬度不同气候区的区域环境演化规律和气候动力学机制。

通过器测资料、历史记载、第四纪沉积记录等不同手段和途径，把现代过程与古记录结合起来认识气候变化的规律，构成了古全球变化研究的基本思路。

近年来，古全球变化研究强调从地球系统的视角，分析在不同时间和空间尺度上提取的气候变化信息，在认识地球气候系统变化规律方面取得了巨大的进展。

其中最有意义的发现之一就是冰期与间冰期气候旋回背景下的气候不稳定性：在某些地质时期，气候变化表现出千年甚至更短时间尺度上的明显波动[1-5]。

在过去十年中，国际上对这类气候变化研究最多的是末次冰期中的间冰阶，即深海氧同位素第3期（MIS3，距今60-25 ka）。

这是末次冰期中一个特殊的时段，不仅其温度高于相邻的同属末次冰期的氧同位素2期和4期，而且该期内还存在千年尺度的Heinrich 和Dansgaard-Oeschger事件。

MIS3的气候不稳定性首先在格陵兰冰芯中被揭示[1-2]，其后在欧洲大陆、大西洋、太平洋、南极冰芯记录中得到了证实[3-9]，并引发了一系列气候变化机制的深入研究，构成了近年来国际上全球变化研究的热点之一。

我国学者利用中国丰富的地质资料在推进相关研究中发挥了重要的作用，先后在多个黄土剖面和南海沉积记录中发现了MIS3的气候不稳定的证据[10-13]。

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。

海洋环境中稳定氧同位素研究海洋环境中稳定氧同位素研究导言稳定氧同位素是地球科学中一个重要的指标，对于研究海洋环境和古气候变化具有重要意义。

本文将从简单介绍稳定氧同位素的基本概念开始，逐步深入讨论其在海洋环境中的应用及研究成果，并分享个人观点和理解。

一、稳定氧同位素的基本概念1.1 什么是稳定氧同位素？稳定氧同位素是指氧原子核中的质子数不变，但中子数不同的同位素。

氧元素的最常见同位素是氧-16（^16O）和氧-18（^18O），其中^16O相对丰度约为99.76%，^18O约为0.204%。

稳定氧同位素的相对丰度比例可用δ值表示，即δ^18O。

1.2 δ^18O的应用稳定氧同位素的比例可以用来推测水体的来源、温度变化、地球气候环境等。

其中，海洋环境中的稳定氧同位素成为了研究海洋生态系统、水文循环以及全球气候变化的重要标志。

二、稳定氧同位素在海洋环境中的应用2.1 海洋生态系统的研究稳定氧同位素可以用于研究海洋生态系统中的生物地球化学过程。

海洋生态系统中的生物对氧的同位素存在不同的分馏效应，因此生物体中的稳定氧同位素比例可以反映其所处的海洋环境条件。

通过对不同物种或生态环境中的稳定氧同位素进行测量，可以了解海洋生态系统的结构、营养动力学和生物地球化学循环等方面的信息。

2.2 水文循环的研究稳定氧同位素还可以用来研究海洋水文循环。

海洋中的水体来源和混合过程会导致不同水质的δ^18O值不同。

通过测量不同地理位置和深度的海水样品中的稳定氧同位素比例，可以了解海洋水圈的混合状态、水体来源和垂直混合等信息。

这对于理解海洋循环、确定海流路径和预测海洋变化具有重要意义。

2.3 全球气候变化的研究稳定氧同位素在全球气候变化研究中起着重要的作用。

氧同位素与海洋温度变化存在密切关系。

通过分析古代海洋沉积物中的稳定氧同位素组成，可以重建过去海洋温度的变化。

这对于研究全球古气候变化、理解全球气候系统对人类活动的响应和预测未来气候变化有重要的启示作用。

关于矿区深部地下水循环氢氧同位素示踪（案例分析）地下水稳定同位素成分被认为是地下水的"指纹，记录了大量综合反映地下水系统地球化学过程以及联系各环节成分特点的环境信息，在分析地下水来源、18在没有运移和混合等动态过程的研究中发挥着日益重要的作用。

特别是D和O高温的水—岩作用和强烈的蒸发条件下是保守和稳定的，是示踪地下水真实动力过程的最理想的环境同位素。

我国华北隐伏型煤矿区水文地质条件极为复杂，是存在不同程度水力联系的若干充水含水层组成的复杂地下水系统。

在矿区开采进程中，无论是矿井的正常充水&还是以防治水害为目的的人为疏放水或采动裂隙充水，都会不同程度地影响或破坏含水层，使矿区地下水系统水循环模式发生改变，为煤矿突水的准确预测预报以及矿区水资源保护与利用增加了不确定因素’采用氢氧稳定同位素示踪技术，分析开采扰动影响下矿区地下水循环规律将是一次有益的尝试’国内外关于地表水或浅层地下水氢氧稳定同位素研究成果十分丰富，但对煤矿区深部地下水氢氧稳定同位素的研究不多，对多层深部地下水开展氢氧稳定同位素对比研究则更少，其中一个关键制约因素是难以采集不同类型深部地下水水样（埋深300米以下）。

然而，煤矿区具有采取300以下乃至千余米的各类深部地下水水样的独到优势，为研究深部地下水氢氧稳定同位素组成及地下水循环提供了可能。

实际上，煤矿开采进程中，准确预测开采充水类型与充水量是有效防治煤矿突水事故和矿区水资源保护与利用的关键，摸清矿区主要充水含水层的补给、径流与排泄及含水层间水力学联系是前提。

本文以淮北煤田宿（县）—临（涣）矿区为研究示范，采用氢氧稳定同位素示踪技术，分析矿区地下水的循环过程、补给来源，开展地下水补给端元混合比例计算等，为矿区突水的预测预报与地下水资源的保护与利用奠定基础。

1研究区地质背景安徽省淮北煤田宿（县）—临（涣）矿区属于洪冲积平原，地势平坦开阔，由西北向东南倾斜，海拔高度20—40米，自然坡降1/7500—1/10000.矿区内主要河流自西向东汇入淮河，主要有涡河、浍河、沱河、濉河、新汴河等。

同位素示踪技术在水文地质学中的应用一、引言水文地质学是研究地下水和地质构造之间相互作用的学科，同位素示踪技术是一种研究地下水流动和地下水污染传输的有效手段。

本文将详细介绍同位素示踪技术在水文地质学中的应用。

二、同位素示踪技术概述同位素示踪技术以自然界中存在的同位素为研究对象，通过对同位素进行监测、分析，来了解环境的物质与能量循环和转化过程。

其中比较常用的同位素有氢同位素（2H，称作氘）、氧同位素（18O、16O）、碳同位素（13C、12C）、氮同位素（15N、14N）等。

同位素示踪技术在水文地质学中的应用主要涉及氢氧同位素示踪、碳同位素示踪和氮同位素示踪等方面。

三、氢氧同位素示踪氢氧同位素示踪利用地下水中氢氧同位素比值的空间差异，研究地下水的来源、流动路径和补给特征。

其原理是：不同区域的地下水来源，其水分子中氢氧同位素比值是不同的。

通过测定地下水中氢氧同位素比值，可以判断地下水的补给源区和补给方式，进而对地下水补给机制、地下水与地表水的关系等进行研究。

氢氧同位素的测定主要采用同位素比值质谱仪（Isotope Ratio Mass Spectrometer，IRMS），通过测定样品中特定同位素的质量比，计算出其同位素比值。

同时，为了确定样品中同位素比值的精确度，通常采用同位素标准物质进行校正。

四、碳同位素示踪碳同位素示踪主要应用于研究地下水中有机和无机碳的来源及其转移特征。

碳同位素示踪的基本原理是：不同碳来源的同位素比值存在区别，通过测定地下水中有机和无机碳的碳同位素比值，可以推测其来源和服务的地质环境。

常用的碳同位素有自然含量的13C和12C。

在研究地下水中有机和无机碳来源的过程中，13C和12C的变化可以反映生物活动和化学反应的影响。

例如，如果地下水中有机碳主要来自植物残渣，其13C/12C比值应该相对较高；如果来自生物和人类排放物，则其13C/12C比值会比较低。

碳同位素的测定方法包括气相色谱-质谱联用技术（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）和元素分析仪（Elemental Analyzers，EA）。

水资源管理中的氢氧同位素技术研究水，是地球上最基本的生命之源，也是人类生存所必需的基础物质之一。

随着全球人口不断增长和经济的迅猛发展，水资源的需求量不断增加，但是水源的可利用量却是有限的。

因此，对水资源的管理和利用成为了世界各国所面临的重要问题之一。

而在水资源管理领域，氢氧同位素技术被广泛应用。

氢氧同位素技术简介氢氧同位素技术是用氢氧同位素比值来研究水的性质和运动过程的一种方法。

因为不同来源的水在组成方面会有所不同，故而不同种类的水同位素比值也不尽相同。

通过对水样中氢氧同位素比值的测定，并结合氢氧同位素与环境参数（温度、降雨等）之间的关系，可以推断出水体的来源、水文过程以及水的补给来源等信息。

氢氧同位素技术已被广泛应用于水资源开发、水文过程研究、水污染控制、农业灌溉、生态保护等领域。

氢氧同位素技术在水资源管理中的应用氢氧同位素技术在水资源管理中的应用主要包括以下几个方面：1. 水循环研究氢氧同位素技术可以用来研究水的流向、水文过程以及水循环等问题。

例如，对于地下水补给来源的研究，可以通过分析地下水中氢氧同位素比值的变化来确定水的来源。

同时，利用氢氧同位素技术可以分析水的补给来源和补给时间，从而帮助制定合理的水资源管理和保护措施。

2. 水污染控制氢氧同位素技术还可以用来控制水污染。

因为不同的水污染物在水体中分布不均，也会对水体中的氢氧同位素比值产生影响。

因此，通过对水体中氢氧同位素比值的分析可以帮助确定水体中污染物的来源和迁移路径，进而实现对水污染的预测和控制。

3. 农业灌溉氢氧同位素技术可以用来研究农业灌溉水的来源和使用情况，从而实现对土壤水分和养分的管理。

例如，在干旱地区，通过对灌溉水中氢氧同位素比值的分析，可以判断灌溉水的来源和补给周期，从而合理使用水资源，提高灌溉效率。

4. 生态保护氢氧同位素技术在生态保护中也有重要应用。

例如，在海洋生态系统研究中，可以利用氢氧同位素技术分析海水中氢氧同位素比值的变化，从而研究海水运动和海洋生态系统的变化。

水文地质研究中同位素的应用分析作者：曹玉兰黄裕乾来源：《北方环境》2011年第04期摘要：应用同位素方法来获取水文地质的信息，其主要依据是稳定同位素和放射性同位素对水起着标记和计时的作用。

在水文地质研究中，运用科学的同位素方法解决水文地质问题，较其它方法有着无可比拟的优越性。

关键词：水文地质研究;环境同位素;人工同位素;示踪中图分类号：X820 文献标识码：A 文章编号：1007-0370（2011）04-0137-01近20年来，运用同位素的理论和方法解决水文地质问题发展迅速，已经成为具有独立体系和特定研究内容的新课题。

同位素方法为研究水文地质提供了新的有效手段，它有助于从宏观和微观上阐明水文地质的过程机理。

应用同位素方法可以解决很多水文地质问题，如测定地下水年龄，研究地下水的起源、形成与分布，示踪地下水运动，测定水文地质参数等。

同位素方法主要有环境同位素和人工同位素，二者在生产实践中都起到重要的作用。

1 环境同位素在水文地质研究中的应用环境同位素是在环境中客观存在的，是变化和浓度不受人的主观控制的放射性同位素和稳定同位素。

在环境变化和水圈的研究中，组成水分子氢和氧的同位素，及碳、氮、硫等水中溶解物元素的同位素经常被用到。

由于环境变化和水圈的许多相关课题具有特殊性，因此，随着研究工作的程度和阶段性的发展，要联合应用以环境同位素技术为首的多种方法。

不同研究课题的性质和条件运用不同的研究方法组合。

重要的是要充分利用环境同位素的技术优势，一是将人们原有物理学层面和化学层面的认知能力提高到原子核层面，有利于强化人们探究逆向问题的能力。

二是提供了确定年代的方法，要充分利用环境同位素的优势，就要明确环境同位素的技术难点、适用领域和理论原则。

氢和氧的环境同位素适合应用于研究水质平衡，区域内水循环，全球范围水循环，水圈、大气圈两者的关系，地下水、地表水之间的关系，地下水补给，地下水溶质、溶剂的起源，盐卤水和油气田水的起源和形成等水文地质领域。

氢氧同位素平均滞留时间-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分主要介绍本文的主题和背景信息，以及氢氧同位素平均滞留时间的相关概念。

氢氧同位素平均滞留时间是研究氢氧同位素在地球系统中循环过程中停留时间的一个重要指标。

在地球的水循环过程中，氢氧同位素起着至关重要的作用。

氢氧同位素是水分子中氢和氧原子的同质异位素，根据氢氧同位素的组合比例，可以推断出水分子在不同地方和不同过程中的来源和变化。

氢氧同位素平均滞留时间是指水分子中的氢氧同位素在地球系统中停留的平均时间。

它可以通过测量地球不同环境中的水样品中的氢氧同位素比例，并结合氢氧同位素的衰变率等因素进行计算。

这个指标是研究水循环和水资源管理的重要依据，可以帮助我们了解水资源的供应情况，预测未来的气候变化，以及评估人类活动对水循环的影响等。

本文将通过梳理相关文献和已有研究成果，系统地介绍氢氧同位素平均滞留时间的研究进展和应用情况。

在正文部分，我们将着重探讨氢氧同位素平均滞留时间在地球水循环、气象学、陆地生态系统和海洋环境等领域的应用，并阐述其在科学研究和社会实践中的意义和价值。

结论部分将对本文的主要内容进行总结，并展望未来氢氧同位素平均滞留时间研究的发展方向。

通过对氢氧同位素平均滞留时间的深入研究，我们可以更好地把握地球水循环的规律和变化趋势，为解决水资源问题、应对气候变化等提供科学依据和决策支持。

同时，这一研究领域的发展也将为我们更好地了解地球系统的运行机制和自然环境的演变提供重要线索。

1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行说明和分析氢氧同位素平均滞留时间：1. 引言：在引言部分，将提供关于氢氧同位素平均滞留时间的背景和基本概念。

还将明确文章的目的和重要性，引导读者进入主题。

2. 正文：正文部分将分为两个要点进行阐述。

2.1 第一个要点：首先，将详细介绍氢氧同位素是什么以及其在自然界中的分布情况。

解释不同氢氧同位素的含义和特点，以及其在地球系统中的重要作用。

在水文水资源领域中同位素技术的应用宏瑾靓【摘要】水是人类维持生命体征的六大营养素之一,人体百分之八十由水组成,水是生命之源. 地球百分之七十的面积都被水覆盖,但是其中绝大部分为不可用的咸水,只有少部分是可供人类维持生命的淡水,而且将近百分之七十的淡水被冻结在冰层之下,可供人类直接获取的淡水不到水资源总量的百分之一. 随着全球变暖现象和环境污染的严重,可供人类实用的水资源越来越少,加强生态环境保护,治理水污染问题,必须重视同位素技术作用,同位素技术可以帮助人们分析水循环过程,寻找水再生利用的方法. 从客观角度分析了在水文水资源领域运用同位素技术的必要性以及同位素技术在水文水资源领域的应用.%Water is one of the six largest human nutrition to keep living vital signs. The eighty percent of the human body is water, so the water is the source of life. Seventy percent of the surface of the earth is covered by water, but most of them are not available water, only a small part is available for human life, and nearly seventy percent of the fresh water is frozen to be ice, for human being directly used to fresh water is one percent of the total amount of water resources. With the global warming and environmental pollution is serious, the water resources for people become less and less. To strengthen the eco-environ-ment protection, to control the issue of water pollutant, we have to think highly of the isotope technical function. The isotope techniques can help people analyze the water cycle process, look for the method of water recycling. The paper analyzes the ne-cessity of using the application ofisotope techniques in the hydrology and water resources field and application of the isotopic technique from an objective point of view.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2015(037)006【总页数】2页(P70-71)【关键词】同位素技术;水文水资源领域;应用【作者】宏瑾靓【作者单位】辽宁省铁岭水文局,辽宁铁岭 112000【正文语种】中文【中图分类】TV213.4同位素技术是指将同位素或同位素的标记化合物通过生物、物理或者化学手段渗透进研究对象里，再利用生物、化学、物理等科学手段追踪同位素的位置、变化情况的技术。

环境同位素在水文地质和环境地质研究中的应用摘要：在当前我国社会经济迅猛发展过程中，对于我国的生态环境、水文环境等会造成十分严重的影响，甚至某些地方会形成不可逆的破坏和污染。

因此，在此背景之下，需要高度关注水文地质和环境地质的深入研究和有效检测，这样才能为环境的有效保护提供必要支持。

在此背景之下，需要有效利用好环境同位素技术，使其根本价值得到充分体现，这样才能为水文地质和环境地质研究取得更良好成效提供必要支持。

基于此，本文重点探究环境同位素在水分地质和环境地质研究中的应用策略等相关内容。

关键词：水文地质；环境地质；环境同位素；应用研究引言在环境同位素中，氢和氧是相对来说比较稳定的同位素，可以当做水起源的重要标志，因此在水文和地质环境的研究过程中可当做关键性工具对于自然界的水文地质和环境地质现状进行有效分析和定量评价。

在当前的水文地质和环境地质研究过程中，越来越广泛的应用环境同位素技术，使其得到有效测定，作为核心工具进行充分应用，这样可以更充分体现出应有的生态环境保护效果，以环境检测为切入点进行切实检测评估，以此体现出应有的应用价值。

1环境同位素的概述通常所谓的环境同位素主要指的是在生态环境中广泛存在的、其浓度变化规律相对来说比较稳定，不会受到研究者的相关控制和影响而体现出环境研究的精准性和可行性。

因此环境同位素是相对来说比较稳定的、具有放射性的同位素，在当前的水文地质和环境变化等相关方面的研究过程中，对于环境同位素有越来越广泛的应用。

在该类水文地质环境变化之中进行深入研究，比较常见的同位素主要指的是由水分子组成的同位素以及放射性同位素等。

因此在针对水文地质和环境地质进行研究过程中，要着重针对该类同位素进行深入分析，充分匹配环境同位素技术和相关仪器设备等，结合相对应的研究课题和环境因素、环境条件，对于不同工作阶段工作程度进行深入分析，从而体现出环境同位素的优势和应用价值，进而为水文地质和环境地质的有效检测、衡量和定量评估提供必要条件。

同位素海洋化学黄弈普同位素海洋化学是研究海洋中同位素存在和变化规律的一门学科。

通过对海水中同位素的测量和分析，可以揭示海洋的动态过程、气候变化以及地球系统的相互作用等重要信息。

同位素是元素中具有相同原子序数但质量数不同的原子。

海洋中最常见的同位素是氢同位素——氘（D）、氧同位素——氧18（O-18）以及碳同位素——碳13（C-13）等。

这些同位素在海水和大气之间发生交换过程，可以用来追踪水文地理学和气候系统中的变化。

首先，在海洋中进行同位素的测量可以揭示海水的运动和循环。

例如，利用测量水体中氧同位素的丰度可以推断出海洋的混合程度。

氧同位素在不同温度下的分馏效应不同，温暖的海水中氧18的丰度相对较低，而寒冷的海水中氧18的丰度相对较高。

通过测量不同地方海水中氧18的丰度，可以了解海水的运动和混合情况，进而推断出海洋的环流过程。

其次，同位素海洋化学还可以用来研究气候变化。

气候系统中的水循环过程可以通过同位素的变化来追踪和理解。

例如，氢同位素的丰度变化可以表征水汽来源和降水的种类。

海洋中的同位素记录了过去气候的变化，因为同位素丰度受到气候变化的影响。

通过对海洋沉积物和冰芯等样本中同位素的测量和分析，可以重建过去几千年的气候变化，为研究现代气候变化提供参考。

最后，同位素海洋化学对于研究地球系统的相互作用也具有重要意义。

例如，地壳中的岩石和矿物中含有稳定同位素，当这些岩石和矿物风化或溶解后，同位素会释放到海洋中。

通过测量海水中同位素的丰度可以了解到地质过程对海洋环境的影响。

同时，海洋生物也参与了地球系统的循环过程。

海洋中的生物通过吸收和释放同位素元素，影响着海水中同位素的丰度。

通过研究海洋生物的同位素组成，可以了解到生物活动对海洋生态系统和陆地环境的影响。

综上所述，同位素海洋化学在揭示海洋动态过程、气候变化和地球系统相互作用方面具有重要意义。

通过对海洋中同位素的测量和分析，可以获得生动、全面且有指导意义的信息，促进人们对海洋和地球的认识，并为环境保护和气候变化研究提供重要参考。