黄河流域内蒙古段水化学同位素特征及水体转化关系

摘要

以黄河流域内蒙古段为研究区,于2021年7月(丰水季)和10月(枯水季)采集降水、黄河干流、黄河支流与季节性河流、乌梁素海、哈素海、岱海、灌区渠系和地下水等水样,测试不同类型水体的水化学组成和氢氧同位素值.综合运用Piper三线图、 Gibbs图、离子比例和MixSIAR混合模型等研究方法,分析了黄河流域内蒙古段水化学演变规律,并揭示降水、地表水和地下水的转化关系.结果表明,研究区地下水和地表水均偏弱碱性,水体中优势阴离子为Cl^(-),优势阳离子为Na^(+),地表水水化学类型以Cl·SO_(4)-Na·Mg和SO_(4)·HCO_(3)-Na·Mg为主,地下水水化学类型以Cl·SO_(4)-Na·Mg和SO_(4)·HCO_(3)-Na·Ca.地下水Ca^(2+)和Mg^(2+)主要来源于硅酸盐和蒸发岩的溶解,地表水Ca^(2+)和Mg^(2+)主要源于碳酸盐岩溶解,且水中碳酸和硫酸参与了碳酸盐矿物和硫化矿物溶解的过程,不同水体Na^(+)和Cl^(-)均受人为污染源的影响.受季节效应影响,地表水和地下水δD和δ18O丰水期较枯水期高,研究表明,地表水在接受大气降水补给后受到了蒸发分馏作用的影响,地下水补给源复杂.MixSIAR模型揭示出,研究区地表水是地下水的主要补给来源,占总补给量的52.4%~62.2%,大气降水是地表水的主要补给来源,占总补给量的85.4%~97.1%.