氢氧稳定同位素

摘要： 基于哈尼梯田水源区2014年6—8月和2015年全年(共15个月)采集的89个事件降水同位素数据,结合相关气象资料,分析了降水中氢氧同位素组成的变化及其影响因子。利用后向轨迹模型(HYSPLIT)追踪了梯田水源区降水的水汽来源。结果表明:研究区大气降水中稳定同位素组成具有明显季节差异,湿季(5月—10月)δD和δ^(18)O贫化,d值低;干季(11月至次年4月)δD和δ^(18)O值相对偏正,d值偏高。区域降水线的斜率和截距均低于全球和中国大气降水线。降水同位素组成存在一定的降水量效应,但不存在温度效应。干季大气降水的水汽主要来源于西风带输送的印度洋水汽以及局地蒸发,湿季的水汽主要来源于西太平洋和印度洋。

摘要： 黄河三角洲地下水咸化已成为区域最突出的生态环境问题之一。识别地下水补给及盐分来源是有效控制和改善地下水咸化问题的关键。本研究采集了研究区浅层地下水、地表水和海水等不同类型水样,利用离子比、Piper三线图、吉布斯图等方法对八大离子浓度、δD和δ^(18)O组成、Br和Sr浓度等进行地下水补给研究与盐分来源辨析。结果表明:(1)黄河三角洲浅层地下水以总溶解性固体(TDS)为3~38 g/L的咸水为主,地下水水化学类型较为单一,主要为Cl-Na型。(2)三角洲区域地下水以大气降水补给为主,并且在补给过程中经历了不同程度的蒸发作用的影响,黄河现行流路区域地下水主要来源于河水侧渗补给,但浅层地下水含水层水平渗透性较差限制了黄河侧渗补给范围。(3)海洋是黄河三角洲浅层地下水盐分的主要来源,黄河现行流路区域及近岸地下水盐分来源于海水混合,三角洲北部刁口河等古河道区域地下水盐分主要来源于海相蒸发盐淋滤溶解。

摘要： 水分是影响陆地生态系统植物生长、分布及其对生境适应性的主要因素。在不同陆地生态系统中,非生物环境及植物群落组成的不同导致各系统中植物水分利用格局存在差异,尤其在全球气候变化背景下,降水格局的改变增加了不同陆地生态系统间植物水分利用格局的差异。然而,当前对不同陆地生态系统植物水分利用过程及影响机制缺乏系统和全面的总结。因此,本文系统梳理了碳氢氧稳定同位素技术在森林、湿地、荒漠、草原、林草复合、农田、城市等陆地生态系统植物水分利用策略研究中的应用,分析了不同生态类型植被在气候变化下的水分利用机制,展望了稳定同位素技术在量化植物水分利用研究中的前景与发展趋势,为揭示植物对不同陆地生境变化的生理生态适应机理、阐明植物在陆地生态系统中碳水平衡的关系等具有重要意义。

摘要： 为探究淮北平原夏玉米生长期土壤水与地下水埋深及降水的关系,基于五道沟实验站26 a的长系列资料,结合氢氧稳定同位素示踪法,对淮北平原夏玉米生长期的大气降水、土壤水和地下水进行了分析。结果表明:土壤平均含水率随土层深度的增加呈现出先减小后增加再减小的趋势,其中0~0.2 m土层平均土壤含水率最低,0.3~0.5 m土层土壤含水率最高。根据大气降水、土壤水和地下水氢氧同位素特征值可知:土壤水δ;O和δD平均值随土层深度的增加而减小,表明土壤水分蒸发会导致土壤重同位素富集,富集程度由土壤表层至深层递减。土壤水氢氧稳定同位素随土层深度的增加而减弱,30 cm和50 cm土层深度的土壤水变化最为明显,土壤易接受降水补给,而且土壤蒸发较为强烈。

摘要： 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。

摘要： 江河源头区和水源涵养区的径流水源解析对深入理解流域水资源演变规律和水资源安全具有重要意义。选择汉江支流丹江的二级支流闵家河森林小流域,基于两次降雨事件下不同水体的氢氧稳定同位素采集分析,利用端元混合模型计算了两次典型降雨事件下事件水(降雨)和事件前水(流域前期储水)对河道径流的贡献比例及其动态变化特征。结果表明:小雨和暴雨事件下,河道径流的δD值分别为-64.23‰~-53.95‰和-81.35‰~-67.68‰,电导率分别为328~413和301~426μS·cm^(-1),总体上先下降后上升,洪峰滞后最大降雨强度的时间分别为22和16 h;小雨和暴雨事件下事件前水的贡献比例为93.5%和77.1%,洪峰时事件前水的贡献比例均高于事件水;小雨和暴雨事件时间来源划分的平均不确定性在95%置信区间分别为34.4%和28.9%,说明划分结果总体较为可靠;流域对降雨的拦蓄作用显著,小雨和暴雨事件下事件水的贡献量转化为径流深后分别为0.20和3.04 mm,仅分别占对应降雨量的1.7%和5.9%。降雨前包气带湿润程度和降雨强度对降雨径流的形成过程具有重要影响。包气带越湿润,降雨强度越大,事件水对河道径流的贡献比例越高。因此,流域径流水源变化定量分析可以为变化环境下秦岭水源涵养、水源地保护和径流变化归因分析提供科学指导。

摘要： 基于2018年7月—2019年6月南京降水同位素观测数据和中国气象局气象观测数据,研究南京降水稳定同位素组成的变化特征,对比热带气旋降水、梅雨降水和其他降水的降水同位素组成特征,研究降水同位素组成与热带气旋移动路径关系。结果表明:南京降水氧同位素组成(δ^(18)O)和氢同位素组成(δ^(2)H)的变化范围分别为-16.3‰~4.0‰和-103.0‰~32.9‰,雨季降水氢氧同位素组成相对贫化,非雨季相对富集;降水氘盈余的降水加权平均值为15.5‰,表明南京降水受陆面过程影响大。从降水量权重看,热带气旋降水和梅雨降水强度大,降水氢氧同位素组成严重贫化;其他降水的强度相对较弱,降水氢氧同位素组成比较富集;受水汽源地和陆面循环等过程的综合影响,热带气旋降水氘盈余小于全球平均值(10‰),梅雨降水氘盈余略高于全球平均值,其他降水氘盈余远高于全球平均值。登陆前仅在海洋上移动的热带气旋,降水氘盈余维持在7.5‰~8.6‰,但二次登陆的热带气旋降水氘盈余远大于10‰,可能是受到陆地蒸散过程的影响。

摘要： 大气水汽氢氧稳定同位素直接反映了水在大气中输送、混合和相变等过程的关键信息,通过蒸发皿实验可以模拟大气水汽氢氧稳定同位素组成,但模拟方法的可靠性仍需要实测资料的验证。于2019年9—11月在甘肃兰州进行了蒸发皿实验,对逐日大气水汽氢氧稳定同位素进行模拟,同期利用在线大气水汽氢氧稳定同位素分析仪进行实时监测从而对模拟结果的可靠性进行验证。研究发现:(1)利用自然蒸发状态下的Craig-Gordon线性阻力模型和水体同位素质量平衡方法模拟得到的大气水汽中δ^(18)O与直接测量得到的大气水汽中δ^(18)O之间表现出较好的一致性,均方根误差为4.5‰,平均绝对误差为3.2‰,平均偏差为0.03‰。(2)大气水汽中δ^(18)O的模拟残差与相对湿度(R^(2)=0.43)、蒸发剩余比(R^(2)=0.39)和剩余水体同位素值(R^(2)=0.39)都具有一定相关性。(3)模型对相对湿度的敏感性高,在相对湿度较低时模型误差会增大。在实验末期蒸发剩余比偏低和剩余水体同位素富集的情况下,水汽同位素模拟残差相较于实验前期而言更大。

摘要： 为研究滨海地区地表水资源和红树林生态系统的水环境,利用水化学分析、数理统计和Gibbs水-岩分析模型等方法对东寨港流域内演丰西河和三江河两条河流水体的水化学组成和氢氧稳定同位素特征进行分析,揭示了演丰西河和三江河河流地表水的水化学组成特征,讨论了该区域地表水的水化学组分变化及其控制因素。结果表明:演丰西河地表水的水化学类型以Na-Cl型为主,三江河地表水的水化学类型从Na·Ca-Cl·HCO;型转变为Na-Cl型;演丰西河和三江河河流地表水的水化学组成特征均主要受蒸发结晶和岩石风化作用的控制,而海水潮汐混合作用和红树植物的生理功能使演丰西河流域的蒸发作用更强烈,岩石风化作用则对三江河地表水水化学类型的影响较大;对演丰西河和三江河地表水体中氢氧同位素分析显示,两条河流的主要补给来源均为大气降水,且均受到二次蒸发作用的影响;海水潮汐混合作用对演丰西河地表水水化学组成的影响较大。

摘要： 为探讨全球气候变化背景下多元线性混合模型(IsoSource)和贝叶斯混合模型(MixSIAR)解析宁夏河东沙地柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)水分利用策略差异及适用性,利用氢氧稳定同位素技术,结合直接对比法、IsoSource模型和MixSIAR模型对比分析不同坡度(6°、10°、16°和24°)样地柠条锦鸡儿在生长季不同时期对各潜在水源的利用率,并评估两种模型的植物水分溯源效果。结果表明:柠条锦鸡儿对不同土层深度土壤水的利用存在明显的季节性差异,生长季初期,随着坡度的增大,柠条锦鸡儿对中层土壤水的利用率呈现出先增大后减小的趋势;生长季中期,随坡度增大,柠条锦鸡儿主要水分来源由深层土壤转移至浅层土壤;生长季后期,柠条锦鸡儿主要水分来源随着坡度的增大由浅层土壤转移至深层土壤。基于直接对比法的定性判断结果,IsoSource模型和MixSIAR模型计算坡度6°、10°和16°样地柠条锦鸡儿主要水分来源利用率的适用性均较高;而Mix⁃SIAR模型计算坡度24°样地柠条锦鸡儿主要的水分来源以及其贡献率具有更高的可靠性。Iso⁃Source模型更适合解析较小坡度(6°和16°)样地柠条锦鸡儿的水分利用策略;而MixSIAR模型解析较大坡度(10°和24°)样地柠条锦鸡儿水分利用策略的适用性更好。研究结果可为我国干旱区植物水分来源鉴别方法的选择提供科学参考.

摘要： 氢氧稳定同位素是广泛存在于自然界水体中的环境同位素，其在不同水体中组成特征的差异可以指示水分循环过程及植物用水机制等，从而成为近年来水分研究中应用越来越广泛的研究手段。本文介绍了稳定同位素技术在土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分循环各环节中的应用原理及研究进展，并阐述了其在SPAC水分循环应用中存在的问题及发展前景，以期为氢氧稳定同位素技术在SPAC水分循环研究中的深入应用提供参考，为解决实际的水资源、水环境问题，特别是干旱半干旱地区的水分利用效率、水分分配机制等关键性问题提供理论依据和技术支持。

摘要： 位于青藏高原东北缘的陇东南地区,有多处温泉出露.通过真空脱气的方法对该区温泉水进行气体收集,进而测定其气体组分及其氢氧同位素特征,结果表明气体组成均以氮气为主(＞70％),除了大气来源的氮气(N2-A)外,还有非大气来源的氮气(N2-B),并且δD-δ18O特征表明温泉水与大气降水具有共同的特征,温泉热水的来源为大气降水的补给.

摘要： 以滦河上游内蒙古闪电河流域为研究对象,从2015年4-10月对当地地表水,地下水及大气降水进行采样,分析样品中氢氧同位素相对含量δD和δ18O变化特征,结果表明:2015年4-10月正蓝旗地区大气降雨线方程为:δD=7.794δ18O+4.793 9,该方程斜率稍小于8,表明了其降水历经了一定的蒸发过程;闪电河河水中δ18O在8月份最高,10月份次之,5月份最低,符合河流的同位素季节效应;在闪电河流域地下水受地表水的补给作用较弱,两者间的水力联系以地下水的单向排泄为主,地下水主要来源于大气降水,并在补给河水之前经历了一定程度的蒸发作用.

摘要： 基于田间定位监测和室内实验,利用氢氧稳定同位素示踪法,研究了北京大兴区夏玉米生长期间土壤水动态变化规律,并分析了当地降水和土壤水稳定同位素变化特征.结果表明,研究区大气降水线斜率明显小于全球大气降水,土壤水δ18O)、δD平均值均小于降雨δ18O)、δD平均值.蒸发导致同位素的富集.玉米生长期间0～60cm土层土壤含水率季节变化明显,为活跃层,60～120cm土层为次活跃层,120～200cm土层土壤含水率趋于稳定.0～50cm土层土壤水δ18O)、δD由表层到深层逐渐减小,且季节差异明显.50～200cm土层土壤水δ18O、δD随深度增加而减小,季节差异降低.

摘要： 全安盆地热水发育,为了了解盆地水文地质特征以及热水成因,该论文根据盆地地下水的赋存条件、水理性质、及水力特征,分层描述分析全安盆地地质、水文地质特征;根据盆地构造运动活动情况,对盆地西部周地-暖水塘地区地下热水形成原因、赋存环境进行研究,认为多期次构造运动形成的断裂、裂隙沟通深部地下热水是热水形成的主要原因;通过对地下热水的氢氧稳定同位素、逸出气体、水化学成份分析,确定大气降水与地下热水有密切联系,地下热水是由大气降水补给.此外,长期水动态观测结果显示大气降水与地下热水涌水量关系较密切.

摘要： 本发明公开一种富集测定氮气稳定同位素的装置及其测定氮气稳定同位素的方法，属于稳定同位素分析测试技术领域。所述装置包括样品收集装置、空心不锈钢U型管(10)、加热炉(7)、装有液氮的杜瓦瓶(5)、用于升降空心不锈钢U型管(10)的升降装置(14)、分析测试装置，其特征在于：空心不锈钢U型管(10)包括装有分子筛不锈钢管部分(6)，其余部分填充石英棉；所述升降装置(14)可操控所述空心不锈钢U型管(10)上升或下降，而将其上的装有分子筛不锈钢管部分(6)处于加热炉(7)或装有液氮的杜瓦瓶(5)中，所述加热炉(7)为空心炉，可容纳装有分子筛不锈钢管部分(6)进入；采用一个八通阀(4)通过毛细管(13、13`、13``、13```)分别与样品收集装置、空心不锈钢U型管(10)的两端，以及分析测试装置相连通。采用本发明装置测定海水中氮气和固体氮稳定同位素的数据精度和准确度非常高。

摘要： 本发明提供一种能够将特定氧原子稳定同位素的丰度比控制为任意值的一氧化碳稳定同位素的制造方法及二氧化碳稳定同位素的制造方法。一氧化碳稳定同位素的制造方法通过混合一氧化碳和水蒸气，获得二氧化碳稳定同位素，混合所述二氧化碳稳定同位素和氢，所述一氧化碳选择性地包含选自由12C16O、12C17O、12C18O、13C16O、13C17O及13C18O组成的组中的至少一种稳定同位素，所述水蒸气选择性地包含选自由H216O、H217O及H218O组成的组中的至少一种稳定同位素。

摘要： 本发明属于水文测量技术领域，具体涉及基于氢氧稳定同位素观测的蒸散发组分空间测算方法，该方法测定研究区植被样本、土壤样本水中的δ18O、δD含量，作为δE和δT，同时测定研究区土壤蒸发E和植被样本中平均木的蒸腾T，代入方程得到研究区的平均δET后，结合各植株的δE和δT即可计算得到各植株对应的T/ET及研究区T/ET空间分布，不需要采用昂贵的测定仪器，投入成本低，且操作方法简单，为快速、便捷地获取蒸散发组分空间分布提供了一种新思路，在陆地水分交换过程与能量转换研究、水资源管理、气候变化等领域应用前景广阔。

摘要： 本发明公开一种用于大气水汽氢氧稳定同位素比率监测的系统，有助于在颠簸或起伏较大的走航环境中准确、高效地生成具有多个浓度梯级的标准水汽，并且有助于节约成本。上述系统包括干空气产生系统、进样系统、雾化输出系统、以及控制系统，其中：干空气产生系统和进样系统分别与雾化输出系统连接，控制系统与干空气产生系统、进样系统、以及雾化输出系统连接；进样系统用于产生具有同样氢氧稳定同位素比率同时具有不同水汽浓度梯级的标准水汽；控制系统用于控制干空气产生系统、进样系统、以及雾化输出系统的运行，并且用于接收和分析同位素光谱仪提供的水汽氢氧稳定同位素比率检测数据。

摘要： 本发明属于水文测量技术领域，具体涉及基于氢氧稳定同位素观测的蒸散发组分空间测算方法，该方法测定研究区植被样本、土壤样本水中的δ18O、δD含量，作为δE和δT，同时测定研究区土壤蒸发E和植被样本中平均木的蒸腾T，代入方程得到研究区的平均δET后，结合各植株的δE和δT即可计算得到各植株对应的T/ET及研究区T/ET空间分布，不需要采用昂贵的测定仪器，投入成本低，且操作方法简单，为快速、便捷地获取蒸散发组分空间分布提供了一种新思路，在陆地水分交换过程与能量转换研究、水资源管理、气候变化等领域应用前景广阔。

摘要： 本发明公开了一种水汽中氢氧稳定同位素比率的测量数据的处理方法，有助于消除在使用同位素光谱仪测定水汽同位素时的误差。该方法包括：使用光谱仪测量指定水在预设的多个湿度值下的氢氧稳定同位素比率，得到第一比率序列；使用该光谱仪测量指定水在指定湿度值下的氢氧稳定同位素比率；根据第一比率序列、多个湿度值、以及指定湿度值下的氢氧稳定同位素比率进行高阶多项式拟合以得到针对该光谱仪的湿度归一化公式；使用该光谱仪测量被测水汽的当前湿度值和该当前湿度值下的氢氧稳定同位素比率；根据归一化公式和被测水汽的当前湿度值和该当前湿度值下的氢氧稳定同位素比率，得出被测水汽归一化到指定湿度值下的氢氧稳定同位素比率。

摘要： 本发明公开一种用于大气水汽氢氧稳定同位素比率监测的系统，有助于在颠簸或起伏较大的走航环境中准确、高效地生成具有多个浓度梯级的标准水汽，并且有助于节约成本。上述系统包括干空气产生系统、进样系统、雾化输出系统、以及控制系统，其中：干空气产生系统和进样系统分别与雾化输出系统连接，控制系统与干空气产生系统、进样系统、以及雾化输出系统连接；进样系统用于产生具有同样氢氧稳定同位素比率同时具有不同水汽浓度梯级的标准水汽；控制系统用于控制干空气产生系统、进样系统、以及雾化输出系统的运行，并且用于接收和分析同位素光谱仪提供的水汽氢氧稳定同位素比率检测数据。

摘要： 本实用新型公开了一种氢氧稳定同位素的水汽在线收集装置，它包括：上壳体和下壳体，该上壳体的侧壁上开设进气孔，该上壳体的顶壁上开设出气孔，该上壳体的底部呈开口状，该下壳体的顶部呈开口状，在该下壳体的底壁面的外缘开设一植物叶片进入口，与该进入口对应的侧壁面上开设豁口，该豁口与该进入口连通，该上壳体下部经该下壳体的顶部插入该下壳体的腔室中，该上壳体的腔室与该下壳体的进入口连通，该上壳体与该下壳体密封插接。采用本实用新型的一种氢氧稳定同位素的水汽在线收集装置，可以快速、准确的在线收集植物叶片蒸腾的水汽，为后续水汽氢氧稳定同位素的直接测定提供便利。

摘要： 本实用新型公开了一种用于大气水汽氢氧稳定同位素比率监测的系统，有助于在颠簸或起伏较大的走航环境中准确、高效地生成具有多个浓度梯级的标准水汽，并且有助于节约成本。上述系统包括干空气产生系统、进样系统、雾化输出系统、以及控制系统，其中：干空气产生系统和进样系统分别与雾化输出系统连接，控制系统与干空气产生系统、进样系统、以及雾化输出系统连接；进样系统用于产生具有同样氢氧稳定同位素比率同时具有不同水汽浓度梯级的标准水汽；控制系统用于控制干空气产生系统、进样系统、以及雾化输出系统的运行，并且用于接收和分析同位素光谱仪提供的水汽氢氧稳定同位素比率检测数据。

摘要： 本实用新型公开了一种用于测定降雨氢氧稳定同位素的降雨收集装置，属于雨水收集领域。该装置包括：雨水测量仪、储水桶、径流计、雨水收集瓶、中央处理器以及触摸显示屏，其中雨水测量仪出口通过水管与储水桶入口相连接，储水桶的出口与径流计连接，径流计通过水管与雨水收集瓶连接，同时径流计还与中央处理器电连接，中央处理器与触摸显示屏电连接。本实用新型在收集雨水的过程中，不但能有效过滤掉可能出现的粉尘、树叶以及昆虫等杂物，保护雨水避免蒸发，而且可以对降雨的时间、降雨量以及降雨的次数进行远程监控，从而有利于测定雨水中的氢氧同位素含量。