天山乌鲁木齐河上游地区不同水体中稳定氢、氧同位素的相互关系及其水循环过程研究

The stable isotopes in different types of water are one of the leading edges and hot topics in global change research. Restricted by the extractive technique and analysis method, the previous study on relationships of stable isotopes among different types of water is limited, especially in the endorheic river basins of arid region　in China. In order to investigate the stable hydrogen and oxygen isotopes at the upper catchment of Urumqi River in the Tianshan Mountains, the precipitation, river water, ground water, soil and plant samples are intended to be collected with high resolution and long term, which is supported by the Tianshan Glaciological Station and other hydrological observation stations. The samples are analyzed for 18O/16O and D/H using liquid water isotope analyzer model DLT-100, with the help of plant and soil water extraction system model LI-2000. The research aims for improving the understanding on the spatio-temporal distribution and interrelation of the stable isotope among different types of water with the internal hydrological process, which is a potential contribution to the regional water cycle and global change research, as well as the reconstruction of ecology and environment in the endorheic river basins of arid region.

不同水体中稳定同位素研究是全球变化研究的前缘和热点之一。由于受水分提取技术和分析测试手段的限制，以干旱区内陆河流域为单元的不同水体中稳定氢、氧同位素相互关系的研究在我国非常薄弱。本项研究拟以天山乌鲁木齐河上游地区为研究区域，依托新疆天山冰川国家野外科学观测研究站和乌鲁木齐河上游的水文观测站，通过同时高密度和长时间采集降水、河水、地下水、土壤和植物样品，利用LI-2000植物土壤水分真空抽提系统提取土壤和植物中的水分，并通过DLT-100液态水同位素分析仪测量样品中的18O/16O和D/H 同位素的比率，进行乌鲁木齐河上游地区降水、河水、地下水、土壤水和植物水等不同水体中稳定氢、氧同位素相互关系的研究。旨在搞清乌鲁木齐上游地区不同水体中稳定氢、氧同位素的时空分布规律、相互关系及其反映的水循环过程，为区域水循环过程和全球变化研究做出贡献，同时，为干旱区内陆河流域生态环境的恢复提供科学依据。

不同水体中稳定氢氧同位素研究是全球变化研究的热点之一。受采样与分析测试手段的限制，以干旱区内陆河流域为单元的不同水体中稳定氢氧同位素相互关系研究在我国非常薄弱。本项研究以天山乌鲁木齐河上游地区为研究区域，依托中国科学院天山冰川观测试验站（新疆天山冰川国家野外科学观测研究站）和乌鲁木齐市气象局等单位，通过同时采集雪冰、降水、河水和地下水样品，利用美国LGR公司研发的DLT-100液态水同位素分析仪测量样品中的18O/16O和D/H同位素的比率，进行乌鲁木齐河上游地区不同水体中的稳定氢氧同位素相互关系的研究。研究成果主要包括以下几个方面：根据乌鲁木齐河流域不同海拔高度采集的降水样品，分析了降水中稳定氢氧同位素的环境效应，探讨了局地再循环水汽的贡献；根据在乌鲁木齐河不同河段采集的河水样品，分析了河水中稳定氢氧同位素的变化特征，并利用同位素技术进行径流分割，明确了冰雪融水对河源区河水的贡献率；分析了山区浅层地下水稳定氢氧同位素的变化范围，并结合大气降水、地表径流、浅层地下水和冰雪融水，对乌鲁木齐上游地区不同水体中稳定氢、氧同位素的相互关系及其反映的水循环过程进行了分析。在本项目的支持下，目前有6篇学术论文发表，其中《Quaternary International》《Environmental Earth Sciences》等SCI检索论文2篇，《地质学报》《环境科学》《地球科学》《地理科学进展》等CSCD检索论文4篇。随着采样与分析的持续进行，预计将有更多的后续成果发表。本项研究获得的关于乌鲁木齐河流域水体中稳定氢氧同位素的认识，有助于明确区域水循环过程，进而为干旱区内陆河流域生态环境的恢复提供科学依据。