脱甲河氢氧同位素组分时空分布特征及其影响因素

吴红宝赵强秦晓波高清竹吕成文

中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农业环境重点实验室安徽师范大学国土资源与旅游学院

摘要：河水氢氧稳定同位素特征是研究水体转化和示踪水循环过程的重要内容.为研究河水氢氧稳定同位素特征,揭示河水补给来源,于2017年4—8月对亚热带农业小流域脱甲河4级河段（S₁、S₂、S₃和S₄）水体氢（D）、氧(¹⁸O)稳定同位素进行了监测,分析其时空动态特征和过量氘（d-excess）的变化规律,并探讨了它们与降水、高程和水质等影响因子的相关关系.结果表明:δD、δ¹⁸O和d-excess的变化范围分别在-43.17‰^-26.43‰（-35.50‰±5.44‰）、-7.94‰^-5.70‰（-6.86‰±0.74‰）和16.77‰²3.49‰（19.39‰±1.95‰）.受季风环流的影响,δD和δ¹⁸O具有明显的季节变化特征,即春季(δD和δ¹⁸O为-29.88‰±3.31‰和-6.18‰±0.57‰)>夏季(δD和δ¹⁸O为-39.25‰±2.65‰和-7.32‰±0.42‰);空间上,δD和δ¹⁸O表现出明显的沿程变化,随着采样点的位置到河流源头的距离波动增加,δD为S₁<S₄<S₃<S₂,δ¹⁸O为S₁<S₃<S₄<S₂.d-excess在时间尺度上无显著变化,在空间上随河流级别的上升呈下降趋势.脱甲河河水水线方程斜率和截距均略小于当地大气降水线,表明大气降水是河水的主要补给来源.相关分析表明,在季节尺度上,δD和δ¹⁸O与水温呈显著负相关(δD:r=-0.92;δ¹⁸O:r=-0.88);δ¹⁸O与海拔呈显著负相关（r=-0.96）;在空间上,δ¹⁸O与水温呈显著正相关（r=0.98）;δD和δ¹⁸O与降水量呈不显著负相关.

关键词：

氢氧稳定同位素; 过量氘; 水温; 降水; 高程;

基金资助：

国家自然科学基金项目（41475129,41775157）；国家发改委CDM基金赠款项目（2014081）资助~~；