长江水氢、氧同位素组成的时空变化及其环境意义

从2003年到2007年,分5次在长江干流及主要支流系统采样,进行了氢氧同位素研究。观测发现δD变化于-30‰～-112‰的范围内,而δ18O变化于-3.8‰～-15.4‰范围内。从长江源头到河口,各次样品的氢氧同位素均显相似的沿程变化。从源头到攀枝花,长江干流的δD与δ18O逐步下降;而由攀枝花到入海口,δD与δ18O值逐渐升高。研究发现,大气降水是控制江水氢氧同位素组成的主要因素。从攀枝花到河口,干流δD与δ18O值逐渐升高,与流域大气降水的δD与δ18O变化趋势相对应。各支流在氢氧同位素组成上的差别也反映大气降水的制约。蒸发作用对江水的氢氧同位素组成有重要影响。长江源头气候干燥、日照强烈,湖沼水经长期蒸发,盐度加大,δD和δ18O值相应升高,进而影响源头江水的氢氧同位素组成。蒸发作用也导致洞庭湖与鄱阳湖湖水的δD和δ18O值在枯水期升高,并影响相关河段的δD和δ18O值。冰雪融化也是影响江水氢氧同位素组成的一个重要因素。在长江干流和所有左岸支流的源头,冰川融雪都是河水的重要来源之一。由于冰川水具有特殊的氢氧同位素组成,它对河水的相对贡献的变化将对河水的氢氧同位素组成产生重要影响。三峡大坝在丰水期对相应河段的氢氧同位素变化趋势影响不大,但它在枯水季节的蓄水使下游江水的补给发生明显变化,导致宜昌和沙市江水的δD和δ18O明显降低。研究表明,氢氧同位素示踪技术在查明大气降水、地下水、冰川水、湖水与河水之间的交互作用方面可以发挥关键性的作用。今后,在进行系统水文测量的同时,进一步开展氢氧同位素研究,将对了解长江水资源状况及其演变趋势大有裨益。