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为研究华北平原衡水地区水体蒸发氢氧同位素分馏特征,采集不同盐度的深层地下淡水(TDS 为0.61g/L)和浅层地下咸水(TDS为7.97g/L),现场开展室外器皿蒸发实验,获得了当地气象条件下氢氧同位素分馏参数.实验结果显示,淡水及咸水剩余表层水δ18O与剩余水比率f呈指数关系,与瑞利分馏模拟结果一致,δD和δ18O蒸发线斜率分别为4.78和4.69.整个蒸发过程中,淡水及咸水氢氧同位素值增量ΔδD分别为Δδ18O的4.82倍和4.76倍;剩余表层水相对于初始水δD和δ18O的变化量与累积蒸发量之比,淡水分别为2.68‰/cm和0.56‰/cm,咸水分别为2.78‰/cm和0.61‰/cm;而在不同的蒸发时段,剩余表层水δD和δ18O的变化量与蒸发量无明显相关性.受水分子扩散的影响,蒸发皿中氢氧同位素分馏在垂线上分层微弱.由于水体盐度较低,在当地气候条件下进行自由蒸发时,氢氧同位素分馏的盐效应可以忽略. 相似文献
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氢氧同位素可以识别水体来源,示踪水循环,自20世纪50年代以来已被广泛应用于水文地球化学领域。已有学者开展了新疆大气降水及部分河流湖泊的稳定同位素研究,而关于阿勒泰地区大气降水之外的地表水体稳定同位素研究尚需加强。本文采用液体水激光同位素分析法开展了新疆阿勒泰地区地表河水、湖泊、山泉水、雪水、锂矿坑裂隙水五类水体的氢氧同位素组成研究。结果表明:阿勒泰地区各种类型水体氢氧同位素组成差异明显,地表河流的δ~(18)O及δD值变化范围分别为-15.4‰～-11.5‰及-114‰～-100‰,氘过量参数(d值)变化范围为-12.4‰～12.4‰;乌伦古湖湖水的δ~(18)O及δD值均远高于地表河流,平均值分别为-5.95‰及-78.5‰,氘过量参数远低于地表河流,均值为-30.9‰。地表河流与全球及乌鲁木齐大气降水线相比差异很大,河水除了大气降水外还受到冰川融水的补给,且在水循环过程中经历了蒸发分馏作用,地表河流之间的氢氧同位素组成差异主要受水体补给来源及蒸发程度强弱的控制。由于氢氧同位素温度效应、纬度效应等的存在,阿勒泰地区水体δD及δ~(18)O与水温(T)、总溶解性固体(TDS)及主要离子Na~+、K~+、Ca~(2+)、Cl~-、SO■摩尔浓度呈显著正相关关系,而与采样点纬度及溶解氧含量(DO)呈显著负相关关系(P0.05,n=32)。本研究获得的氢氧同位素组成特征为阿勒泰地区各类型水体稳定同位素研究提供了基础数据。 相似文献
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《上海国土资源》2014,(3)
氢氧稳定同位素常用于水体蒸发研究,但传统同位素分析手段会明显制约水量平衡的定量估算。基于国际上新发展的液态水氢氧同位素分析技术,分析了2012年10月和2013年1月上海市区河水的氢氧同位素组成。研究发现,10月份河水蒸发量可达8.6%,1月份蒸发量仅为2.8%;受蒸发量的影响,10月河水δ18O平均值(-6.60‰)高于1月(-6.95‰);而因1月河水的同位素分馏程度高于10月,使δD的平均值(-48.04‰)高于10月(-49.13‰)。河水蒸发线为δD=4.4δ18O–16.5,在一定程度上反映了上海地区少雨季节(11月至翌年4月)流通性相对不畅的水面受蒸发影响的程度。该研究可为定量估算大型水库以及与地表径流交换较弱的湖泊等水体蒸发量和水循环机制研究提供借鉴。 相似文献
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天津北大港水库水体的同位素和水化学特征 总被引：1，自引：0，他引：1
天津北大港水库蓄水后水质变差,严重影响着水库的安全运行、水资源的合理调配。为研究天津北大港水库水体咸化成因,在2015年丰水期(8月)和枯水期(12月)分别采集河水、水库水和地下水样品,测定水体中的稳定氢氧同位素(δD,δ~(18)O)和水化学组成。结果表明,在丰水期,水体受到强烈的蒸发作用,水体中的稳定氢氧同位素组分比枯水期富集;河水和水库水的水化学类型为Na-Cl(SO_4)型,地下水的水化学类型为Na-HCO_3Cl型。河水和水库水水化学组成受蒸发结晶作用控制,且距海岸越近,水体的电导率越高,同位素越富集。滨海地区的北大港水库,水库水在运移中盐分含量增加,而强烈的蒸发作用加剧了水体中盐分积累,导致水体咸化。需进一步辨析水库咸化的影响因素及贡献,为滨海地区水库管理和运行提供理论基础。 相似文献
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《四川地质学报》2019,(3):508-511
通过大气降雨氢氧同位素进行分析,得出了滇东黔西的大气降水线为δ(D)=7.848δ(~(18)O)+11.00,地下水氢氧同位素组成落在滇东黔西大气降雨线附近,说明研究区地下水是由大气降雨补给。从贵州中部向西云南昆明,地下水中越来越贫重同位素,显示夏季滇东黔西地区大气自东向西运移的特点。研究区自东向西地下水中氧漂移越来越明显,说明自黔西到滇东水岩作用越来越强烈。研究区氘过量系数d为9.9,显示了滇东黔西地区不平衡蒸发强烈。滇东黔西地区地下水出露高程和δ~(18)O值的关系为δ~(18)O(‰)=-0.00259H-5.657,地下水出露高程与δD值得关系为δD(‰)=-0.0236H-31.08。即在滇东黔西地区海拔每上升100m,地下水中δ~(18)O值下降0.259‰,δD值下降2.36‰。 相似文献
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通过大气降雨氢氧同位素进行分析,得出了滇东黔西的大气降水线为δ(D)=7.848δ(~(18)O)+11.00,地下水氢氧同位素组成落在滇东黔西大气降雨线附近,说明研究区地下水是由大气降雨补给。从贵州中部向西云南昆明,地下水中越来越贫重同位素,显示夏季滇东黔西地区大气自东向西运移的特点。研究区自东向西地下水中氧漂移越来越明显,说明自黔西到滇东水岩作用越来越强烈。研究区氘过量系数d为9.9,显示了滇东黔西地区不平衡蒸发强烈。滇东黔西地区地下水出露高程和δ~(18)O值的关系为δ~(18)O(‰)=-0.00259H-5.657,地下水出露高程与δD值得关系为δD(‰)=-0.0236H-31.08。即在滇东黔西地区海拔每上升100m,地下水中δ~(18)O值下降0.259‰,δD值下降2.36‰。 相似文献
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以云南省蒙自断陷盆地东山山区典型岩溶洼地为研究区,通过野外采集土壤样品与实验室测试分析相结合的方法,运用稳定同位素技术研究旱季不同深度土壤水氢氧同位素组成,揭示区内土壤水氢氧同位素时空变化特征,为进一步研究云南断陷盆地山区土壤水分运移机制和当地农业合理利用和管理水资源提供科学依据。结果表明:(1)土壤水δD、δ18O同位素值的变化范围分别为-128.3‰~-27.6‰和-17.5‰~2.5‰,平均值分别为-96.1‰±20.7‰和-12.3‰±3.7‰,降雨转化为土壤水和水分在土壤中重新分布时发生一定程度的氢氧同位素分馏。(2)旱季两个月份土壤水氢氧同位素组成发生变化,4月份土壤水δD、δ18O同位素平均值分别为-86.3‰±23.83‰和-10.6‰±4.3‰,显著高于2月份(δD:-106.1‰±9.5‰;δ18O:-14.1‰±1.6‰)(p<0.05),主要和4月份土壤水的蒸发作用强烈有关。(3)在空间上,坡地与洼地之间土壤水氢氧同位素组成存在差异,2月份坡地与洼地之间土壤水δD、δ18O值差异显著(p<0.05),洼地土壤水δD、δ18O比坡地偏轻;4月份坡地与洼地之间土壤水δD、δ18O值差异不显著(p>0.05)。(4)土壤垂直剖面方向上土壤水δD、δ18O值随着土壤深度的增加而减小,浅层土壤水δ18O和深层土壤水δ18O存在显著差异,2月份浅层土壤水δ18O比深层土壤水δ18O偏正2.8‰,4月份浅层土壤水δ18O比深层土壤水δ18O偏正10.5‰。 相似文献
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新疆塔什库尔干县曲曼地热田位于帕米尔高原中东部的塔什库尔干谷地北段, 钻孔揭露最高温度162 ℃。文章测定了曲曼地热田地下热水和地表水样品中的氢、氧、硫、氦等同位素, 结合B、Br、Cl等地热地球化学特征, 对地热田的补给来源、补给区高程和气温、热源、循环特征等进行了分析。测试结果显示: 地下热水中δ18O为–8.00‰ ~ –10.77‰, δD为–72.50‰ ~ –82.12‰, δ34SCDT为21.10‰~23.76‰; 其他水体中δ18O为–10.50‰ ~ –13.03‰, δD为–81.68‰ ~ –93.87‰, δ34SCDT为1.16‰~7.05‰; 4He值为0.01×10–4, 3He/4He为0.397 Ra; 地下热水中B含量为2.6~13.1 mg/L。对数据进行分析后得到以下结论: (1)曲曼地热田δD-δ18O分布在大气降水线下方且具有向右上方延伸的特点, TDS值为1~4 g/L, rNa/rCl(毫克当量比值)>0.85, Cl/Br(体积分数比值)>300, 是以大气降水为主要补给来源的循环型地下热水, 补给区为地热田西南侧的高山区, 其高程约4657 m, 雨季气温–3~2 ℃; (2)曲曼地热田孔口出水温度较高、热储温度较大的ZK7、ZK22表现出较大的“氧-18漂移”量, δ18O漂移值分别为2.12‰和2.35‰, 推测其属于岩浆热源型地热系统; (3)地下热水比冷水富集D超过4‰, 34S同位素显示地下热水体具有深源硫的特点, 3He/4He具有大气和地壳混源的氦同位素组成特征, 地下热水中B的质量浓度是其他水体的27倍多, 说明地下热水循环深度较大, 同时在深循环过程中可能有少量初生岩浆水混入。 相似文献
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古近纪塔里木盆地属于副特提斯海东延部分,而库车次级盆地位于其东北部。它古近纪经历了浅海相—海陆交互相—陆相的沉积演化,并发育了巨厚蒸发岩,是中国油气的重要产区和钾盐重点勘查区,长期以来受到广大地质学家的关注。然而,关于库车盆地始新世盐湖卤水来源及蒸发浓缩成钾的研究尚存在一些争议和不确定性。因此,本文基于岩石学和矿相学观察、X射线衍射和扫描电镜能谱分析以及稳定同位素研究,探讨蒸发岩的沉积环境、补给来源及蒸发浓缩程度。蒸发岩岩相学分析表明:蒸发岩形成于近源泥砾混入的盐湖沉积环境。硬石膏δ~(34)S值指示了具有一定海源补给特征。石盐原生流体包裹体δD和δ18 O值分别为-118.1‰~-95.3‰和2.5‰~5.7‰,蒸发趋势线说明了古卤水蒸发浓缩程度较高。古盐湖演化过程中虽然经历了3次短暂的淡水混入,但随着古盐湖持续的蒸发作用,并没有影响钾镁盐的析出,且在δ18 O值正偏较大时析出相应的钾盐或含钾矿物,推测库车盆地始新统含盐系地层具有良好的成钾潜力。 相似文献
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锡林河流域地表水和浅层地下水的稳定同位素研究 总被引：6，自引：3，他引：3
2006年4—9月,在从锡林河源头沿河流进行地表水和地下水同位素样品采集和分析的基础上,利用全球降水同位素监测网(GNIP)包头站的大气降水稳定同位素资料,结合锡林河流域的气象和水文资料,对锡林河流域大气降水、地表水和地下水稳定同位素进行了研究.结果表明:地下水中δ18O和δD值分别集中在-11.7‰～-14.9‰和-80‰～-89.5‰范围内,δ18O沿地下水流向有增加的趋势,大部分地下水中δ18O的季节波动性不大;河流干流δ18O和δD的年算术平均值从源区的-12.8‰和-94.5‰到入锡林河水库处的-10.0‰和-79.3‰,差值分别约为3‰和15‰.河水中的δ18O值沿流程增加而增大的现象可归结为受含有较高δ18O值的地下水补给作用和河水的蒸发作用的共同影响,其中对δ18O蒸发富集的研究显示,蒸发引起δ18O富集值为1‰.通过地下水线(GWL)和地表水线(SWL)及区域大气降水线(LMWL)的对比分析发现,在径流季节,降水对地表水的贡献小,地下水是地表水主要的补给源,地表径流基本是地下水的排泄. 相似文献
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土体水分蒸发是土体-大气物质和能量交换的主要过程之一,对土体的工程性质有重要影响,是许多工程和环境问题的直接诱因,但长期被本学科所忽视。基于国内外近些年来其他学科领域围绕土体水分蒸发问题所取得的研究成果,分别从土体蒸发量确定方法、试验方法、蒸发过程、影响因素及理论模型等几个重要方面总结了该课题的研究现状及进展,取得如下主要认识：（1）准确确定土体的实际蒸发量是土体水分蒸发研究的核心课题,目前主要有理论计算法和直接测量法两种途径;（2）开展蒸发试验是掌握土体水分蒸发过程和研究土体水分蒸发机制的重要途径,目前主要有室内试验和原位试验两种。相比而言,基于环境箱的室内蒸发试验方法具有较好的应用前景;（3）土体水分的蒸发过程可划分为3个阶段：常速率、减速率和残余阶段;（4）影响土体水分蒸发的因素归纳起来可分为内部土性和外部环境因素两类,前者主要影响土体水分的传输能力,后者主要影响蒸发能量的供应强度;（5）当前关于土体水分蒸发量的计算和预测模型较多,但往往存在误差大、适应范围窄或参数难于获取等不足。基于上述认识,并结合本学科的研究背景,提出了今后该课题的研究重点和方向,包括减速率阶段的蒸发机制、土性参数与蒸发速率之间的量化关系、黏性土尤其是膨胀土中水分的蒸发和迁移机制、高精度原位土体水分蒸发试验设备的研发和构建通用型的土体水分蒸发理论模型等。 相似文献
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利用青藏高原东南边缘核心区迪庆地区3个站的蒸发皿蒸发、降水、径流深观测资料,分析了各要素年内、年际变化规律,检验了突变点,探讨了区域蒸发、降水、径流深相关关系。结果表明：（1）研究区蒸发量年内四季分布相对均衡,其次为径流深及降水量;径流深年际离散系数低,其次为降水量、蒸发量;径流深年内季节分布年际离散系数低,其次为蒸发量、降水量。（2）研究区年度蒸发量的增加主要因春季蒸发增加,年度降水量的减少主要因冬季降水量减少,年度径流深的增加主要因夏季、秋季、冬季径流深增加所致,夏季径流深增加主要因夏季蒸发减少,秋季径流深增加主要因秋季降水增加、蒸发减少、夏季径流增加、蒸发减少所致,冬季径流深增加主要因秋季径流增加所致。（3）研究区年度、春季蒸发量下降趋势显著,年度干旱、春旱风险呈降低趋势;降水量年内占比趋向于向夏季、秋季集中,径流深夏、秋季呈增加趋势,区域内洪涝灾害风险有增大趋势。2000年以来,区域内年度蒸发量出现较为明显增加趋势,年度降水量、年度径流出现明显减少趋势,该趋势与线性趋势出现背离,且年度和四季降水量、径流深在2014年左右均检测出变少突变信号,该现象可能对区域生态环境及水资源状况产生较大影响。 相似文献
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气象要素与蒸发密切相关,通过室内外不同气象条件下的器皿水蒸发实验,获得了水面蒸发氢氧稳定同位素分馏因子与气象要素的关系。实验结果表明,随着蒸发的进行,剩余水体中逐渐富集重同位素;自由水体蒸发同位素分馏在垂线上有分层现象,表层水体同位素值比垂线平均的同位素值略富集;不同温度条件下的室内蒸发实验中,温度越高,液-气间分馏系数越小,相应于同一剩余水体体积比,剩余水体稳定同位素值则越低。室外器皿水自由蒸发实验中得出的蒸发线方程斜率较大地偏离了当地降水线,表明实验期间水体蒸发分馏作用较明显。该研究为进一步揭示水体蒸发分馏规律提供了可靠的实验依据。 相似文献
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Surface evaporation is one of the main processes in the soil–atmosphere interaction. Since it is highly related to meteorological factors and soil properties, determination of evaporation rate from soil surface remains a challenge. To investigate the evaporation from unsaturated soil, a climate control apparatus has been newly developed, which has a feature of completely controlling air temperature, relative humidity and wind speed. Twelve climatic conditions are applied to three kinds of soil specimens to carry out the evaporation tests. The results show that only water content cannot allow an accurate estimation, additional variables accounting for soil texture and wind speed must be included as well. Moreover, a simple approach to parameterize evaporation is presented by the soil moisture θ of top 1-cm layer with considering the effect of soil texture and wind speed. It is found that the new approach is able to accurately estimate the evaporation from unsaturated soil. 相似文献
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Nicolas Estrade Jean Carignan Olivier F.X. Donard 《Geochimica et cosmochimica acta》2009,73(10):2693-390
Liquid-vapor mercury isotope fractionation was investigated under equilibrium and dynamic conditions. Equilibrium evaporation experiments were performed in a closed glass system under atmospheric pressure between 0 and 22 °C, where vapor above the liquid was sampled at chemical equilibrium. Dynamic evaporation experiments were conducted in a closed glass system under 10−5 bar vacuum conditions varying (1) the fraction of liquid Hg evaporated at 22 °C and (2) the temperature of evaporation (22-100 °C). Both, residual liquid and condensed vapor fractions were analyzed using stannous chloride CV-MC-ICP-MS.Equilibrium evaporation showed a constant liquid-vapor fractionation factor (α202/198) of 1.00086 ± 0.00022 (2SD, n = 6) within the 0-22 °C range. The 22 °C dynamic evaporations experiments displayed Rayleigh distillation fractionation behavior with liquid-vapor α202/198 = 1.0067 ± 0.0011 (2SD), calculated from both residual and condensed vapor fractions. Our results confirm historical data (1920s) from Brönsted, Mulliken and coworkers on mercury isotopes separation using evaporation experiments, for which recalculated δ202Hg′ showed a liquid-vapor α202/198 of 1.0076 ± 0.0017 (2SD). This liquid-vapor α202/198 is significantly different from the expected kinetic α202/198 value ((202/198)0.5 = 1.0101). A conceptual evaporation model of back condensation fluxes within a thin layer at the liquid-vapor interface was used to explain this discrepancy. The δ202Hg′ of condensed vapor fractions in the 22-100 °C temperature range experiments showed a negative linear relationship with 106/T2, explained by increasing rates of exchange within the layer with the increase in temperature.Evaporation experiments also resulted in non-mass-dependent fractionation (NMF) of odd 199Hg and 201Hg isotopes, expressed as Δ199Hg′ and Δ201Hg′, the deviation in ‰ from the mass fractionation relationship with even isotopes. Liquid-vapor equilibrium yielded Δ199Hg′/Δ201Hg′ relationship of 2.0 ± 0.6 (2SE), which is statistically not different from the one predicted for the nuclear field shift effect (Δ199Hg/Δ201Hg ≈ 2.47). On the other hand, evaporation under dynamic conditions at 22 °C led to negative anomalies in the residual liquid fractions that are balanced by positive anomalies in condensed vapors with lower Δ199Hg′/Δ201Hg′ ratios of 1.2 ± 0.4 (2SD). This suggests that either magnetic isotope effects may have occurred without radical chemistry or an unknown NMF process on odd isotopes operated during liquid mercury evaporation. 相似文献
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In the arid regions of Australia, fine-grained slurried wastes produced during gold mining are typically disposed of in large storages using subaerial deposition. Management of the storage is often aimed at maximising the evaporative drying that occurs, thereby maximising the density achieved. Ore processing is conducted using groundwater that can have salinities that approach solution saturation. Precipitation of salts on the tailings surfaces during evaporation leads to the development of thin salt crusts that can significantly reduce the rate of evaporation. Quantification of the actual rate of evaporation from the drying tailings surfaces is important for assessing disposal strategies. Different methods of estimating evaporation were employed at mine sites in Western Australia (WA) to provide more information on the drying behaviour of saline tailings. These techniques are described and typical results from a saline tailings storage are presented. 相似文献
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降雨和蒸发对土质边坡稳定性的影响 总被引：11，自引：4，他引：7
降雨入渗降低边坡的稳定性,蒸发增加边坡的稳定性,降雨和蒸发对边坡稳定性的定量研究是很有意义的。采用蒸发和降雨模型对边坡进行非饱和-非稳定渗流分析,用总凝聚力表示的Bishop极限平衡法计算边坡安全系数。采用数值方法对算例土质边坡进行了研究,得到了孔隙水压力随时间变化的关系、边坡安全系数随时间变化的关系。结果显示：土体中孔隙水压力与天气条件、边坡安全系数与天气条件之间存在滞后关系;降雨和蒸发对边坡的表层滑动稳定性影响非常大,对深层滑动稳定性影响相对较小;降雨过程中边坡的临界滑动面由较深位置向较浅位置转变,蒸发过程则相反。 相似文献
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Maged M. A. Hussein 《Arabian Journal of Geosciences》2018,11(24):768
The best evaporation estimate method for Alexandria Eastern Harbor has been derived following the evaluation of performance of five evaporation estimate methods, namely, (1) Bowen ratio energy balance (BREB), (2) De Bruin–Keijman (DK), (3) Priestley–Taylor (PT), (4) Brutsaert–Stricker (BS), and (5) Penman (PM), based on two consecutive summer seasons of 2010 and 2011 data. Different statistical measurements of goodness of fit, namely, coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE), relative bias (RB), and index of agreement (D) have been chosen for the evaluation of the performance. When the Bowen ratio is known a priori, the DK and PT methods have been found the best evaporation estimate methods. The responses of the three methods BREB, DK, and PT were found comparable to each other, while the PM method response differed to match with the responses of the other three methods. The Bowen ration (β) of 0.05 and Priestley–Taylor (PT) coefficient (α) of 1.23 derived from the analysis can be extended for evaporation estimates in Alexandria Eastern Harbor, Egypt. 相似文献