Composition and Spatial Distribution Characteristics of Hydrogen and Oxygen Isotopes of Surface Water in Altay, Xinjiang Province
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摘要: 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δ18O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δ18O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δ18O与水温（T）、总溶解性固体（TDS）及主要离子Na+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-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（P < 0.05，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。要点
(1) 调查了阿勒泰地区主要地表河流及湖泊的氢氧同位素组成及氘过量参数差异。
(2) 水体δD及δ18O与水体参数T、TDS及主要离子Na+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-摩尔浓度呈显著正相关关系。
(3) 河流氢氧同位素分布与大气降水线有较大差异，其补给源除大气降水外有一定比例的高山冰川融水，并在水循环过程中经历了一定程度的蒸发分馏。
HIGHLIGHTS(1) The differences in hydrogen and oxygen isotope composition and deuterium excess parameters of major surface rivers and lakes inthe Altay region were investigated.
(2) δD and δ18O of waters showed positive correlation with temperature (T), total dissolved solids (TDS) and the molar concentrations of Na+, K+, Ca2+, Cl- and SO42-.
(3) The hydrogen and oxygen isotopic composition of river water was quite different from the global and Urumqi's atmospheric precipitation line, indicating that, apart from atmospheric precipitation, there was a certain proportion of glacier meltwater supply. Moreover, hydrogen and oxygen isotopes experienced evaporative fractionation during the water cycle, to some extent.
Abstract:BACKGROUNDHydrogen and oxygen isotopes can be used to identify water sources and trace water cycles and have been used in hydrogeochemistry since the 1950s. Studies have been carried out on stable isotopes of atmospheric precipitation, rivers and lakes in Xinjiang.However, the research on hydrogen and oxygen isotopes of waters in Altay is scarce, except for atmospheric precipitation. Researchers found that the rainfall in the Altai Mountains during the warm season (April-October) increased significantly from 1959 to 2014. Due to this background of climate condition changes, it is meaningful to study the hydrogen and oxygen isotope compositions of various types of water bodies in the Altay region, at the southern foot of the Altai Mountains.OBJECTIVESTo obtain the basic data of hydrogen and oxygen isotopic composition of water in Altay and reveal their spatial distribution characteristics.METHODSHydrogen and oxygen isotope compositions of river water, lake water, spring water, snow water, and water from a mine pit in the Altay region of Xinjiang were determined by liquid water laser isotope analyzer (LGR DT100, America). The dissolved oxygen (DO), TDS, T, and pH of the water samples were measured using the German WTW3430 multi-parameter water quality analyzer. The concentrations of Na+, K+, Ca2+, and Mg2+ were analyzed by inductively coupled plasma-optical emission spectrometry (PE8300, PerkinElmer, USA). The concentrations of HCO3- and CO32- were determined by alkali titration method. Cl- and SO42- concentrations were analyzed by ion chromatography method.RESULTSThe results showed that the ranges of δ18O and δD of the waters in the Altay area were from -15.4‰ to -5‰ and from -121‰ to -49‰, respectively. The hydrogen and oxygen isotope content of various types of water in the Altay region were significantly different. The δ18O and δD values of river waters varied from -15.4‰ to -11.5‰ and from -114‰ to -100‰, respectively, and the deuterium excess parameter varied from -12.4‰ to 12.4‰. The δ18O and δD of Ulungur Lake were much higher than those of surface rivers, with an average value of -5.95‰ and -78.5‰, respectively. The deuterium excess parameter of Ulungur Lake was much lower than those of surface rivers, with an average value of -30.9‰. The δ18O value (-14.9‰ and -11.8‰) of groundwater was similar to that of surface rivers, but δD (-114‰ and -121‰) was slightly higher than that of surface rivers, indicating that groundwater was supplied by surface rivers but may be affected by water-rock reactions. The δ18O and δD values of snow water and the water from a mine pit were -11.8‰ and -90‰, -11.6‰ and -106‰, respectively. The fitting lines for hydrogen and oxygen isotopes of the Irtysh River and Ulungur River were δD=1.7297δ18O-83.879 and δD=1.986δ18O-76.5, respectively. Surface rivers were remarkably different from the global and Urumqi atmospheric precipitation lines, indicating that apart from atmospheric precipitation, surface rivers were also recharged by glacier meltwater, and underwent evaporation and isotope fractionation during the water cycle.Due to the temperature and latitude effect of hydrogen and oxygen isotopes, the δD and δ18O showed significant positive correlation relationships with T, TDS, and the molar concentration of major ions such as Na+, K+, Ca2+, Cl-, and SO42-, also showing a significant negative correlation with the latitude of the sampling sites and DO (P < 0.05, n=32).CONCLUSIONSThe hydrogen and oxygen isotope composition characteristics obtained in this study provide basic data for the stable isotope research of various types of water bodies in the Altay area.The precipitation in Altay has increased significantly in recent decades. Due to this background, it is indeed necessary to continue to conduct long-term and in-depth systematic research on the composition of hydrogen and oxygen isotopes in Altay's atmospheric precipitation and other types of water bodies.
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琥珀，为中生代白垩纪至新生代第三纪松柏科与豆科植物的树脂在经过几千万年的地质作用而形成的一类有机化石[1-3]，是探究古生物地域性差异及大气、地质环境演变的经典研究对象。蓝珀是琥珀中具有特殊蓝色荧光的琥珀品种，其呈现的蓝色为荧光色而非是其自身的体色[3-7]。多米尼加共和国是蓝珀主产地，墨西哥与缅甸等国也有一定的产出。其中，多米尼加共和国蓝珀(简称“多米尼加蓝珀”)的荧光颜色多为天蓝色或蓝紫色。墨西哥蓝珀在自然光下多呈现绿色，少部分呈蓝色。长期以来，人们普遍视具有天蓝色或蓝紫色荧光的蓝珀为优等品，因此琥珀爱好者对蓝珀的认知多局限于多米尼加共和国产地属性的蓝珀，而多米尼加共和国产地属性的蓝珀日渐成为琥珀爱好者热衷收藏的“新宠”。再者，随着蓝珀资源矿产储量日渐稀少、开采机械化程度较低、劳动力成本较高，使得蓝珀的商业价值持续攀升，鉴于蓝珀较高的商业价值且较多数消费者对蓝珀的认知不深，流通市场中蓝珀多冠以“多米尼加蓝珀”予以销售。因此，寻求精准、便捷、对样品无损的蓝珀产地溯源检测技术便成为众多材料、珠宝检测科研人员面临的共同课题。
Brody等[1]利用拉曼光谱开展了琥珀与其相似品柯巴树脂的光谱对比研究，为琥珀与柯巴的鉴定提供了技术支撑。王徽枢等[7]、吴文杰等[8]利用拉曼光谱分别对中国河南西峡与辽宁抚顺产的琥珀以及波罗的海、多米尼加、缅甸产的琥珀进行了对比分析。Gaigalas等[9]、王雅玫等[10]研究团队分别利用稳定同位素比值质谱仪对多个不同产地的琥珀或柯巴树脂中的C、D、O、S稳定同位素进行了测试，为琥珀产地溯源鉴定开辟了新途径。黄睿等[2]利用X射线光电子能谱及液相色谱-高分辨质谱就中国抚顺、缅甸及波罗的海的琥珀产地鉴定予以初步论述。同时，较多学者通过红外光谱对波罗的海、多米尼加、缅甸、中国辽宁抚顺等不同产地的琥珀予以产地溯源鉴定，研究工作虽具有一定鉴定指示意义，但仍不能作为产地溯源的决定性依据[11-14]。江玮琦等[4]利用二维荧光光谱(激发光源365nm)对多米尼加、墨西哥与缅甸蓝珀进行了对比分析，指出不同产地蓝珀检测时的最佳激发光源、峰形及峰位存在一定的差异性。Zhang等[5]分别对波罗的海、多米尼加、墨西哥、缅甸和中国辽宁琥珀进行三维荧光光谱对比，指出了不同产地琥珀具有各自的特征发光行为。综上可见，前人就琥珀特别是对蓝珀产地溯源的鉴别判定多是基于样品的红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱及样品的荧光与磷光的颜色特征。然而，上述检测方法中所涉及的部分检测设备是目前较多质监、质检实验室所不具备的，因此检测设备硬件配置是其检测能力受限的主要问题。此外，鉴于不同产地琥珀材质的类同属性及因琥珀原矿长期与外界环境的接触而受到辐照、受热氧化等影响，导致不同产地琥珀的光谱学特征存在一定的交集，也给日常的琥珀检测及蓝珀的产地溯源判定带来较大的阻力与技术难题。
光致发光光谱(Photoluminescence，PL)在材料研究领域具有极广泛的应用，近些年来在珠宝玉石(如钻石[15-19]、祖母绿、红蓝宝、珍珠[20-23]等)检测领域中同样有极重要的应用。但截至目前，国内外以405nm为激发光源的琥珀PL光谱的相关研究工作却鲜见报道，尤其将PL光谱检测技术更少应用于蓝珀的产地溯源研究中。与此同时，目前对于不同产地蓝珀的拉曼光谱与微量元素赋存特征的对比性研究也同样未见具体论述。鉴于此，本工作以405nm激发波长的便携式PL光谱、以785nm为激发波长的拉曼光谱结合微量元素分析为研究方法，开展了多米尼加与墨西哥产地蓝珀的对比研究，以期为上述两产地蓝珀的溯源鉴定提供便捷、精准与普适的检测方法。
1. 实验部分
1.1 样品与前处理
蓝珀样品主要购置于广州松岗琥珀交易市场，部分样品源自浙江省黄金珠宝饰品质量检验中心(GGC)的库存标样。其中：产自多米尼加共和国的蓝珀19块，样品标记为DM-1~DM-19；产自墨西哥的蓝珀22块，样品标记为MX1~MX22。各样品均经打磨抛光呈圆珠或较规则的块状，净度佳，部分样品光学照片见图 1。为对比新生断面与已抛光的成品表面的光谱特征差异性，部分样品在流水下进行机械切割获取新生断面。
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图 1 多米尼加蓝珀(a)与墨西哥蓝珀(b)的光学照片Figure 1. Optical photos of blue ambers from Dominican Republic(a) and Mexico(b), respectively1.2 样品测试方法
样品光学照片采用Mobilephone Apple Ⅷ拍摄。
(1) 拉曼光谱分析。为探究不同产地蓝珀的有机官能团的振动异同特征，进行样品的拉曼光谱分析。测试采用英国Renishaw公司inVia型显微共焦激光拉曼光谱仪测试，激发光源785nm，光栅1200l/mm，共聚焦测试模式，100倍长焦物镜。测试范围为3200~100cm-1，扫描时间15s, 叠加3次，激光能量10%~100%。同时，为便于谱图的观察对比，测试结果进行了光谱基线校正，但未经平滑处理。
(2) PL光谱分析。为研究不同产地蓝珀的发光特征，进行PL光谱研究。样品PL光谱特征采用广州标旗公司GEM 3000型紫外可见光谱仪平台，激发光源405nm，记录范围200~1000nm，积分时间20ms，平均次数20，平滑宽度1，测试探头垂直样品表面。为避免激发光源能量较大而破坏样品，在测试中激发光源能量设置为20%。
(3) X射线荧光光谱分析。为对比不同产地蓝珀的微量元素含量差异，进行微量元素的检测。样品ED-XRF检测采用日本SHIMADZU的EDX7000型元素分析仪进行检测，管压设置50kV, 滤光片：None, DT%: 30，准直器5mm。
2. 结果与讨论
2.1 样品光学照片
本实验中，所用多米尼加共和国与墨西哥两产地蓝珀的典型样品光学照片见图 1。图 1中，两产地蓝珀在自然光下对应的体色(即表观颜色)与净度特征存在一定程度的共性特征。且在黑色背景下两产地蓝珀的蓝色荧光的特征同样具有相似性。由此可见，基于肉眼观察判断蓝珀产地的溯源鉴别存在较大的难度，也正因如此，借助无损、普适的检测设备特别是利用检测结果较直观的光谱设备开展蓝珀产地的溯源鉴定就成为蓝珀研究的热点课题之一。
2.2 多米尼加蓝珀与墨西哥蓝珀的PL与拉曼光谱差异性特征
鉴于2.1节所述通过肉眼观察并鉴别图 1中蓝珀产地存在极大难度，同时结合当前不同等级实验室软硬件条件参差不齐，极有必要开发应用较广、操作性强的检测方法。因此，本工作中首先借助于目前琥珀检测相关实验室普及率较高的紫外可见漫反射光谱仪平台，辅以405nm的激发光源，在室温下进一步就上述两产地蓝珀予以PL光谱检测，相应谱图见图 2。其中图 2中a、b为典型的多米尼加蓝珀的PL谱图，从中清晰可见多米尼加蓝珀样品中皆可见约449、475及503nm处的特征峰，且不同样品或同一样品新旧断面的特征峰位存在较好的一致性，上述特征峰位与前人所述的多米尼加蓝珀在365nm激发光源下的荧光光谱中所产生的荧光特征峰位完全吻合[4-5]。相比之下，墨西哥蓝珀则未显示上述三处的特征峰位，而仅在约462nm与477nm处或482nm与497nm等处出现较弱的双峰，分别见图 2中c、d所示。由此可见，上述两产地蓝珀对应的PL光谱存在极明显的相异性，因此上述相异性特征可为两产地蓝珀的鉴定提供指纹性依据。
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图 2 405nm激发光源下多米尼加蓝珀(a, b)与墨西哥蓝珀(c, d)典型的PL光谱Figure 2. Typical PL spectra of blue ambers from Dominica Republic (a, b) and Mexico (c, d) with exciting λ=405nm, respectively与此同时，因前人对不同产地蓝珀的拉曼光谱对比性研究较少，本工作中分别就多米尼加蓝珀与墨西哥蓝珀进行拉曼光谱检测，不同产地蓝珀典型样品及对应的新旧表面的拉曼光谱见图 3(图中标注“np”即新切刻面，“op”为样品既有表面; x%为激发波长能量参数，50%即能量参数设置为50%)。对比两产地典型样品的Raman谱图可知, 两者的拉曼峰位基本一致(图 3中a、b)。但就局部波数区间予以对比可以发现，部分局部特征峰仍存在较明显的差异，具体体现在：①同一测试条件下，相比22件墨西哥蓝珀而言，19件多米尼加蓝珀的Raman谱图中在约154、468、901、1177及1312cm-1处的拉曼峰位较墨西哥蓝珀相应位置处的峰位更为凸显或更趋锐化(图 3中c、d、e)；②进一步对比经基线校正后的两产地蓝珀光谱中分别归属于C=C、C—H键的约1653、1446cm-1处强度[1]，明显可见多米尼加蓝珀对应的上述两处峰强比值N(N=I1653/I1446)高于墨西哥蓝珀(图 3中f，h, i)。前人将上述两处Raman特征峰位的强度比值作为琥珀化石成熟度的标志，且N值越大，成熟度越低[1]。本工作中，可进一步将上述特征峰强的比值N作为两不同产地蓝珀溯源判定的一个重要依据。
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图 3 多米尼加蓝珀(a, c与e)与墨西哥蓝珀(b，d)典型样品的拉曼光谱及两产地蓝珀拉曼光谱中C=C与C—H键的峰强特征(f~i)Figure 3. Typical Raman spectra of blue ambers from Dominican Republic (a, c and e) and Mexico (b and d), respectively. And the peak intensity characteristics of C=C and C—H bond in the Raman spectra of blue ambers from the corresponding two different producing areas (f-i)2.3 多米尼加蓝珀与墨西哥蓝珀微量元素赋存特征对比
2.2节仅从典型的光谱特异性就两产地蓝珀进行了对比探究。进一步据文献研究情况，前人较多地以主量元素或微量元素赋存特征实现了相关矿产或宝玉石材料的产地溯源[24-27]，据此进一步就上述两产地蓝珀中元素赋存及相应元素含量大小特征开展对比性研究。直至目前，研究人员就琥珀、柯巴树脂及其优化处理品中的主量元素C、H、O与N进行了较为详尽的探究工作，并对比了琥珀的石化程度与其中C元素含量的量化关联性, 但就不同产地蓝珀中的微量元素赋存及相应元素含量特征尚未见有具体论述。特别指出的是，微量元素的赋存种类及相应元素含量的大小等特征在宝玉石与岩矿产地、合成属性及产出的环境溯源研究工作中发挥着重要的指示性意义，如目前较多化学气相沉积(CVD)法合成钻石中存在Si杂质引起的空位缺陷[15]及淡水珍珠富Mn贫Sr、海水珍珠Sr高Mn低等[28]。鉴于此，本工作中就不同产地蓝珀中微量元素的赋存状态开展对比性探究工作。
在不考虑琥珀中C、H、O、N等主量元素时，以其他少量或微量元素作为对比项并作归一化定量研究，多米尼加共和国与墨西哥两产地微量元素含量的ED-XRF分析结果见表 1，其中相应元素的质量分数为所测试样品中相应元素的平均质量分数。由表 1清晰可见，首先两产地蓝珀具有一致的微量元素组合特征，即均含有S、Si、Fe、Cu等元素，且上述元素含量(质量分数)大小也一致性地表现为：S>Si>Fe>Cu。其次，相比于墨西哥蓝珀，多米尼加蓝珀中Si、Fe与Cu元素相对富集，但其中的S相对较少，据此推断两产地蓝珀中微量元素的赋存含量差异性应主要源自产出的地质环境所致。
表 1 多米尼加与墨西哥蓝珀微量元素赋存特征Table 1. Occurrence characteristics of trace elements in ambers from Dominican Republic and Mexico蓝珀产地 S含量(%) Si含量(%) Fe含量(%) Cu含量(%) (S+Si)含量(%) 多米尼加共和国 45.186 31.794 10.202 7.268 76.980 墨西哥 61.494 22.046 6.302 3.740 83.540 注：在不考虑琥珀中C、H、O、N等主量元素时，以其他少量或微量元素作为对比项作归一化定量研究。 3. 结论
本工作中，基于405nm激发波长的便携式PL光谱、785nm激发波长的拉曼光谱结合微量元素分析联用技术就多米尼加共和国与墨西哥两产地蓝珀进行了以产地溯源鉴别为目标的研究工作。PL光谱检测结果表明多米尼加蓝珀在约449、475及503nm处存在明显的特征峰位。相比之下，墨西哥蓝珀未见上述位置的特征峰，因此上述两者PL光谱差异性特征可为两产地蓝珀的鉴别提供鉴定性依据。与此同时，在以785nm为激发波长的拉曼光谱中，多米尼加蓝珀较墨西哥蓝珀在约154、468、901、1177及1312cm-1处的Raman峰更为凸显或峰位更趋锐化，且多米尼加蓝珀对应的谱图中在约1653cm-1与1446cm-1处两峰的相对强度比值N(N=I1653/I1446)明显高于墨西哥产蓝珀对应的上述两处的峰强比值，结合前人文献，可以说明多米尼加蓝珀的成熟度低于墨西哥蓝珀。此外，两产地蓝珀中均含有微量的S、Si、Fe与Cu元素, 上述微量元素含量大小呈现一致的渐变特征，即S>Si>Fe>Cu，且多米尼加蓝珀中的Cu元素一般高于墨西哥产蓝珀。
综上可见，基于两产地蓝珀的PL、拉曼光谱及微量元素分析，可为蓝珀产地的精准溯源提供理论与技术支撑，同时也可为其他类琥珀及珠宝玉石的产地溯源或产出环境鉴定提供研究思路与方法。
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图 1 采样点位置图
注：32号采样点为艾丁湖湖水样品，因与阿勒泰地区距离较远，未绘制于图上。
Figure 1. Map of sampling sites
Note: No. 32 is a water sample from Aiding Lake, which is not drawn on the map due to the long distance from Altay Region.
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图 3 (a) 额尔齐斯河及(b)乌伦古河的δD-δ18O关系
Figure 3. δD-δ18O diagrams of (a) Irtysh River and (b) Ulungur River
表 1 阿勒泰地区水体氢氧同位素及主要阴阳离子含量
Table 1 δD, δ18O and content of major anion and cation ions in waters, Altay Region
样品编号
Sample ID采样位置
Sampling locationδD
(‰)δ18O
(‰)d
(‰)T
(℃)pH 阴阳离子含量(mg/L)
Concentration of anion and cation ions (mg/L)DO TDS K+ Na+ Ca2+ Mg2+ HCO3- Cl- SO42- 1 喀依尔特河(支流1-1)
Kaylt River (Tributary 1-1)-106 -14.8 12.4 3.2 8.296 9.95 100.3 0.42 2.03 10.5 1.51 38.4 1.19 4 2 库依尔特河(支流1-2)
Kuilt River (Tributary 1-2)-100 -11.5 -8 7.2 8.144 8.32 90.2 0.71 3.9 13.5 1.66 38.1 4.76 8.01 3 胡二茨河(支流1)
Huzitz River (Tributary 1)-102 -13.6 6.8 9 8.436 8.83 166.1 0.75 4.35 19.7 2.16 65.6 2.21 5.45 4 无名支流(支流2)
Unnamed River (Tributary 3)-114 -12.7 -12.4 7.7 7.975 8.8 2900 9.36 395 209 57.7 316 261 855 5 额尔齐斯河Irtysh River -103 -13.6 5.8 12 8.736 9.45 108.6 0.73 4.25 13.3 1.89 43.4 2.55 9.04 6 额尔齐斯河Irtysh River -103 -12.9 0.2 15 8.421 8.97 122.1 0.7 4.32 15.9 1.88 43.9 3.06 17.5 7 喀拉—额尔齐斯河(支流3)
Kara Irtysh River (Tributary 3)-103 -13.1 1.8 6 8.049 8.83 109.8 1.08 4.45 13.9 2.54 47.5 2.04 8.69 8 喀拉—额尔齐斯河(支流3)
Kara Irtysh River (Tributary 3)-105 -13.2 0.6 7.1 8.659 8.92 140.8 0.64 3.45 13.1 2.87 49.2 1.36 3.55 9 额尔齐斯河Irtysh River -112 -15.4 11.2 13.1 7.93 8.52 113.3 0.67 3.87 15 1.83 38.1 4.25 17.2 10 额尔齐斯河Irtysh River -111 -15.3 11.4 13.5 8.745 8.45 135.3 0.74 4.99 17.9 2.18 41 3.4 20.3 11 额尔齐斯河Irtysh River -110 -14.4 5.2 12.3 8.621 8.59 169.1 0.82 6.86 19.8 2.62 47.8 5.95 20.5 12 额尔齐斯河Irtysh River -107 -12.9 -3.8 10 7.814 9.16 183.1 0.9 8.4 21.8 3.11 54.5 6.29 28.8 13 克兰河(支流4)
Crane River (Tributary 4)-108 -14.6 8.8 9.9 7.792 8.41 105.2 0.66 3.42 14 1.94 49.8 2.21 8.13 14 额尔齐斯河Irtysh River -107 -14.3 7.4 10.3 8.094 9.27 593 2.53 48.3 56.1 11 136 20.9 158 15 布尔津河(支流5)
Burqin River (Tributary 5)-108 -14.2 5.6 8.7 8.229 8.84 86.7 0.72 2.44 11.4 1.89 11.7 2.21 8.35 16 额尔齐斯河Irtysh River -107 -13.3 -0.6 12.6 8.075 8.03 522 2.26 42.7 49.1 10.2 126 36.2 111 17 额尔齐斯河Irtysh River -109 -14 3 10.7 7.677 10.4 208 1.2 11.9 21.4 4.24 72.7 3.4 34.3 18 哈巴河(支流6)
Haba River (Tributary 6)-110 -14.2 3.6 12.5 7.645 9.35 124.8 0.53 3.04 17.7 3.07 68 5.95 8.05 19 额尔齐斯河Irtysh River -109 -12.2 -11.4 13.6 7.792 8.64 628 1.76 26.5 36.8 11.4 99.6 16.2 97.3 20 别列则克河(支流7)
Belzek River (Tributary 7)-107 -12.7 -5.4 12.4 7.785 9.01 227 1.37 6.4 33 5.18 110 3.4 18.9 21 乌伦古湖Ulungur Lake -59 -5 -19 13 8.228 8.71 1979 20.4 309 48.4 40.5 263 231 472 22 乌伦古湖Ulungur Lake -98 -6.9 -42.8 12.5 8.434 8.32 182.1 0.92 8.84 21 3.07 52.7 5.95 25.9 23 乌伦古河Ulungur River -101 -13.1 3.8 10.1 8.195 8.15 655 2.92 52.3 66.9 13.2 161 36.6 123 24 乌伦古河Ulungur River -100 -11.7 -6.4 11.9 8.146 8.6 654 2.9 50.2 68.1 13.1 166 36 140 25 乌伦古河Ulungur River -102 -12.9 1.2 14 8.249 8.35 700 3.05 54.9 71.3 13.8 173 39.6 152 26 乌伦古河Ulungur River -102 -13.2 3.6 14.3 8.205 8.64 605 2.85 48 62 11.8 150 31.8 121 27 乌伦古河Ulungur River -105 -13.3 1.4 10.3 8.123 8.36 448 2.46 27.4 50.4 9.49 135 16.2 88 28 雪水Snow water -90 -11.8 4.4 3.2 7.516 7.86 35.3 0.24 0.46 4.42 0.24 12.9 2.89 6.47 29 矿坑裂隙水
Water from the mine pit-106 -11.6 -13.2 7 8.345 9.96 567 3.04 58.5 43.6 5.66 121 51.5 63.2 30 山泉水1 Spring water 1 -114 -11.8 -19.6 11.7 7.218 8.9 685 2.97 84.1 47 11 218 13.9 138 31 山泉水2 Spring water 2 -121 -14.9 -1.8 10.3 7.929 8.84 1040 7.21 132 77.8 19.5 387 21.8 253 32 艾丁湖Aiding Lake -49 -5.4 -5.8 23.3 8.207 7.35 2049 4.18 288 104 32.4 165 133 608 
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表 2 前人研究中阿勒泰水体氢氧同位素组成与本研究对比
Table 2 Hydrogen and oxygen isotopes of water in Altay Region in previous studies and this study
样品类型
Sample type采样位置
Sampling location采样时间
Sampling date样品数量
Sample quantityδD
(‰)δ18O
(‰)数据来源
Data source大气降水
Atmospheric precipitation阿勒泰
Altay1998年—2001年
Year 1998 to 2001226 -100.4 -13.8 [26], [27] 雪坑中的雪
Snow in a snow pit俄罗斯Belukha山(阿尔泰山脉)
Belukha Mountains, Russia (Altai Mountains)2000年—2001年，每年1月—4月，10月—12月
January to April, October to December in each year, Year 2000 to 2001/ -98.7 -17.7 [28] 雪芯、冰芯
Snow core, ice core俄罗斯Belukha山(阿尔泰山脉)
Belukha Mountains, Russia (Altai Mountains)1984年—2000年，每年1月—4月，10月—次年2月
January to April, October to December in each year, Year 1984 to 2000/ -100.9 -13.8 [28] 河水
River water阿勒泰
Altay2016年10月
October 201625 -106.04 -13.484 本文
This study湖水
Lake water阿勒泰
Altay2016年10月
October 20163 -68.67 -5.77 本文
This study山泉水
Spring water阿勒泰
Altay2016年10月
October 20162 -117.5 -13.35 本文
This study雪水
Snow water阿勒泰
Altay2016年10月
October 20161 -90 -11.8 本文
This study
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表 3 氢氧同位素及其他参数相关分析结果
Table 3 Correlation relationships among δD, δ18O and other physicochemical parameters
参数
ParametersδD δ18O 经度
Longitude纬度
LatitudeT pH TDS DO Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl- HCO3- δ18O 0.840** 经度
Longitude0.019 -0.001 纬度
Latitude-0.634** -0.503** -0.460** T 0.415* 0.382* -0.153 -0.632** pH 0.142 0.029 0.331 -0.240 0.107 TDS 0.431* 0.508** 0.178 -0.532** 0.309 0.201 DO -0.425* -0.366* -0.023 0.418* -0.374* -0.028 -0.234 Na+ 0.488** 0.548** 0.214 -0.524** 0.281 -0.068 0.986** -0.219 K+ 0.470** 0.542** 0.047 -0.224 0.157 -0.028 0.777** -0.079 0.812** Ca2+ 0.114 0.226 0.207 -0.460** 0.226 -0.097 0.896** -0.210 0.833** 0.516** Mg2+ 0.387* 0.469** 0.135 -0.453* 0.264 -0.086 0.990** -0.221 0.976** 0.808** 0.894** Cl- 0.494** 0.550** 0.139 -0.396* 0.196 0.003 0.943** -0.173 0.959** 0.845** 0.777** 0.953** HCO3- 0.081 0.245 0.170 -0.324 0.205 -0.218 0.791** -0.099 0.753** 0.731** 0.784** 0.799** 0.648** SO42- 0.426* 0.479** 0.199 -0.552** 0.307 -0.076 0.990** -0.260 0.982** 0.717** 0.903** 0.979** 0.929** 0.743** 注：“**”表示通过了P=0.01显著性检验；“*”表示通过了P=0.05显著性检验。
Note: “**” indicates passing the significance test of P=0.01; “*” indicates passing the significance test of P=0.05.
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