长江水氢、氧同位素组成的时空变化及其环境意义

在2003～2007年间,在长江干流的25个水文站及主要支流的13个水文站系统采样,进行了氢氧同位素研究。观测到的D变化范围为-30‰～-112‰,变化范围为-3.8‰～-15.4‰。从长江源头到河口,不同时期的样品均显示相同的氢氧同位素沿程变化特征。从源头到攀枝花,长江干流的D与逐步下降;而由攀枝花到入海口,D与值逐渐升高。 研究发现,控制长江水的氢氧同位素组成的主要因素是大气降水。长江干流D与值所展现的从攀枝花至河口逐渐升高的趋势就是对流域大气降水的D与变化趋势的响应。长江各支流在氢氧同位素组成上的差别及其对干流的影响也反映大气降水对长江水的制约。 蒸发作用对长江水的氢氧同位素组成也有重要影响。长江源头地处青藏高原,高原湖泊和沼泽星罗棋布。由于气候干燥、日照强烈,湖沼水经过长期的蒸发,盐度逐渐加大,D和18O值也逐渐升高。这些湖水的加入对长江水的氢氧同位素组成也造成一定影响。蒸发作用在枯水期也使洞庭湖与鄱阳湖的D和18O值升高,进而提高长江相关河段的D和18O值。 冰雪融化是影响长江水的氢氧同位素组成的另一重要因素。在长江源头和所有左岸支流的源头,冰川融雪都是重要的水源之一。由于冰川水在氢氧同位素组成上的特殊性,其对河水贡献的大小将影响河水的氢氧同位素组成。 三峡大坝对于长江的水动力体系影响巨大,三峡水库对长江水资源的调控作用有待长期观测研究。从本次的研究资料来看,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。但在枯水季节,三峡水库蓄水使下游的宜昌和沙市的水源发生明显变化,导致D和18O值的显著降低。 长江水资源状况及其演变趋势是受到各方面高度关注的重要研究课题。为深入探讨这一问题,需要了解长江水资源的变化与各种气象与水文要素之间的关系,查明大气降水、地下水、冰川水、湖水与河水之间的交互作用。而氢氧同位素示踪技术在这方面可以发挥关键性的作用。由于现有资料有限,目前还无法利用氢氧同位素组成来追溯其气候条件的详细演化过程。但若能在进行系统水文测量的同时,适当开展氢氧同位素测定,将对研究长江水资源状况及其演变趋势大有脾益。