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Applied Geochemistry:一种确定水体盐化机理的新方法
2012-12-11 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

溶滤、蒸发、蒸腾是自然水体盐化的主要原因。但是,如何定量评价水体盐化过程中各种作用的贡献比例,目前尚无简单而又可靠的方法。由于蒸发伴随着浓缩,造成水体中氢氧稳定同位素的富集,前人利用δ18O或δ2H与 TDS的关系确定蒸发浓缩的作用,如Simpson等根据埃及的蒸发试验得出相对于初始水每损失1%的水分,δ2H增加大约为0.65‰。然而利用δ2H或者δ18O与TDS关系示踪水体盐化机理,只适合初始水的氢氧同位素组成不变的情况下,通常在流域尺度上,由于降水同位素的季节效应和空间差异,这种方法并不适用。

氘盈余综合考虑了δ18O和δ2H的影响,并且与初始水的氢氧同位素组成无关,只要存在蒸发,氘盈余就会降低,是很有潜力的指示剂。因此氘盈余与蒸发水体剩余比例的定量化确定对于研究水体蒸发浓缩与溶滤对总盐度的贡献具有重要意义。

地质与地球物理研究所工程地质与水资源研究室博士生黄天明及导师庞忠和研究员基于同位素水文学原理,根据同位素丰度概念和瑞利分馏模型导出蒸发剩余水体比例(f)与氘盈余(d)之间的关系;并通过对比初始水(So)与剩余水的盐度(S)与氘盈余,确定了蒸发与溶滤作用各自的贡献率。

他们以新疆塔里木河流域为例,通过研究指出由于河流流速较快、蒸发较为微弱,但受农业排盐和引水等影响,博斯腾湖、孔雀河和塔里木河的溶滤作用对总盐度的贡献率在67-77%;受河水补给的中下游河岸带地下水的溶滤贡献率在73%到99.6%之间。河岸带地下水的盐度与河水补给速率、地下水运动条件、埋深与含水层介质含盐量等因素有关。

图1:利用氘盈余确定水体盐化机理的方法。

 图2:塔里木河中下游河岸地下水盐度(TDS)分布,图中实线是现代水和次现代水的分界线。

 图3:溶滤作用对塔里木河流域各种水体的贡献率。

牛津大学水资源研究中心主任W.M. Edmunds教授、美国地质调查局(USGS) V. Heilweil博士以及一位匿名审稿人评审该文时认为该方法是新颖的和创造性的(novel and creative),对于干旱区水体盐化机理的认识是个重要贡献(The paper is an important contribution to the understanding of salinity and salinisation mechanism in arid areas)。

该研究成果最近发表在国际知名地球化学期刊Applied Geochemistry上(Huang et al. The role of deuterium excess in determining the water salinisation mechanism: a case study of the arid Tarim River Basin, NW China. Applied Geochemistry. 2012, 27: 2382-2388) 。

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