真空蒸馏技术提取土壤水实验研究

简要介绍共沸蒸馏、真空蒸馏、离心分离、锌的微量蒸馏4种土壤水提取技术,并对其优缺点进行了比较.对黏土含量较高且达到田间持水量的土壤在提取温度为100℃、连续加热5h条件下,真空蒸馏提取土壤水进行氢氧稳定同位素分析.结果表明:真空蒸馏技术在提取温度为100℃和连续加热5h条件下,土壤水提取百分比接近100%;土壤中有部分弱束缚水被提取出来,约占提取水分的0.45%;对土壤含水量较高的黏土,δ(D)和δ(18O)最大提取误差(提取的土壤水与加入水同位素的差值)分别为-1.2%和-0.07%,提取的土壤水同位素都贫化.     

雾水和降水的氢氧稳定同位素差异及其影响因素

为深入分析不同陆地系统中雾水和降水的氢氧稳定同位素差异及其主要影响因素,在全球尺度下搜集了雾水和降水的氢氧稳定同位素数据,统计分析了不同地区雾水和降水的氢氧稳定同位素特征及二者差异的显著性。结合雾水的lc-excess值,分类讨论并揭示了同位素差异的主要形成原因及其与雾发生类型的关系。结果表明:整体上,雾水比降水更富集重同位素, δ 2H和 δ 18O的差值分别在10‰~60‰和1.2‰~5.5‰之间。根据雾水lc-excess的特征,各地区雾水和降水氢氧稳定同位素差异可分为3类:lc-excess值近似为0,雾水分布在LMWL的95%置信区间内;lc-excess值大于0,雾水分布在LMWL上方;lc-excess值小于0,雾水分布在LMWL下方;这3类差异的主导因素分别为水汽来源、凝结温度、环境湿度。因地形雾、辐射雾、平流雾对应的水汽条件和冷凝过程不同,因此三者与降水的同位素差异也不同:地形雾与降水的同位素无显著差异;辐射雾与降水的同位素组成差异较大,雾水中重同位素明显富集;平流雾与降水的同位素组成重叠区域较小,雾水中的重同位素明显更加富集。     

皖北矿区煤层底板岩溶水氢氧稳定同位素特征

对皖北矿区主要含水层的氢氧稳定同位素进行了测试与分析,岩溶含水层中太原组石灰岩岩溶裂隙水(简称"太灰水")δ(18O)均值为-8.69‰,δD均值为-68.64‰,奥陶系石灰岩裂隙溶隙水(简称"奥灰水")δ(18O)均值为-8.47‰,δD均值为-70.10‰。指出了该矿区地表水、新生界松散层类第4层含水层(简称"四含水")、煤系砂岩水、太灰水、奥灰水氢氧稳定同位素一般特征。同时根据太灰水和奥灰水氢氧稳定同位素组成,着重分析了底板岩溶水的补给环境与径流环境以及岩溶水与其它含水层之间的联系。     

五道沟试验场降雨径流中的氢氧稳定同位素特征分析

在淮北平原区五道沟水文水资源试验场,对降雨径流中的氢氧稳定同位素组成变化的特点及控制平原区河道径流组分划分的一些流域水文因素进行了同位素示踪实验研究.结果表明,实验期间降雨中的δ(18O)(-0.918%～-0.518%)及δ(2H)(-5.064%～-2.310%)的变幅较大,并随雨强的降低而增大;1,3,6号测井地下水的δ(18O)(或δ(2H))主要与补给区水源及降雨的δ(18O)(或δ(2H))有关,其对降雨入渗补给的响应较慢,有明显的滞后效应;IR自记井及S4抽水井由于受抽水灌溉等人类活动的持续影响,δ(18O)(或δ(2H))明显偏负,表明有来自深部潜水的补给.此外,流域出口断面河水的δ(18O)(或δ(2H))受平原型流域较强均化作用的影响,其变幅远远小于降雨的δ(18O)(或δ(2H))变幅,在使用同位素方法划分河道径流组分时,需要考虑降雨到形成河道径流的传输时间.     

沂沭河下游平原地下水化学及氢氧稳定同位素特征

为研究沂沭河下游平原地下水化学及氢氧稳定同位素特征,采用数理统计、Piper三线图、δD-δ~(18)O关系图法进行分析。结果表明:北部丘岗区地下水以淡水为主,水化学类型沿地下水流向的变化为HCO_3·Cl-Ca·Na型→Cl·HCO_3-Na·Ca型→Cl·HCO_3-Na型,裂隙水和孔隙水均为大气降水补给,后者受蒸发较强;由于沉积环境不同,东部滨海平原区浅层水TDS明显高于深层水,浅层水水化学类型由陆向海的变化为HCO_3型水→HCO_3·Cl型水→Cl·HCO_3型水→Cl型水,深层水的水化学类型由陆向海的变化为HCO_3型水→HCO_3·Cl型水→Cl·HCO_3型水,浅层水与深层水水力联系较弱,浅层水主要接受大气降水补给,而深层水则为侧向径流补给。     

吉林西部盐碱区农田土壤盐碱程度与碳的稳定同位素比值的关系

为了探讨农田土壤盐碱程度对土壤碳固定和碳排放的影响,选取吉林西部不同开发年限的盐碱旱田、水田为研究对象,进行野外采样和实验测量。测定土壤盐碱程度的基本理化指标:土壤pH、电导率和碱化度;同时测定土壤有机碳和无机碳的稳定碳同位素比值。研究结果表明,旱田土壤整体盐碱程度较高、固碳水平较低,土壤-大气碳循环较慢。随开发年限的增加,盐碱程度没有显著降低;而水田土壤盐碱程度相对较低,固碳水平较高,促进了土壤-大气碳循环。随开发年限的增加,土壤盐碱程度得以改善,土壤固碳水平提高。总体而言,玉米的种植无法较为有效地改善土壤盐碱程度和土壤碳的固定,而水稻的种植则可以改善土壤条件,有利于土壤对碳的固定从而降低碳排放。在全球温室效应大环境下,研究区应大力关注水稻种植产业的发展,改造盐碱土壤,为减缓区域变暖做出一定贡献。     

天津地区大气降水中氢氧稳定同位素特征及影响因素研究

依据国际原子能机构(IAEA)提供的天津地区1988~2001月降雨和同位素资料,分析了该地区大气降水的稳定同位素的组成和变化以及主要影响因素.天津大气降水线与我国东部季风区的局地大气降水线方程较为接近.大气降水同位素组成变化中的温度和降水效应较小,主要受季风以及季节水汽来源不同的影响,有显著的季节效应.     

基于稳定氢氧同位素的高寒草甸坡地壤中流产流研究

以青海湖流域高寒草甸坡地为例,通过收集2013年4—9月大气降水、土壤水和壤中流样品,测定其稳定氢氧同位素值(δD和δ¹⁸O)并分析不同水体同位素特征,同时使用二源线性混合模型辨析壤中流的产流来源.结果显示:大气降水的氢氧同位素值更加接近浅层(0～40 cm)土壤水的氢氧同位素值,说明大气降水对浅层土壤水的补给作用要高于深层(40～80 cm)土壤水,而壤中流的氢氧同位素值更加接近深层土壤水的氢氧同位素值,说明该部分壤中流主要来源于降水前储存在土壤中的水分;在非降水期间,土壤水对坡上和坡中位置壤中流的平均贡献率分别为88.54%和78.43%;当降水事件发生时,壤中流的水分来源由土壤水逐渐转变为大气降水,而降水停止后土壤水重新成为壤中流的主要来源,说明土壤水是高寒草甸壤中流产流的重要来源.     

黄芪多糖提取工艺及真空膜蒸馏浓缩提取液的研究

以黄芪提取液的多糖得率为考核指标,采用正交实验设计的方法优化并确定了黄芪多糖提取的最佳工艺条件为:提取温度70℃,加水7倍,提取3次,每次提取120min.采用真空膜蒸馏浓缩黄芪提取液,以不同条件下制备的聚丙烯疏水微孔膜作为膜材料,考察了过程通量变化,并分析了在膜蒸馏浓缩过程中膜污染产生的原因.结果表明,提高膜蒸馏过程的进料流量可以减轻膜污染程度.     

长白山天池水系常量离子和氢氧同位素地球化学示踪

采集天池火山区的温泉水、地下水和地表水,进行了常量离子和氢氧同位素指标测试,进行了水体来源分析。结果发现:1水体的氢氧同位素数据表明各类水体均来源于大气降水;2温泉水的氚含量指示其年龄为50~60年;3各类水体中离子含量和氚含量的变化特征表明天池火山区的温泉水主要汇入天池水和北坡水系之中,仅有少量进入西坡和南坡水系,天池火山区地下水呈现出由南向北运移的特点。     

广西凤山县鸳鸯泉水文地质成因探讨

【目的】研究凤山县鸳鸯泉的水文地质成因,为鸳鸯泉这一地质奇观提出科学的解释。【方法】根据实地调查和现场试验,结合地层岩性、地质构造以及岩溶发育情况,查明鸳鸯泉的岩溶水文地质条件;根据地下水示踪试验,确定鸳鸯泉的源头和主要的岩溶含水介质类型,并通过稳定氢氧同位素和钙锶比(Ca/Sr)分析,研究管道介质岩溶大泉的补径排过程和水循环特征。【结果】鸳鸯泉的源头为年里落水洞补给的外源水,公塘和母塘两个出口的主径流管道基本一致;鸳鸯泉具有以岩溶管道为主的含水介质特征,以及快速流的补给、径流和排泄过程。这种水文地质现象的成因与管道流集中排泄的方式有关。【结论】鸳鸯泉同属于一个管道系统,管道流的两个出口在水循环速度上存在差异,相比公塘,母塘具有较短的径流途径和较快的更新速率。     

超深层地下水的补给形成研究

在分析郑州市超深层地下水的地质、水文地质条件的基础上,通过测定其同位素的含量,得知该地下水主要来源于郑州市西南低山丘陵区的降水补给,其平均年龄为43.2 a.二维地下水运移模型的模拟结果表明,郑州市可开采地下热水资源为136.89×104m3/a,城区已超采,城郊则有一定潜力.图4,表1,参10.     

基于水化学和同位素的典型岩溶水系统溶质演化过程—以西昌市仙人洞为例

仙人洞岩溶水系统是西昌市南部典型的地下水系统,亦是该区饮用水和灌溉用水的唯一水源,对其水源成因和溶质组分演化过程的研究具有重要的科学价值和现实意义。本文以仙人洞岩溶水系统为研究对象,通过分析岩溶水、基岩裂隙水和地表水水化学组分、氢氧同位素和氚同位素特征,探讨了这三类水的成因和溶质演化过程。结果显示：仙人洞三类水阳离子以Ca₂₊为主,阴离子以HCO_3-为主,水化学类型主要为Ca-HCO_3-型水;水化学指标和同位素信息揭示三类水均以大气降水补给为主,但岩溶水属于具有快速通道的深循环、长径流途径的水循环模式,而基岩裂隙水则属于浅表层循环模式。系列水化学图示和离子比值系数表明岩石风化作用、碳酸盐岩溶解和离子交换过程是影响这三类水组分演化的主要化学过程。     

峨眉山柿子坪热田地下水碳氧同位素特征初步研究

在峨眉山柿子坪热田地质调查及热水勘探过程中 ,采用了碳、氧同位素地球化学方法 ,结果发现不同成因类型的地下水其碳、氧同位素组成特征各不相同 ,为查明地下热水的形成条件提供了重要依据 ,表明用地下水中 HCO-3 的碳、氧同位素组成来研究地下热水系的发育特征是有前景的     

阿尔山新生代玄武岩地下水补给源及其成因分析

根据水量平衡关系和氢氧同位素分析,结合水文地质、地质构造等条件,发现阿尔山玄武岩地下水接受外源水补给,补给源区可能为西藏高原。由阿尔山河水、湖水的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值可知,地下水中的锶来自玄武岩,推断地下水的导水通道为连续的玄武质导水通道,低黏性的碱性玄武质熔岩流在冷却过程中形成连续的收缩缝,最终演变为管道型导水通道;西藏高原的渗漏水经过熔岩管道快速向东部地区排泄,西部地幔岩石圈增厚可能与地下水的跨流域补给有关。     

降雨入渗条件下土壤水同位素变化实验

 通过输入比初始土壤水富集轻同位素且同位素组成稳定的降雨进行室内降雨入渗实验,研究土壤水氢氧同位素在土壤中变化情况。实验结果表明,降雨在入渗过程中,降雨同位素与初始土壤水同位素发生混合稀释,出流同位素组成随时间减小,最后趋于稳定,接近降雨同位素组成;出流氢氧同位素关系线斜率由以初始土壤水和降雨同位素组成为端点的混合线斜率决定;通过曲线拟合出流同位素随时间的变化函数关系,确定其传递函数分布为指数-活塞流模型分布,且氢同位素和氧同位素的传递函数相同。     

月山地区铜矿床氢、氧同位素地球化学研究

成矿热液的氢、氧同位素组成既取决于组成热液的不同成因介质水的初始氢、氧同位素组成．又受介质水演化过程中氢、氧向位素组成变化的影响。本文通过月山地区铜矿床成矿热液氢、氧同位素组成五种演化机理的讨论．构筑了成矿热液的δ１８Ｏ－δＤ综合模式图．并确定了铜矿床成矿热液的来源。