闽西赖源溶洞群小流域河流δD、δ^(18)O时空特征及其水文学意义

基于2021年1月—2022年6月对闽西赖源溶洞群小流域河流的氢、氧稳定同位素比值开展连续观测的数据,本研究探讨了赖源溶洞群小流域地表河和地下河的补给关系,结果表明:(1)郑地溪上村段小流域内地表河和地下河的δ^(18)O表现出不同的时空变化特征,地下河δ^(18)O值较为稳定,时空变化幅度较小,平均值接近于大气降水氧同位素的加权平均值,而地表河时空变化较大,在地下河汇入点的上下河段存在明显差异,上段河道δ^(18)O响应降水δ^(18)O变化,但相较降水加权平均值显著偏正,下段受地下河δ^(18)O混合效应明显。(2)流域地表河和地下河δ^(18)O在不同程度上受蒸发作用的影响,但总体上较为微弱。地下河δ^(18)O与降水年加权平均值变化趋势一致,地下水δ^(18)O低于地表水表明研究区内地下水单向补给地表水。(3)在地下河汇入点的下游河段的δ^(18)O表现为上游河水与地下河混合的结果,可以利用δ^(18)O的二元混合模型估算地下河流量的贡献。

石英羟基水-分子水的分馏系数与常规混合水δD分析的关系

采集了 4个不同地区花岗岩石英、热液脉石英 ,分析其中包裹体分子水与结构羟基水的含量、包裹体分子水的δDinclusion、结构羟基水的δDOH,计算了结构羟基水 包裹体分子水之间的D/H分馏系数αOH inclusion。考查了混合水 (结构羟基水 +包裹体分子水 )δDwhole water与单独包裹体水δDinclusion之间的差别 ,分析了这种差别与分馏系数αOH inclusion的关系。结果表明 :花岗岩样品中两种水之间的分馏系数小 ,分馏程度大 ,在常规分析中 ,若采用测定混合水δDwhole water值代表实际流体 (包裹体水 )δDinclusion值时 ,二者间有较大的差异。热液石英脉样品总体来说分馏系数接近于 1,分馏程度小 ,常规分析中引起的二者之间差异小。常规的分析方法用于分馏程度小的热液脉石英是可行的 ,但进行花岗岩石英水的氢同位素分析时有必要区分出包裹体水与羟基水。

天山乌鲁木齐河流域山区降水δ^(18)O和δD特征及水汽来源分析

依据乌鲁木齐河流域山区3个站点实测次降水δ18O和δD数据以及气象观测资料,结合临近GNIP(Global Network of Isotopes in Precipitation)站点数据,对其降水δ18O和δD特征及水汽来源进行了分析。结果表明,大气降水中δ18O值波动范围大,但呈现明显的季节性变化:冬季降水δ18O较低,夏季降水δ18O较高。受流域山区气候和地理条件影响,从上游到下游各站点大气降水线截距和斜率均呈现逐渐减小趋势。大气降水中δ18O和δD与日均气温存在密切正相关关系,且温度与δ18O之间的相关性优于δD。降水中d-excess值也表现出季节性变化,冬季降水d-excess值高于夏季降水。利用HYSPLIT 4.0气团轨迹模型,得出夏季水汽主要来源西风环流输送,冬季受西风环流和极地气团共同影响。

基于δD和δ^(18)O及水化学的永定河流域地下水循环特征解析

运用环境同位素和水化学成分作为水循环研究的示踪剂,揭示了永定河流域中下游地下水循环特征。通过现场调查并对浅层和深层地下水采样,进行室内水化学和氢氧同位素组成测定,分析了流域内深层和浅层地下水的氢氧同位素和水化学组成的空间分布规律和演化趋势,揭示了流域地下水循环特征。结果表明,降水是山前地下水的主要补给源,地下水在接受降水的补给后经过了不同程度的蒸发作用,山区受蒸发影响较小,平原区较大,尤其是平原区浅层地下水呈现出强烈的蒸发浓缩作用;水化学特征表现为自西部山区到山前平原至滨海平原,自浅层到深层,地下水的矿化度逐渐升高;平原区浅层和深层地下水含水层之间存在明显的越流补给现象;沿海地区未发现海水入侵现象。

有机物对红外光谱技术测定植物叶片和茎秆水δ^(18)O和δD的影响

植物叶片、茎秆和土壤水δ18O和δD是研究土壤植被大气系统生态水文循环过程的重要示踪剂。与传统的稳定同位素质谱(IRMS)技术相比,稳定同位素红外光谱(IRIS)技术具有测量速度快、运行成本低等优势,将促进稳定同位素生态学的发展。但是利用低温真空蒸馏抽提技术获得的植物叶片和茎秆水中含有甲醇和乙醇类有机污染物,造成δ18O和δD的IRIS测量值偏离IRMS测量值(2.64±0.43)‰和(3.6±0.8)‰,超过了仪器精度。本研究利用纯水混入不同浓度的色谱纯甲醇或乙醇,结合Los Gatos公司的光谱分析软件确定甲醇(NB)和乙醇(BB)类物质污染程度的光谱度量值,建立了δ18O和δD的光谱污染校正方法。研究表明,同一台分析仪建立的校正曲线无明显的时间漂移;不同分析仪建立的校正曲线存在显著差异;IRIS校正值与IRMS测量值的交叉验证表明,IRIS测定冬小麦和夏玉米叶片和茎秆水的δ18O和δD可以被准确地校正,与IRMS的差值分别为(0.11±0.12)‰和(0.7±0.4)‰。

新疆三工河流域土壤水δD和δ^(18)O特征及其补给来源

采用环境同位素示踪技术研究旱区不同土地利用类型下的土壤水来源与运移机理,通过以新疆三工河流域为研究区,对三工河流域四个土壤剖面分层采集了不同土地利用类型的土壤水,测定了其稳定同位素(δD、δ^(18)O)的含量,分析了非饱和带土壤水稳定同位素沿土壤剖面的垂向变化规律。结果表明:区内非饱和带中的土壤水在入渗的同时经历了明显的混合作用,荒地土壤水比耕地受蒸发作用影响更强烈,荒地蒸发影响深度为1.2~1.6 m,耕地蒸发影响深度为0.8~1.2m;荒地与耕地土壤水中氢氧同位素在垂向上呈现旋回变化,每个旋回经历了一次新水入渗补给的过程,即新水入渗与土壤老水混合-土壤水氢氧同位素逐渐变小直到贫化极值-地表入渗补给结束,土壤水向下运移并逐渐与土壤老水混合同时受蒸发作用-同位素逐渐富集直到土壤老水本底值;耕地土壤剖面补给水δD值为-112.93‰^-102.58‰,荒地土壤剖面补给水δD值为-111.07‰^-94.44‰,比地下水、地表水同位素值更贫化,可见土壤水中的补给水主要来源于大气降水;灌溉水入渗地表后,在强烈的蒸发作用下,很难向非饱和带深部运移对地下水补给,节水灌溉方式改变了绿洲内土壤水入渗补给机制。研究结论为进一步厘定绿洲内垂向补给量,准确评价三工河流域水资源量提供重要依据。

冰冻成因卤水的水化学标志──Ⅰ.卤水的δD值

于1998年3-7月间进行了一系列有关海水结冰析盐和海水蒸发浓缩形成卤水的室内模拟实验，并对实验中得到的冰样和卤水样进行了化学组成和同位素组成分析。实验结果表明，与原来的海水相比，在上述两个自然物理过程中形成卤水的δD值随卤水浓度的升高表现出两个明显相反的变化趋势：在海水结冰析盐形成卤水过程中，卤水的δD值表现出逐渐降低的趋势；而在海水蒸发浓缩过程中，卤水的δD值却表现出逐渐增高的倾向。因此，对同一海水来源的卤水体来说，δD值可以作为判别该卤水是冰冻成因还是蒸发成因的一个重要水化学标志。

重庆金佛山羊口洞滴水δD和δ^(18)O变化特征及其环境意义

为探究重庆金佛山羊口洞滴水δD、δ^(18)O变化特征及其环境意义,于2011年10月—2013年8月,在重庆市南川区金佛山逐月采集大气降水样品及羊口洞6个滴水监测点的滴水样品进行氢氧稳定同位素测定。通过比较降水和滴水δD、δ^(18)O、的分布特征、季节变化及其与降水量和温度的相关性发现:(1)6个滴水点δD、δ^(18)O都较均匀地分布在当地降水线附近,表明从降水到形成滴水的过程受蒸发作用影响不大,滴水δD、δ^(18)O体现了当地大气降水δD、δ^(18)O平均水平。(2)受洞穴上覆岩土层的调蓄作用影响,羊口洞各滴水点δD和δ^(18)O的变化范围(—46.77~—62.09‰,—7.05~—9.96‰)远小于洞外大气降水(5.17~—115.63‰和—1.44~—16.10‰),且较降水存在明显滞后性。但滴水δD、δ^(18)O总体上也表现出与降水相同的夏季偏轻、冬季偏重的趋势,主要受降水水汽源地季节性差异影响。而各个监测点滴水δD和δ^(18)O季节变化差异较大,可能受滴水点上覆岩层裂隙管道发育、覆盖层厚度、岩溶水滞留时间、形成滴水前的运移路径、滴水点的高度和滴率、滴水点距离洞穴出入口的距离等多种原因影响。(3)降水δ^(18)O表现出"降水量效应"和"负温度效应",羊口洞滴水δ^(18)O与降水量总体上也呈负相关关系,而与温度(水温、洞温)的关系则呈现多样化:1#、2#、5#、6#监测点滴水δ^(18)O与温度不相关,3#点为正相关,4#点为负相关,这与各监测点滴水δ^(18)O季节变化差异较大有关。(4)总体而言,羊口洞滴水δD和δ^(18)O的季节变化不够明显,利用羊口洞石笋进行季节分辨率的古气候重建可能性较低,但滴水δD和δ^(18)O继承了当地大气降水信息,其石笋δ^(18)O可用于重建年际~十年际及更长时间尺度的古气候变化。

准噶尔盆地降水、土壤水和地下水中δ^18O和δD变化特征--以中国生态系统研究网络阜康站为例

本实验的研究材料(融雪水、雨水、土壤水、地下水)采集于2006年3-6月,取自位于古尔班通古特沙漠南缘中国科学院阜康荒漠生态系统研究站及北沙窝实验点,对其氢氧稳定性同位素比率δ18O和δD的测定结果进行了分析,研究了降水、土壤水稳定同位素变化特征,揭示干旱荒漠区降水和土壤水的关系。研究结果表明,表层10cm土壤水受降水的直接影响,其δ18O具有与降水相同变化的趋势;地表浅层土壤水的稳定性同位素比率介于雪水和雨水之间;不同时间剖面土壤水的δ18O和重量含水量均为表层10 cm变化最大,具有向下变幅逐渐减少的趋势。地下水中δ18O在不同季节变化差异不大,地下水有一致、稳定的水源供应。本研究为稳定同位素技术在水循环研究中的应用提供了实例,也为古尔班通古特沙漠生态系统维持与恢复提供科学依据。

乌鲁木齐地区大气降水中δD和δ^(18)O的变化特征

本文研究了乌鲁木齐地区近17年(1986—2002)大气降水的氢氧同位素组成,提出了大气降水线方程为δD=7.21δ18O+4.50,并与全国及全球降水线方程进行对比,揭示了该降水线方程的特征。研究表明,乌鲁木齐水分来源复杂,主要是西风带输送的海洋水汽和局地的蒸发,大气降水的加权平均18O与月平均气温相关关系显著,与雨量效应(降水量效应)较相关,降水中温度效应明显,且在一定时期很大程度上其影响掩盖了雨量效应。乌鲁木齐降水中δ18O的季节变化与温度的季节变化几乎一致,温度是制约降水中稳定同位素变化的主要影响因子。

中国西部降水中δD的初步研究

通过１９９６年夏半年中国西部６个站点降水中δＤ的空间变化特征和与气温变化关系的研究，结果表明，中国西部不同地区降水中δＤ的空间变化很大，青藏高原南部降水中δＤ较低，中国广大的西北内陆地区是降水中δＤ的一个高值区，远高于青藏高原南部地区，其空间变化未遵从“大陆效应”的规律．分析表明，这与中亚腹部干旱的气候条件和大陆内部的局地水汽循环有关．而且在大陆内部降水中δＤ对气温变化的敏感性很强，而在高原南部的季风区，降水中δＤ与气温无明显相关性．

含硫化物脉状矿床成矿流体的中阶段 δD亏损：实例与原因

很多含硫化物脉状金银矿床的成矿过程可以大致分为3个阶段,从早到晚分别以形成黄铁矿-石英组合、多金属硫化物和碳酸盐网脉为标志。所谓中阶段δD亏损,是指在成矿流体δ18O逐渐降低(或升高)时,中阶段δD同时低于早阶段和晚阶段的δD。列举了一些矿床的氢氧同位素研究结果,例证了这种现象的存在;根据中阶段伴随大量硫化物沉淀的事实,认为硫化物沉淀时流体中H2S或HS-的H+被金属离子置换出来,H+加入到流体系统后导致了流体的中阶段δD亏损。对不同温度H2O-H2S体系1000lnα值的概算显示,在200～650℃温度范围,H2S或HS-的δD低于H2O的δD约211‰～478‰,H2S或HS-中H+的少量释放即可导致流体水δD的显著降低。因此建议,成矿流体从早到晚δ18O逐渐降低,中阶段δD亏损的规律,可以作为含硫化物脉状矿床氢氧同位素演化的概念性模型。

降水-滴水的δ^(18)O/δD年季变化及与大气环流的关系--以重庆芙蓉洞地区为例

通过对2011年4月至2012年12月期间重庆市芙蓉洞外大气降水氢氧稳定同位素、降水量、温度和洞穴滴水、池水中δD,δ18 O的连续监测,分析了芙蓉洞地区降水中δD,δ18 O的变化特征及其与ENSO事件和季风指数的关系.当地大气降水线方程的截距和斜率均大于全球大气降水线,大气降水中δD和δ18 O值与大气温度成负相关关系,δ18 O与温度的相关系数为r=-0.693(n=20);与降水量的相关系数为r=-0.121(n=20);过量氘(d)也体现出夏季低冬季高的特点.不同季节的水汽源地差异是导致该地区大气降水中δD和δ18 O值出现季节差异的主要原因.芙蓉洞所在的中国南方季风区大气降水中氢氧稳定同位素组成与ENSO有密切联系.当厄尔尼诺发生时,西太平洋副热带高压势力强盛,西北太平洋季风指数高,导致中国南方地区大气降水中氢氧稳定同位素值偏重;拉尼娜发生时,东南信风强,印度洋季风指数高,降水稳定同位素偏轻.

中国大陆科学钻探(CCSD)HP-UHP变质岩中石英脉流体包裹体δD-δ^(18)O同位素组成及其意义

流体包裹体δD-δ18O同位素测定显示CCSD石英脉具有较稳定的氢同位素(δD=-97‰--69‰)和相对较低且变化较大的氧同位素组成,其矿物δ18O为-1．9‰～9．6‰,相应流体的δ18O为-11．66‰-0．93‰,说明其变质岩围岩在板块俯冲前曾在地表与大气降水发生过程度不同的水／岩反应,而石英脉继承了其各自寄主变质岩的δ18O组成;在CCSD纵向上,石英脉的δ18O同位素组成出现“∑”型变化,分别在900m-1．500m和2700m出现极低值,而在1770m和4000m出现高正值,说明CCSD变质岩原岩在俯冲前与大气降水间的水／岩反应受到局部侵入的岩浆岩带来的高温和构造空间的控制; CCSD中石英脉δ18O在纵向上的变化基本同步于其寄主围岩变质矿物的δ18O组成变化,说明石英脉与其他变质矿物一样,也经历了HP,甚至UHP变质,但其主体应形成于板块折返过程中HP-UHP岩石的减压重结晶及退变质;CCSD石英脉、东海地表石英脉或水晶矿的δD-δ18O同位素值分布的不均一性,说明HP-UHP岩石在板块折返及其后退变质中释放出的流体活动范围有限,没有经历大规模的流动或迁移。东海水晶的流体包裹体δD-δ18O组成与CCSD石英脉相似,显示它们的成因基本一致,主要形成于晚三叠世板块折返过程。

ΔD法实现光伏系统最大功率点跟踪

在光伏系统中,光照强度、环境温度和负载变化等将会影响光伏系统的功率输出,因此光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)是光伏系统研究的一个重要环节。文章在对比当前几种MPPT算法的基础上,通过改进扰动观察法得到了一种改变变换器开关频率占空比(D)来获得光伏系统最大输出功率的方案。利用MATLAB对光伏系统进行了不同工作条件下的仿真,证明其是可行的。同时,在一个实际光伏应用系统中进行占空比微增(ΔD)法最大功率点跟踪的应用试验。

ΔD-二聚体与肺栓塞发生事件的相关性

目的探讨患者ΔD-二聚体升高与肺栓塞(PE)的相关性。方法采用回顾性病例对照研究,共纳入我院2017年6月~2018年7月行肺动脉血管造影检查(CTPA)的260例患者为研究对象,纳入患者均行CTPA,并且在CTPA前1周内行两次D-二聚体监测(两次间隔时间>1 d)。根据ΔD-二聚体结果分为ΔD-二聚体>0组与ΔD-二聚体≤0组。采用单因素及多因素Logistic回归模型分析ΔD-二聚体升高对PE发生的可能性。结果本研究共收集ΔD-二聚体>0组150例与ΔD-二聚体≤0组110例;ΔD-二聚体在肺栓塞组的中位数为2960,在非肺栓塞组为5,差异有统计学意义(P<0.001);ΔD-二聚体>0组在PE中占41.3%,ΔD-二聚体≤0组在PE中占20.0%,差异有统计学意义(P<0.001)。单因素Logistic回归分析显示:ΔD-二聚体>0发生PE的可能性是ΔD-二聚体≤0的2.755倍;多因素Logistic回归分析显示:ΔD-二聚体>0组发生PE的可能性是ΔD-二聚体≤0组的2.829倍。在非肿瘤患者中,ΔD-二聚体>0发生PE的可能性是ΔD-二聚体≤0的3.038倍;多因素Logistic回归显示:ΔD-二聚体>0组发生PE的风险是ΔD-二聚体≤0组的2.870倍,差异亦有统计学意义(P<0.05)。结论ΔD-二聚体>0与PE之间有较高的相关性,关注D-二聚体变化可提高PE的早期诊断率,尤其在非肿瘤患者中更显著。

漓江流域δD和δ^18O对蒸发的指示作用

以漓江流域为例查明不同水体之间氢氧稳定同位素组成特征,并探讨氢氧稳定同位素对漓江流域的蒸发过程指示作用.结果表明:流域内不同水体之间,氢氧稳定同位素表现出不同的组成特征,地表水和地下水,在丰水期δD值和δ^18O值要比枯水期更容易富集,地下水的δD值和δ18O值分布范围较地表水小;随着水温的升高,δ18O的变化趋势比d-excess明显.从漓江上游到下游高程逐渐下降,河水线的斜率和截距也在逐渐减小,其中漓江下游河水线的斜率和截距要低于当地大气降水线,表明下游受到蒸发作用较强烈;地下河水线、地表河水线在一定程度上偏离当地大气降水线,但偏离程度较小,表明三者之间有很好的水力联系.受温度和湿度的共同影响,漓江干流丰水期河水的蒸发量占最初水体总量的0.7%~9.1%,枯水期河水的蒸发量占最初水体总量的2.6%~9.7%,丰水期的蒸发比例低于枯水期,从上游到下游蒸发比例在逐渐上升.研究区蒸发量估算值为959.40mm,与多年实测值少43.11mm,相对误差4.70%.氢氧稳定同位素对研究区降水、地表水、地下水之间的转换规律具有重要的实际意义,在今后的漓江流域水文研究中有着更加广阔的空间.

金堆城超大型钼矿床水-岩δD-δ^(18)O同位素交换体系理论模型及成矿流体来源

基于水-岩δD-δ18O同位素交换体系理论模型的建立和计算，对金堆城超大型斑岩钼矿四个不同成矿期中成矿流体的演化和来源进行了研究，发现在成矿前期和早期，成矿流体为岩浆水与围岩在较低水／岩比值（0．1W／R＞0．001）和中、高温（t=250～500℃）条件下反应后的残余流体，而主成矿期和成矿晚期的成矿流作为大气降水在相对较高水／岩比值（0．5＞W／R0．1）和中、低温（t＝150～310℃）条件下与围岩反应后的残留流体。大气降水在金堆城钼矿成矿过程中起了重要作用。在主成矿期水／岩比值达到最高。

贵州纳朵洞滴水δ^(18)O/δD的年际变化特征及其对ENSO的响应

于2013年1月至2016年12月期间,对贵州纳朵洞洞内4处滴水和洞外降水的氢、氧稳定同位素(δ^(18)O、δD)进行了4年的监测,发现滴水δ^(18)O和δD都均匀地分布在当地大气降水线(LMWL)附近,说明大气降水是洞穴滴水的主要来源,且滴水δ^(18)O和δD继承了当地大气降水δ^(18)O和δD的信号.结合大气环流格局的分析,研究区大气降水δ^(18)O和δD在监测时段内较好地响应了从El Ni1o向La Ni1a的转换.由于岩溶地下水的混合作用和包气带水的蒸发分馏,纳朵洞4处洞穴滴水δ^(18)O和δD在雨季偏正,旱季偏负,与大气降水δ^(18)O和δD旱季偏正,雨季偏负的特征相反;同时,滴水δ^(18)O和δD在监测时段内对ENSO的响应,总体表现为在La Ni1a期间偏正,El Ni1o期间偏负,与大气降水δ^(18)O和δD对La Ni1a和El Ni1o的响应情况也相反.因此,利用纳朵洞石笋δ^(18)O记录研究古气候高分辨率的季节和年际变化,要充分考虑以上情况.