厦门沿岸地区大气降水中氢、氧稳定同位素组成及其影响因素

利用2004年4月至2006年4月采集于厦门沿岸地区的44个雨水样品,对降水中的氢、氧同位素组成及其影响因素进行了分析和研究,结果表明:(1)厦门沿岸地区大气降水中δ18O值为-10.30‰～-0.13‰,平均值为-3.67‰;δD值为-74.7‰～7.3‰,平均值为-20.5‰,均处于全球及国内降水中δ18O和δD值的变化范围内。(2)厦门沿岸地区大气降水中的δ18O和δD值受纬度效应影响。(3)厦门沿岸地区大气降水中δ18O和δD值的季节差异较大,季风气候及其导致的降雨量效应是影响该地区δ降水值季节变化的主要因素。(4)降水中的氘过剩值(d值)为1.21‰～17.10‰,平均值为8.87‰,小于世界大部分区域雨水中的d值,说明厦门沿岸地区的降水源区蒸发速率比较缓慢,降水云团主要来自海洋汽团。(5)厦门沿岸地区大气降水线为:δD=7.67δ18O+7.68(p<0.0001,R2=0.9876),与全球及国内的降水线接近,说明雨滴在降落过程中存在一定的再蒸发过程,该特征在夏季较显著。

阿克苏、连云港和淮安城市居民头发中氢、氧稳定同位素比值差异研究

人类头发中氢、氧稳定同位素比值(δ^2H、δ^18O)与其生活的地理位置具有相关性。为考察不同城市常住居民头发中δ^2H、δ^18O的差异性,本研究选择了西部的阿克苏和东部沿海的连云港、淮安3个城市常住居民的头发样本为研究对象,利用元素分析仪-稳定同位素比质谱仪(EA-IRMS)进行氢、氧稳定同位素比值检验,采用Bayes算法对检验结果进行判别分析。同时,采用波长扫描光腔衰荡光谱仪对3个城市的居民饮用水进行氢、氧稳定同位素比值检验,分析居民头发与其饮用水中氢、氧稳定同位素比值的相关性。结果表明:阿克苏与连云港、淮安的常住居民头发中氢、氧稳定同位素比值差异显著(P<0.05);连云港与淮安的差异不显著(P>0.05)。Bayes判别分析结果表明:阿克苏与连云港、淮安的检测结果能够实现较好的区分,而连云港与淮安的区分效果较差;利用δ^2H和δ^18O共同作为判别因子的判别准确率高于单独使用δ^18O或δ^2H。3个城市常住居民头发与其饮用水中氢、氧稳定同位素比值具有相关性(δ^2H:r=0.933;δ^18O:r=0.998)。

人指甲中氢、氧稳定同位素在法医学领域的应用

氢、氧稳定同位素作为一类化学示踪物质,在地理科学、环境生态和法庭科学等领域均有应用。在法庭科学研究领域,指甲作为一种记录人在不同时段内摄入氢、氧稳定同位素情况的载体,在推断人的生活地域变化轨迹方面具有很大的潜力,具有广阔的应用前景。本文从氢、氧稳定同位素溯源的基本原理,人指甲中氢、氧稳定同位素前处理方法和检验方法,人指甲氢、氧稳定同位素溯源技术的法医学应用等方面展开综述,并对稳定同位素溯源技术的发展等方面做了简要展望。

新疆和田、哈密和阿勒泰市居民指甲中氢、氧稳定同位素的比较

在法庭科学研究领域,指甲作为一种新型生物信息载体,在物证信息挖掘方面具有重要的价值。人生命活动中摄入的氢、氧主要来源于饮用水、摄入的食物和空气等,其中的氢、氧稳定同位素比值信息会被指甲角蛋白记录并保存下来,这些信息可以用于推断人的生活地域变化情况,在个体身份的排查工作中具有重要的作用。本文借助元素分析-稳定同位素比质谱技术(EA-IRMS)对新疆和田、哈密和阿勒泰3个城市常住居民指甲中氢、氧稳定同位素比值进行了分析,并借助判别分析模型对指甲样本的氢、氧稳定同位素比值进行了模式识别。结果表明,3个不同城市常住居民指甲氢、氧稳定同位素比值存在一定的差异;和田指甲样本δ^(2)H值与哈密、阿勒泰有明显差异;哈密指甲样本δ^(2)H值与阿勒泰重叠范围宽,差异较小;3个城市δ^(18)O值分布均有重叠,无明显的差异。在判别模型中,通过判别函数f(x,y)=0.992x+0.046y和判别函数f(x,y)=-0.198x+1.009y对3个市共计85份样本进行判别分析,总体分类准确率为95.29 %,9个验证样本均实现了准确的归类和判定。本文研究表明,不同城市居民指甲中的氢、氧稳定同位素比值是存在一定差异的,采用EA-IRMS结合判别分析能初步实现不同城市居民的区分。

卧龙降水稳定同位素与季风活动的关系

2003-07-2004-07在四川卧龙自然保护区对逐次降水事件进行采样,分析了降水的稳定同位素特征及其与降水量、气温和风向风速等气象参数的关系.结果表明,4-8月降水的过量氘（d-excess）值为（8.4±7.4）‰,降水由东亚季风带来的大洋水汽主导;9-10月降水的d-excess值为（-7.4±12.5）‰,降水由南亚季风带来的经过强烈分馏作用的大洋水汽主导;11月-次年3月降水的d-excess值为（12.5±12.1）‰,降水由本地蒸发水汽以及西风环流带来的内陆蒸发水汽主导.季风期降水的δD和δ^18O具降水量效应（r分别为-0.389、-0.380,p〈0.05）,次一级是气温影响（p≤0.10）.季风期降水的δD、δ^18O与南风指数呈显著负相关（r分别为-0.354、-0.390,p〈0.05）,表明降水中的稳定同位素比率对水汽来源与运输过程指示性很强,特别是南亚季风的暴发带来了稳定同位素比率和d-excess值都极低的降水.

南小河沟流域地表水和地下水的稳定同位素和水化学特征及其指示意义

南小河沟流域为典型的黄土高原沟壑区,本文分析了该流域地表水和地下水的氢氧稳定同位素和水化学特征,揭示了地表水与地下水之间的相互关系.结果表明,大气降水的δD和δ18O值呈现春夏高,秋冬低的季节变化特征.水库水的δD和δ18O值的季节性变化规律呈现夏秋高、冬春低的特征.地下水的δD和δ18O值季节性变化规律相对不显著.流域内地表水和地下水水化学类型主要为Na·Mg-HCO3型.地表水和地下水电导率的季节性变化规律均呈现冬季高、夏季低的特点.当地大气降水和深层地下水可能是南小河沟流域内地表水(水库水、沟道水)和泉水的主要补给来源.流域内的常流泉可能主要由深层地下水补给,而季节泉,例如,董庄沟和杨家沟的源头泉则可能是由深层地下水和当地大气降水共同补给.

天津七里海湿地水体的同位素和水化学特征

为了研究天津七里海湿地水体及其周边水体的水化学和同位素特征,2015年8月10~12日和12月5~7日采集了湿地内的沼泽水、潮白新河水、永定新河水和周边地下水水样,分析水样的稳定氢、氧同位素和水化学组成。结果表明,无论是在8月采样日还是在12月采样日,沼泽水的电导率都比附近的河水高;河水和沼泽水的水化学类型为Na-Cl,地下水的水化学类型为Na-HCO_3。天津七里海湿地的沼泽水和河水的水化学组成主要受控于蒸发结晶作用和人类活动,而地下水中的离子含量与岩石风化有关。8月采样日和12月采样日,沼泽水和河水的同位素组成富集,存在明显的变化;地下水的同位素组成贫化,年内变化小。潮白新河附近的沼泽水同位素组成与河水接近。沼泽水在8月采样日受到强烈的蒸发作用,其过量氘值小于12月采样日。潮白新河上的水闸对河水的同位素和水化学有直接影响,进而影响湿地水质。此外,在高含盐量的土壤环境下,七里海湿地的沼泽水中Na^+和Cl^-含量增加,可能导致水体盐分积累。

安徽铜陵凤凰山铜矿床成矿流体特征研究

本文以凤凰山矽卡岩型铜矿床为例,通过对成矿流体特征研究以及碳、氢、氧、硫、铅同位素分析,探讨成矿流体性质、成矿流体来源以及成矿物质来源。凤凰山铜矿床透辉石、石榴子石、石英和方解石中普遍发育流体包裹体,其类型为液体包裹体、气体包裹体和H2O—CO2三相包裹体。气液固相成分的激光拉曼探针分析,流体包裹体液相以H2O为主,气相以为CO2、H2O、N2、CH4为主。流体包裹体的均一温度和盐度显示成矿流体演化经历了的3个不同阶段,反应了成矿流体从高温度、高盐度向低温度、低盐度的持续演化过程,与成矿作用阶段基本对应,降温、流体沸腾是导致流体中巨量铜元素卸载的主要因素。石英和方解石中的氢、氧同位素组成表明成矿流体以岩浆热液为主,成矿晚期混有少量大气降水。黄铁矿中的硫同位素(1.8‰～2.9‰)具有幔源硫的特征。方铅矿中的铅同位素具有岩浆热液特征,表明凤凰山铜矿床中成矿元素来自上地幔。

黄土丘陵区优势造林树种水分来源对季节性干旱的响应

黄土丘陵区处于季节性干旱生态脆弱地带,探明水分环境变化对区域优势造林树种水分来源的影响,对干旱区植物水分利用及其共生关系具有重要意义。以该地区广泛种植的沙棘(Hippophae rhamnoides)+油松(Pinus tabuliformis)、沙棘(H.rhamnoides)+刺槐(Robinia pseudoacacia)混交林(H_(r)P_(t),H_(r)R_(p))及沙棘(H_(r))、油松(P_(t))和刺槐(R_(p))纯林为对象,测定其茎秆水、土壤水和降水稳定同位素组成,采用IsoSource模型量化水分来源,相似性比例指数(PS)定量分析共生植物间水分利用关系。结果表明:(1)旱季,同一树种纯林和混交林间吸水层位存在差异,纯林中主要利用0-100 cm土层土壤水,其中H_(r)和R_(p)对40-100 cm的利用率为46.8%和43.8%,P_(t)对0-40 cm为83.9%;混交林中则更倾向于利用40-200 cm,其中H_(r)P_(t)(沙棘)对100-200 cm为58.8%,H_(r)P_(t)(油松)对40-100 cm为47.4%;H_(r)R_(p)(沙棘)对100-200 cm为58.2%,H_(r)R_(p)(刺槐)对100-200 cm为65.3%。(2)湿润季,纯林和混交林中各树种主要利用0-100 cm土层土壤水,利用率均在70%以上。(3)旱季PS指数显著大于湿润季,且H_(r)R_(p)的PS指数最大,表明沙棘和刺槐之间存在水源竞争现象。综上,相比H_(r)R_(p),H_(r)P_(t)中共生植物间主要通过水分利用空间上的差异应对季节性干旱,使其组成的生态系统更好地适应区域脆弱的生态环境。研究结果可为区域退化生态恢复与重建及干旱适应性措施体系构建等提供依据。

极端降水条件下白洋淀主淀区水化学特征及水质变化

极端降水是影响水环境质量的重要气象因素之一,随着全球气候变暖,极端降水事件的频率和量级呈显著上升的趋势,对湖泊水化学和水环境产生了深刻的影响.白洋淀是华北地区重要的湖泊型湿地和生态功能区,为查明极端降水条件下白洋淀主淀区的水化学和水质特征,本研究利用Piper三线图、Gibbs图和多元统计方法阐明了白洋淀极端降雨后的水化学特征、氢氧稳定同位素特征和水质空间变化,揭示了极端降水条件对白洋淀主淀区水化学和水质的影响.结果表明:(1)在极端降水条件下,白洋淀主淀区湖水呈弱碱性,水化学类型主要为Ca-HCO_(3)·SO_(4)型,极端降水减弱了蒸发结晶作用和人类活动等因素对白洋淀主淀区湖水水化学组成的影响.极端降水是导致白洋淀主淀区pH、电导率和总溶解性固体发生大幅度变化的原因之一.(2)极端降水条件下白洋淀主淀区湖水的δ^(2)H和δ^(18)O值的范围分别为-60.86‰~-35.01‰和-8.84‰~-3.45‰,其值均与水深呈显著负相关.极端降水使得白洋淀主淀区湖水的氢、氧稳定同位素贫化,但对其空间分布的影响不大,湖水氢、氧同位素关系受降水本身氢、氧同位素关系的影响更为强烈.强降水引起白洋淀的水深突然增加,导致湖水受到的蒸发分馏作用影响减弱.(3)极端降水增加了面源污染扩散的速度,导致白洋淀主淀区湖水中的氨氮、硝态氮和总磷等营养物质浓度升高,白洋淀大气降水中的氨氮也可能导致极端降水条件下主淀区湖水中氨氮浓度升高,而上游水库为了应对强降雨事件进行的调蓄放水使得白洋淀东北部水质有所改善.该研究为白洋淀的生态修复治理和雄安新区的生态系统管理提供了科学依据.

黄河三角洲贝壳堤土壤水潜在水源研究

通过分析黄河三角洲贝壳堤4处采样地0~80 cm深度土壤p H、含盐量、含水量和氢、氧稳定同位素垂直分布特征,研究黄河三角洲贝壳堤土壤水的潜在水源,为该区植物恢复提供理论依据。研究结果表明,各采样地的土壤p H都偏碱性,滩脊采样地的土壤p H高于其它采样地;向陆侧采样地的土壤含盐量最高,滩涂采样地的次之,向海侧和滩脊采样地的较低;随着土壤深度的增加,各采样地的土壤含水量都波动增大,滩涂和向陆侧采样地土壤含水量高于向海侧和滩脊处采样地。随着土壤深度的增加,滩涂、滩脊和向海侧采样地土壤水的δD值和δ18O值波动减小。在向陆侧采样地,积水通过入渗补给了0~40 cm深度的土壤水,而60~80 cm的深层土壤水则受到海水补给;海水对滩涂、向海侧和滩脊采样地的60~80 cm深度土壤水有一定的补给作用。