祁连山南坡水体氢氧稳定同位素特征及转换关系研究
发布时间：2021-10-07 17:20
近年来,全球变暖趋势日益严峻,陆地生态系统水体运移过程研究已经成为科学热点。本文以祁连山南坡为研究区,对2018年8月和2019年8月所采集的降水、河水、冰川融水、地下水及土壤水样品进行氢氧稳定同位素测定。通过分析不同水源补给类型氢氧稳定同位素数据,明确了祁连山南坡各水体的氢氧稳定同位素组成和空间变化特征;借助后向轨迹和轨迹聚类方法,模拟了研究区主要水汽来源及相应比例;结合端元混合模型、GIS空间分析技术及水体δ18O-δD关系图,探讨了各水体间运移转换关系,并确定了河水补给端元和相应补给比例,土壤水分来源。主要研究结论如下:（1）祁连山南坡降水氢氧稳定同位素主要受海拔和纬度因素影响,二者的环境效应十分显著;空间分布方面,降水氢氧稳定同位素值自东南向西北表现为逐渐贫化的趋势;水汽来源方面,采样期内,西风、北方大陆气团和东南季风是可能的水汽来源,同时存在局地再循环水汽的贡献,研究区自西北向东南,西风影响逐渐减弱而东南季风增强。（2）河水δ18O与δD值取值范围较大,蒸发线方程为δD=4.87δ18O-9.08（R2=0.8...
【文章来源】：青海师范大学青海省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
祁连山南坡水体氢氧稳定同位素特征及转换关系研究9年8月中旬，自东南向西北采集降水、河水、地下水、冰川融水和土壤样品共计802组。其中，降水样品8组，河水样品158组，地下水样品31组，冰川融水10组，融雪2组。所采集河水样品中，大通河83组，野牛沟河26组，八宝河27组，托勒河22组；地下水样品中，包括温泉水2组，井水17组，泉水12组；土壤样品中，采集乔木、灌丛、草地、草甸及耕地5种不同景观植被类型土壤样点119个，593组样品。每个样点采集两个重复，一份用于测氢氧稳定同位素值，一份做土壤含水率测定。采样期间，降水样品（降水量>2mm）主要通过随机采样的方式，在雨量桶内收集；冰川融水采集于黑河上游的八一冰川消融区；河水采自于流速较快的河流中部；居民家中井水用水桶采集，尽量避免收集表层水，封闭井用泵抽取10分钟左右采集[80]，泉水采集于山前泉水出露处；土壤样品采集不同植被类型母质层以上土层。水样采集前，用采样水刷洗样品瓶3次，而后装入60ml的聚乙烯密封瓶，用Parafilm封口膜密封并进行样品编号。运用手持GPS记录采样点的高程及经纬度，水温计记录水温。采样期间，所有样品均冷藏于-4℃的环境中于青海师范大学自然地理与环境过程重点实验室待测。图2-1祁连山南坡位置及采样点分布图2.2.2氢氧稳定同位素室内测定实验土壤样品经LI-2000植物-土壤水分真空抽提设备提取土壤水分后，装入5ml冷冻管中，并利用Parafilm膜密封待测。降水、地表水、地下水和土壤水样品均通过0.22μm过滤膜过滤，测定仪器为美国生产的液态水同位素分析仪（IWA-35EP，USA），测定结果以相对维也纳标准平均海水（VSMOW）的千分
祁连山南坡水体氢氧稳定同位素特征及转换关系研究13第三章祁连山南坡大气降水线及水汽来源分析3.1大气降水线分析在水循环过程中，降水是重要环节之一，当雨滴从空中降落的过程中，降水同位素值会因水分的蒸发分馏过程而发生变化，δ18O与δD之间存在一种线性关系，被定义为大气降水线，其斜率可以反映出δ18O与δD受蒸发影响的程度[93]。大气降水线按照不同地域尺度，可以分为全球大气降水线和当地大气降水线，对于某一地区而言，因为会受到气温、海拔、地形等因素影响，所以每个地区的当地大气降水线不同，因此也区别于适用于全球尺度的全球大气降水线。因采样点较少，采样时期短，本文选用孙从建等[14]提出的祁连山大气降水线δD=7.77δ18O+13.03（R2=0.99，n=127）作为当地大气降水线。调研期间，采集降水样品8个，δ18O与δD最大值分别为-4.51‰和-29.87‰，最小值分别为-9.76‰和-63.68‰，均值分别为-7.60‰、-47.55‰。图3-1给出了降水δ18O与δD的数值关系图，可以看出，降水氢氧稳定同位素关系点大多位于当地降水线上（LWML）或其右下方，所拟合出的雨水蒸发线明显偏离LWML，表明在降水过程中受到强烈蒸发影响。雨季氢氧同位素值变化相对较小，降水同位素具有季节效应，这与邓文平等[94]在分析北京西山鹫峰地区氢氧同位素特征时所得结论相同。图3-1降水同位素点分布图因采样点地理位置和气象环境的差异(如海拔、气温和距海远近等)，所采集水体中的氢氧稳定同位素值表现出不同的分布特征[95]。通过分析采样现场所记
【参考文献】：
期刊论文
[1]Stable Isotope Signatures and Moisture Transport of a Typical Heavy Precipitation Case in the Southern Tianshan Mountains[J]. WANG Liwei,ZHANG Mingjun,WANG Shengjie,Athanassios A.ARGIRIOU,WANG Gaofei,Vasileios SALAMALIKIS,SHI Mengyu,JIAO Rong. Chinese Geographical Science. 2020(01)
[2]黑河中游夏季昼夜水汽同位素特征及水汽来源分析[J]. 孟鸿飞,张明军,王圣杰,邱雪,杜铭霞,张亚宁,余秀秀,周苏娥. 干旱区地理. 2020(02)
[3]基于稳定氧同位素确定植物水分来源不同方法的比较[J]. 张宇,张明军,王圣杰,郭蓉,车存伟,杜勤勤,马转转,苏鹏燕. 生态学杂志. 2020(04)
[4]基于多源遥感数据的锡尔河中下游农田土壤水分反演[J]. 王浩,罗格平,王伟胜,PACHIKIN Konstantin,李耀明,郑宏伟,胡伟杰. 自然资源学报. 2019(12)
[5]长江入海水沙通量变化过程分析及变化趋势[J]. 朱博渊,李义天,余文钧,孙昭华,邓金运,柴元方,张春财. 长江流域资源与环境. 2019(12)
[6]基于反距离加权插值法评价海域水质类别空间分布[J]. 李翔宇,李曌,包艳英,李利,李玉璞. 中国环境监测. 2019(06)
[7]陕北黄土区深剖面不同土地利用方式下土壤水氢氧稳定同位素特征[J]. 姬王佳,黄亚楠,李冰冰,李志. 应用生态学报. 2019(12)
[8]祁连山北坡稳定同位素生态水文学研究的初步进展与成果应用[J]. 李宗省,冯起,李宗杰,吕越敏,袁瑞丰,桂娟,李永格,张百娟,薛健. 冰川冻土. 2019(05)
[9]祁连山北坡中段降水稳定同位素特征及水汽来源分析[J]. 张百娟,李宗省,王昱,李永格,吕越敏,袁瑞丰,桂娟. 环境科学. 2019(12)
[10]祁连山南坡不同植被类型土壤粒度特征[J]. 袁杰,曹生奎,曹广超,赵青林,刁二龙,陈真,陈治荣. 水土保持通报. 2019(02)
博士论文
[1]基于大气降水稳定同位素的兰州市水循环研究[D]. 陈粉丽.西北师范大学 2016
硕士论文
[1]西安黑河流域汇水区不同水体稳定同位素和水化学特征研究[D]. 朱艺文.陕西师范大学 2017
[2]新疆伊犁—巩乃斯河谷地表水与地下水转化关系研究[D]. 叶人源.长安大学 2015
[3]祁连山林区土壤水分生态研究[D]. 康红莉.甘肃农业大学 2003
本文编号：3422461
【文章来源】：青海师范大学青海省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
祁连山南坡水体氢氧稳定同位素特征及转换关系研究9年8月中旬，自东南向西北采集降水、河水、地下水、冰川融水和土壤样品共计802组。其中，降水样品8组，河水样品158组，地下水样品31组，冰川融水10组，融雪2组。所采集河水样品中，大通河83组，野牛沟河26组，八宝河27组，托勒河22组；地下水样品中，包括温泉水2组，井水17组，泉水12组；土壤样品中，采集乔木、灌丛、草地、草甸及耕地5种不同景观植被类型土壤样点119个，593组样品。每个样点采集两个重复，一份用于测氢氧稳定同位素值，一份做土壤含水率测定。采样期间，降水样品（降水量>2mm）主要通过随机采样的方式，在雨量桶内收集；冰川融水采集于黑河上游的八一冰川消融区；河水采自于流速较快的河流中部；居民家中井水用水桶采集，尽量避免收集表层水，封闭井用泵抽取10分钟左右采集[80]，泉水采集于山前泉水出露处；土壤样品采集不同植被类型母质层以上土层。水样采集前，用采样水刷洗样品瓶3次，而后装入60ml的聚乙烯密封瓶，用Parafilm封口膜密封并进行样品编号。运用手持GPS记录采样点的高程及经纬度，水温计记录水温。采样期间，所有样品均冷藏于-4℃的环境中于青海师范大学自然地理与环境过程重点实验室待测。图2-1祁连山南坡位置及采样点分布图2.2.2氢氧稳定同位素室内测定实验土壤样品经LI-2000植物-土壤水分真空抽提设备提取土壤水分后，装入5ml冷冻管中，并利用Parafilm膜密封待测。降水、地表水、地下水和土壤水样品均通过0.22μm过滤膜过滤，测定仪器为美国生产的液态水同位素分析仪（IWA-35EP，USA），测定结果以相对维也纳标准平均海水（VSMOW）的千分
祁连山南坡水体氢氧稳定同位素特征及转换关系研究13第三章祁连山南坡大气降水线及水汽来源分析3.1大气降水线分析在水循环过程中，降水是重要环节之一，当雨滴从空中降落的过程中，降水同位素值会因水分的蒸发分馏过程而发生变化，δ18O与δD之间存在一种线性关系，被定义为大气降水线，其斜率可以反映出δ18O与δD受蒸发影响的程度[93]。大气降水线按照不同地域尺度，可以分为全球大气降水线和当地大气降水线，对于某一地区而言，因为会受到气温、海拔、地形等因素影响，所以每个地区的当地大气降水线不同，因此也区别于适用于全球尺度的全球大气降水线。因采样点较少，采样时期短，本文选用孙从建等[14]提出的祁连山大气降水线δD=7.77δ18O+13.03（R2=0.99，n=127）作为当地大气降水线。调研期间，采集降水样品8个，δ18O与δD最大值分别为-4.51‰和-29.87‰，最小值分别为-9.76‰和-63.68‰，均值分别为-7.60‰、-47.55‰。图3-1给出了降水δ18O与δD的数值关系图，可以看出，降水氢氧稳定同位素关系点大多位于当地降水线上（LWML）或其右下方，所拟合出的雨水蒸发线明显偏离LWML，表明在降水过程中受到强烈蒸发影响。雨季氢氧同位素值变化相对较小，降水同位素具有季节效应，这与邓文平等[94]在分析北京西山鹫峰地区氢氧同位素特征时所得结论相同。图3-1降水同位素点分布图因采样点地理位置和气象环境的差异(如海拔、气温和距海远近等)，所采集水体中的氢氧稳定同位素值表现出不同的分布特征[95]。通过分析采样现场所记
【参考文献】：
期刊论文
[1]Stable Isotope Signatures and Moisture Transport of a Typical Heavy Precipitation Case in the Southern Tianshan Mountains[J]. WANG Liwei,ZHANG Mingjun,WANG Shengjie,Athanassios A.ARGIRIOU,WANG Gaofei,Vasileios SALAMALIKIS,SHI Mengyu,JIAO Rong. Chinese Geographical Science. 2020(01)
[2]黑河中游夏季昼夜水汽同位素特征及水汽来源分析[J]. 孟鸿飞,张明军,王圣杰,邱雪,杜铭霞,张亚宁,余秀秀,周苏娥. 干旱区地理. 2020(02)
[3]基于稳定氧同位素确定植物水分来源不同方法的比较[J]. 张宇,张明军,王圣杰,郭蓉,车存伟,杜勤勤,马转转,苏鹏燕. 生态学杂志. 2020(04)
[4]基于多源遥感数据的锡尔河中下游农田土壤水分反演[J]. 王浩,罗格平,王伟胜,PACHIKIN Konstantin,李耀明,郑宏伟,胡伟杰. 自然资源学报. 2019(12)
[5]长江入海水沙通量变化过程分析及变化趋势[J]. 朱博渊,李义天,余文钧,孙昭华,邓金运,柴元方,张春财. 长江流域资源与环境. 2019(12)
[6]基于反距离加权插值法评价海域水质类别空间分布[J]. 李翔宇,李曌,包艳英,李利,李玉璞. 中国环境监测. 2019(06)
[7]陕北黄土区深剖面不同土地利用方式下土壤水氢氧稳定同位素特征[J]. 姬王佳,黄亚楠,李冰冰,李志. 应用生态学报. 2019(12)
[8]祁连山北坡稳定同位素生态水文学研究的初步进展与成果应用[J]. 李宗省,冯起,李宗杰,吕越敏,袁瑞丰,桂娟,李永格,张百娟,薛健. 冰川冻土. 2019(05)
[9]祁连山北坡中段降水稳定同位素特征及水汽来源分析[J]. 张百娟,李宗省,王昱,李永格,吕越敏,袁瑞丰,桂娟. 环境科学. 2019(12)
[10]祁连山南坡不同植被类型土壤粒度特征[J]. 袁杰,曹生奎,曹广超,赵青林,刁二龙,陈真,陈治荣. 水土保持通报. 2019(02)
博士论文
[1]基于大气降水稳定同位素的兰州市水循环研究[D]. 陈粉丽.西北师范大学 2016
硕士论文
[1]西安黑河流域汇水区不同水体稳定同位素和水化学特征研究[D]. 朱艺文.陕西师范大学 2017
[2]新疆伊犁—巩乃斯河谷地表水与地下水转化关系研究[D]. 叶人源.长安大学 2015
[3]祁连山林区土壤水分生态研究[D]. 康红莉.甘肃农业大学 2003
本文编号：3422461
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