三门峡库区湿地水体氢氧同位素变化特征研究.pdf
《三门峡库区湿地水体氢氧同位素变化特征研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《三门峡库区湿地水体氢氧同位素变化特征研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 44 卷第 4 期2023 年 7 月华 北 水 利 水 电 大 学 学 报(自 然 科 学 版)Journal of North China University of Water Resources and Electric Power(Natural Science Edition)Vol.44 No.4Jul.2023收稿日期:2021-11-20基金项目:国家自然科学基金项目(52279014);中原科技创新领军人才计划项目(214200510001);河南省高校科技创新团队支持计划项目(20IRTSTHN010);郑州市软科学研究计划重点(重大)项目(2020RKXF0090)
2、。第一作者:王富强(1979),男,教授,博导,博士,从事水文学、水资源与环境生态等方面的研究。E-mail:。引用:王富强,普隽泽,康萍萍.三门峡库区湿地水体氢氧同位素变化特征研究J.华北水利水电大学学报(自然科学版),2023,44(4):102-108.WANG Fuqiang,PU Junze,KANG Pingping.Study on the variation characteristics of hydrogen and oxygen isotopes in wetland wa-ter in Sanmenxia Reservoir areaJ.Journal of North
3、 China university of water resources and electric power(natural science edi-tion),2023,44(4):102-108.DOI:10.19760/j.ncwu.zk.2023050三门峡库区湿地水体氢氧同位素变化特征研究王富强1,2,普隽泽1,康萍萍1,2(1.华北水利水电大学,河南 郑州 450046;2.河南省黄河流域水资源节约集约利用重点实验室,河南 郑州 450046)摘要:湿地水文过程控制着湿地的形成与演化。三门峡库区湿地是典型的多泥沙河流湿地,对黄河中游河道水沙调节和生物多样性具有重要意义。为研究三门
4、峡库区湿地的水文循环特征,基于稳定同位素技术,采集河流水、地下水、土壤水样品,测定各类水体中稳定氢氧同位素 D 和 18O 的含量,分析三门峡库区湿地不同水体的氢氧同位素变化特征。结果表明:三门峡库区湿地内土壤水中的稳定氢氧同位素含量最高,河流水中的次之,地下水中的最低。河流水中的氢氧同位素含量 2018 年蓄水期的最高,2020 年泄水期的最低,地下水和土壤水泄水期的氢氧同位素含量均高于蓄水期的。河流水、地下水和土壤水中 18O 和D 的相关关系分别为:D=6.34218O-2.873、D=4.92818O-19.425 和 D=6.39018O-3.588,各类水体拟合方程的斜率和截距均小
5、于当地大气降水线,说明这些水体均受到大气降水的补给。该研究结果可为湿地水循环理论和湿地生态保护提供科学支撑。关键词:三门峡库区湿地;氢氧同位素;变化特征;大气降水线中图分类号:TV211.1文献标识码:A文章编号:2096-6792(2023)04-0102-07Study on the Variation Characteristics of Hydrogen and Oxygen Isotopes in Wetland Water in Sanmenxia Reservoir Area WANG Fuqiang1,2,PU Junze1,KANG Pingping1,2(1.North C
6、hina University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou 450046,China;2.Henan Province Key Laboratory of Water Resources Conservation and Intensive Utilization in the Yellow River Basin,Zhengzhou 450046,China)Abstract:The formation and evolution of wetlands are controlled by wetlands hydrolog
7、ical processes.The wetland in the Sanmenxia Reservoir area is a typical river wetland with heavy sediment,which is significant for sediment regulation and biodi-versity in the middle of the Yellow River.To research the hydrogen and oxygen isotope characteristics,based on stable isotope technology,sa
8、mples of river water,groundwater and soil water in Sanmenxia Reservoir wetland were collected to measure the contents of stable hydrogen and oxygen isotopes D and 18O in various water bodies.According to the data,the results are as follows:Soil water has the highest concentration of stable hydrogen
9、and oxygen isotopes,followed by river water,and ground-water has the lowest concentration.River water had the highest concentrations of hydrogen and oxygen isotopes during the storage period in 2018,and the lowest during the discharge period in 2020.The hydrogen and oxygen isotope contents of ground
10、-water and soil water were higher during the discharge period than in the storage period.The connection between 18O and D in river water,groundwater and soil water is respectively as follows:D=6.34218O-2.873,D=4.92818O-19.425,D=6.390 18O-3.588.The fitting equations of water body have a lower slope a
11、nd intercept than local atmospheric precipitation lines,those indicate that atmospheric precipitation is the primary recharging source for these water bodies.The results provide a scientific support for the theory of wetland water cycle and the protection of wetland ecosystems.Keywords:Sanmenxia Res
12、ervoir wetland;hydrogen and oxygen isotopes;variation characteristics;meteoric precipitation lines大气降水、地表水、地下水和土壤水是湿地水循环中的重要组成部分。自然界中的水由氢、氧两种化学元素组成,这两种化学元素都存在质量不同的同位素1,稳定同位素 D 和18O 可以在不同水体中发挥十分重要的示踪作用。杜康等2针对典型黄土丘陵区不同水体中氢氧同位素的研究发现,不同水体中的氢氧同位素随时间变化较大;何明霞等3解析白洋淀湿地各水体的氢氧同位素组成特征时发现,白洋淀地区水体中的氢氧同位素在枯水期富集、丰
13、水期贫化,水体来源差异和蒸发作用程度影响着水体中稳定氢氧同位素的组成;谢金艳等4采用同位素示踪技术,得出 D 值在从浅至深的土壤水中表现出周期变化规律。林聪业等5依据采样结果,对拉萨河流域中的氢氧同位素开展研究,探寻不同水体间的补给关系和时空变化特征。任行阔等6分析研究慕士塔地区大气水汽氢氧稳定同位素组成,得出其变化特征及相关关系。通过调查研究不同水体中氢氧同位素的分布特征,可以判别不同水体的变化趋势和转化关系。湿地、森林与海洋生态系统被称为三大生态系统,对维护区域生态稳定具有重要意义7。三门峡库区地处黄河中游,是水资源匮乏区,水资源的合理利用已经成为推动三门峡市发展的关键因素8。三门峡水库的
14、修建对于三门峡库区湿地的形成和演变有重大影响。三门峡库区湿地是一个多种湿地类型并存且开放统一的复合型湿地,其中最具代表性的是多泥沙河流湿地,该湿地对该地区的水沙平衡、生态区域健康等具有重要意义。近年来,由于水资源的过度开采和水体污染,三门峡库区湿地资源大幅减少,湿地面积锐减,水体中污染物含量升高9,湿地生态系统功能减弱,生态安全受到威胁。为阻止三门峡库区湿地生态系统的衰退,探究三门峡水库特殊运行方式下的湿地水文循环特征和水体间的相互关系,为湿地的保护和管理寻找科学依据。文中基于稳定同位素技术,对三门峡库区湿地不同水体中的氢氧同位素特征及其空间分布进行分析,探究这些水体中氢氧同位素的变化趋势和水
15、库不同运行方式下湿地的水循环过程。1研究区域1.1区域概况三门峡水库工程于 1960 年 9 月建成并开始蓄水运用,作为兴建在黄河干流上的第一个水利工程,数年来,主要承担防汛、发电等任务。三门峡库区地处陕西、山西、河南三省交界处。库区内河流湿地长约 110 km、平 均 宽 度 3 km,某 些 区 域 最 宽 可 达6 km,生长有芦苇、白茅等植物。三门峡库区属于典型暖温带大陆性季风气候,年气温均值为 13 左右,年降水量为 400600 mm,79 月是降水集中的丰水期10。依据现有水文资料及水库运行规律可知,79 月为三门峡水库泄水期,其余月份为蓄水期。三门峡水库史家滩水文观测站为坝前水
16、文观测站,其水位高低对水库的正常运行及库区湿地的生态环境稳定具有重要意义,结合史家滩水文观测站19742017 年运行水位数据可知,4 月份水位为一年中最高水位,7 月份水位为一年中最低水位。1.2研究区域的界定选定的研究区域为潼关水文断面至三门峡大坝断面间的多泥沙河流湿地,长约 160 km,如图 1 所示,研究区域内包含的城市主要有河南省的三门峡市、陕西省的渭南市和山西省的运城市。2样品采集与分析2.1样品采集依据与研究区域相关的水文气象资料,并结合三门峡库区湿地的主要特征及三门峡水库的运行方式和库区形成条件,最终确定采集样品的时间和地点,于 2018 年 4 月和 8 月、2019 年
17、1 月和 7 月、2020年 6 月进行水体样品采集工作。采样地点如图 2所示。301第 44 卷第 4 期王富强,等:三门峡库区湿地水体氢氧同位素变化特征研究图 1研究区地理位置2.1.1河流水样品为避免水体表面其他物质的影响11,在潼关水文观测站、杨家湾控导工程等 5 个地方的河道靠近岸边距离水面 10 cm 以下的位置,共取得 19 个河流水样品。2.1.2地下水样品为保证检测结果的准确性,采样前,抽取地下水静置 5 min 左右,以排除抽水管道先前存有的余水12,在杨家湾控导工程、潼关水文观测站断面等地方,共取得 9 个村庄自打井的地下水样品。2.1.3土壤水样品因为土壤是一个不均体,
18、影响检测结果的因素较多,且土壤水不能直接获得,需要对含水土壤提取分离后获得。因此在采集土壤水样品时,使用专业取土器分别取 10、20、30、40 cm 左右深度的库区湿地土壤水样品。在山西西王村、天鹅湖湿地等取得49 个土壤水样品。图 2野外取样点位分布2.2样品检测同位素比值用来表征某一元素的重同位素原子与轻同位素原子的丰度之比。由于同位素比值的测定仪器质谱仪中存在同位素分馏,并且在实践中,稳定同位素在自然界中含量较低,用绝对量表达同位素的差异比较困难,难以直接测量同位素比值,因此通常采用相对的方法获取结果。即将待测样品中同位素比值(标准物质同位素比值)进行比较,计算结果称为同 位素含量,定
19、义如下:水 样中稳定同 位素18O 含量18O=18O/16O 和同位素 D 的含量 D=2H/1H 的高低采用相对于标准海洋水(SMOW)的千分差13-14来表示:=RsampleRstandard-11 000。(1)式中Rsample为样品重同位素与轻同位素之比,以 Vi-enna Standard Mean Ocean Water15为 比 值 标 准Rstandard。全部样品的稳定氢氧同位素分析试验均在中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所实验室完成。样品检测采用高温裂解元素分析仪,D 和18O 同位素的检测精度分别为1和0.2。2.3分析方法运用 Excel 软件和 SPSS
20、软件完成样品检测数401华 北 水 利 水 电 大 学 学 报(自 然 科 学 版)2023 年 7 月据的整理及 18O 和 D 含量相关关系拟合分析;选用 ArcGIS 和 Origin 2018 完成制图。3结果与分析3.1不同水体稳定氢氧同位素总体特征三门峡库区湿地 5 次水体样品采集结果如表 1和图 3 所示。蒸发作用、含水介质等因素对不同水体中的稳定氢氧同位素含量存在不同程度的影响,结合 5 次水体样品采集的结果(表 1 和图 3)可以看出:土壤水中的 18O 和 D 最为富集,河流水中的次之,地下水中的最为贫化,这是由于较轻的原子会在河流水和土壤水的强烈蒸发中发生分馏,并随空气蒸
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 三门峡 库区 湿地 水体 同位素 变化 特征 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。