研究生知识库

黄河流域面临严重的水土流失问题，高泥沙量导致其水-粒作用活跃。硼（B）同位素具有示踪水-粒作用过程的能力，因此B同位素地球化学研究可以示踪地表流域水土流失过程中的物理和化学风化作用。前人在研究世界主要河流B含量和B同位素时发现，黄河B含量明显高于其他世界大河的平均值，其次无论B含量还是δ11B值的季节变化特征与已有的认识都不相符。为了完善和丰富地表水-岩和水-粒作用过程相关的B同位素地球化学理论，以及深入认识黄河流域的物理和化学侵蚀过程，我们开展了本项目的研究工作。本论文工作首先对黄河全流域河水和悬浮物进行了系统采样分析，并在上游唐乃亥监测点，中游石嘴山和花园口以及下游艾山监测点进行连续两个水文年的定点采样分析，有针对性地对黄土区和黄灌区进行了深入研究。通过对样品的B同位素分析研究，并结合不同季节河水水化学组成来探讨黄河全流域河水中B的来源、B同位素组成变化特征及其控制因素。通过以上研究，本论文得到以下几点新认识：（1）黄河河水B含量变化范围较大（3.27~254μmol/L），比其他世界级大河的B含量至少高出将近一个数量级。总体来看，黄河干流河水从上游到中游，B含量逐渐升高，在河套平原河段达到最高值，这与黄河中游黄土覆盖区易溶组分的淋溶（河套平原地下水B含量为67~291μmol/L）和农业灌溉用水回流淋滤有关。黄河下游地区的B含量受到上游和中游河水混合的影响，B含量变化不明显。（2）黄河河水的δ11B值变化范围为3.6‰~43.8‰。黄河河水B同位素组成主要受B源的影响，同时也受控于与硅酸盐风化相关的吸附和重组作用过程。对黄河河水悬浮物的研究发现悬浮物的吸附作用对河水B同位素组成的影响不大。（3）初步估算了黄河河水中B的来源，结果表明河水中B的来源主要来自于硅酸盐的风化（51.3%~78.2%）和蒸发岩的溶解（17.8%~40.1%），大气输入和人类活动对河水B的贡献较小，其贡献比例分别为1.3%~4.4%和0~8.7%；碳酸盐风化对河水B的贡献可以忽略不计。（4）通过对黄河监测点河水的水化学组成的研究，发现上游唐乃亥监测点河水以碳酸盐岩风化输入为主，中下游监测点河水主要受到蒸发岩（石膏和岩盐）风化输入的影响更大。雨季和雨季后碳酸盐岩风化对河水溶质的贡献较大，而雨季前期河水溶质中由硅酸盐岩风化输入的比例较大。（5）黄河监测点河水的B含量和B同位素研究表明上中下游河水的B含量均呈现枯水期高于丰水期的特征。B同位素的变化及受控因素比较复杂，主要与河水流体停留时间和岩性有关，与pH和温度的关系不大。