高寒植被生长和分布与其潜在水分来源和水分利用特征密切相关。受气候变化影响,近年来长江源区植被覆盖迅速提升,大量高寒草甸演化为沼泽草甸,对区域生态水文过程产生了深远影响。基于此,采集2021年长江源多年冻土区流域典型高寒草甸和沼泽草甸坡面上坡、中坡、下坡的土壤、植物样品,获取氢氧稳定同位素监测数据,探究高寒草甸和沼泽草甸的水分利用策略差异。结果表明,叶片水δ18O变幅最大,降水次之,土壤水、根系水变幅最小,叶片水氢氧稳定同位素受蒸发分馏效应影响最大,此外,植物水线的斜率和截距均远小于地区大气降水线,也反映出蒸腾作用下同位素富集现象;相比沼泽草甸,高寒草甸叶片水更加富集δ18O,高寒草甸蒸腾作用更强烈;高寒草甸和沼泽草甸对不同深度土壤水的利用策略较为接近,无显著性差异,其中,0～5 cm深度土壤水的贡献比例最大,均超过22%;坡位因素对高寒草甸和沼泽草甸不同深度土壤水的利用策略无显著性影响,其中,不同坡位草甸0～5 cm土壤水的用水贡献均为最大,可见浅层土壤水为植物根系水的主要来源,当浅层土壤水无法满足植物需水时,植物根系会吸收较深层的土壤水。
为探讨青海南部陆域冻土区烃源岩地球化学异常成因及气源条件，通过分析青海开心岭冻土区TK-1钻孔岩芯样品中酸解烃、荧光光谱、甲烷碳同位素含量及垂向迁移变化特征，解析其烃类地球化学异常成因，剖析岩芯中烃类异常与裂隙或破碎带、水合物稳定带、烃类运聚成藏过程的响应关系，研究其对天然气水合物及烃类运聚的地球化学指示意义。结果显示：钻孔岩芯中烃类在62～80 m、112～119 m、150～169 m和254～350 m深度段出现明显的地球化学异常富集特征，钻孔岩芯酸解烃中烃类组成、参数比值(C1/ΣC1-5、C1/ΣC2-5、C1/ΣC2-3、iC4/nC4等)、甲烷碳同位素(δ13CPDB)显示烃类以热解成因为主，包括油型裂解气、凝析油伴生气、煤成气和少量的无机成因气。二叠系那益雄组煤系烃源岩处于高—过成熟阶段，其热演化过程中的生排烃气可能是形成水合物所需气体的重要来源。冻土带...
冻土层季节性冻融过程会对地下水的渗流量、渗流方向和速度产生重要影响，进而导致冻土地区具有独特的地下水运移理论和机制。为了研究五九煤田胜利煤矿冻土地区矿井涌水来源及补给特征，采用水化学分析及13C、14C、18O、D 4种环境同位素相结合的方法，分析矿井水的水化学特征及同位素分布特征，明确矿井涌水来源。通过对7组水样的试验研究发现：第四系水、第四系永冻层消融水、矿井水、基岩水均起源于大气降水，地表水、第四系水接受大气降水补给较快，基岩裂隙水、第四系永冻层消融水接受浅层第四系水的微量补给；采空区内黄铁矿氧化量较大，存在溶解少量瓦斯中CO2的可能性，导致采空区积水中13C富集；矿井水中地表水和第四系水入渗量较小，表明第四系永冻层隔水性能良好。研究结果与实际情况相符，不仅为胜利矿水害防治提供依据，还为冻土地区类似矿井水源判别提供借鉴。
溶解性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）在全球碳循环过程中起着重要的作用。目前关于泛北极多年冻土区DOC的研究较多，青藏高原多年冻土区DOC的研究较少。为探讨青藏高原DOC的时空动态、来源，以及对气候变化和多年冻土退化的响应及其影响因素，以位于青藏高原长江源区内8个流域（直门达、沱沱河、雁石坪、风火山1～5）为研究区，通过对河流DOC观测、采样和分析，DOC输出通量计算，结合河流中δ13C-DOC同位素的特征、流域水文特征、植被覆盖率、冻土覆盖率等观测数据，分析河流DOC输出的季节性变化规律和来源。结果表明：长江源多年冻土区河流DOC浓度全年较低，平均浓度在1.91～3.69 mg·L-1之间，年内不同季节间变化率较小，上游DOC浓度大于下游DOC浓度。河流DOC的输出主要集中在夏、秋两季完全融化期，随径流量的增加而显著增加，而冬、春两季输出较少，DOC通量与径流量之间的相关系数达到0.92，与径流量的变化趋势一致。直门达水文站和风火山流域DOC年输出量分别为42 539.67 t和137.33 t，完全融化期...
基于青藏高原2019年7月31日至2019年8月10日采集的5个降水样品、25个河水样品、1个湖水样品，结合气象资料，进行青藏高原东南部冻土区冻融期夏季降水和河水同位素方法与海拔、降水量、气温相关关系分析，同时采用克里金插值分析了δ18O和δD的空间分布特征。结果表明，夏季河水水量受气温影响显著，冻土融化水与河水交互作用更加密切，表明土壤冻融过程在多年冻土区径流过程中起到重要影响。
识别多年冻土区坡面土壤水分迁移过程是认识寒区产汇流过程的关键。同位素技术可在不破坏土壤原始结构情况下，最大限度获取水文过程信息。基于长江源多年冻土流域活动层融化期（融化深度100 cm左右）采集的典型坡面土壤水、地下水、降水和河水样品，分析不同水体的稳定同位素特征，探索土壤水分迁移规律。结果表明：研究区土壤水δ18O为-14.58‰～-1.58‰,均值为-8.25‰;δD为-103.88‰～-14.99‰,均值为-59.94‰;土壤水、河水和地下水同位素点均分布于局地大气降水线附近，表明降水为上述水体的主要来源；蒸发线的斜率和截距均小于局地大气降水线，其中地下水线（GWLE）的斜率最低，且地下水呈重稳定同位素富集现象，说明地下水受蒸发和混合效应的影响，在迁移转换过程中经历了一定程度的蒸发；根系层结构的复杂性使其土壤水的同位素值变幅最大，也存在重稳定同位素富集现象，其较低的氘盈余（d-excess）表明根系层经历了强烈的蒸发分馏过程；研究期除河水外其他水体随时间变幅较大；降水对于土壤水同位素的影响较小，而地下水和20～50 cm土壤水对河水的贡献占主导地位。本研究对...
为查明人类活动对木里冻土区水文环境造成的影响，选取高寒冻土区人类活动最为显著的木里煤田聚乎更矿区，以区内大通河支流水系河水为研究对象，基于水化学组成空间特征，利用氢、氧、碳、氮、硫、锶等多元同位素开展示踪研究.研究表明：（1）冻结层上水是河水的主要补给来源，煤矿开采、天然气水合物钻探等人类活动破坏原有冻土结构，增加了冻结层上水对河水的贡献比例；（2）河水中主要溶解性营养物质(SO42-、NO3-和DOC)浓度的增加源于人类活动的影响：硫氧同位素揭示了大规模的煤矿露天开采促进还原硫氧化，是导致冻结层上水和河水中SO42-升高的主要原因；氮氧同位素表明河水中高浓度的NO3-来源于散养式放牧的牲畜粪便；DOC主要来源于高寒草甸植物降解产生的土壤有机质，人类活动影响下增加了DOC和DIC的输出，增强了源区河水中的微生物活动；（3）除H2CO3风化碳酸盐岩外，受人类活动煤矿开采影...
揭全球气候变化导致丹麦格陵兰岛形成了旱地和间歇淹水的土壤景观,采用稳定性同位素核酸探针技术和高通量测序16S r RNA及pmoA基因的分析方法,开展了格陵兰岛旱地和间歇淹水土壤微宇宙培养试验,探究不同水分条件下冻土的甲烷氧化潜力及活性好氧甲烷氧化菌群落演替规律。结果表明:与旱地土壤相比,淹水土壤氧化高浓度甲烷的速率呈现降低趋势,分别为12.38和12.17μg/（g·d）,但后者对甲烷碳同化利用效率显著高于前者,土壤13C-有机碳原子百分比从自然丰度1.08%,分别增加至1.64%和1.99%。超高速密度梯度离心分析13C-DNA发现甲烷氧化菌群落发生演替,旱地土壤中Crenothrix甲烷氧化菌16S rRNA基因丰度仅为0.04%,而在间歇淹水土壤中为23.78%,增幅高达557倍;类型Ⅱ甲烷氧化菌Methylosinus则从33.76%增至44.38%。然而,类型Ⅰ甲烷氧化菌Methylocaldum的丰度明显降低,从旱地土壤10.15%显著降低为间歇淹水0.14%;进一步通过pmo A基因高通量测序分析,也得到了类似的结果,特别是类...
羌塘北缘开心岭—乌丽冻土区沿隐伏断层发育多处冷泉含水溶解烷烃,采用水溶烃组分和甲烷的稳定碳、氢同位素特征对其成因开展了分析研究。结果表明,开心岭—乌丽冻土区水溶烃组分中甲烷含量比例高达99. 83%～99. 96%,同时伴随有少量乙烷、丙烷,另含微量的乙烯和丙烯。开心岭一带水溶烃甲烷δ13CPDB值介于-46. 5‰～-55. 1‰,δDVSMOW值为-281. 0‰～-342. 0‰;乌丽一带水溶烃甲烷δ13CPDB值介于-47. 8‰～-58. 9‰,δDVSMOW值为-339. 0‰～-346. 0‰,指示水溶烃甲烷为有机成因,但气源较复杂,利用δ13CCH4-δDCH4、δ13C1-C1/(C2+C3)等成因图解判别,得出甲烷主要属微生物气,次之为热解成因气,混有少量原油伴生气。推断甲烷主要为有机质在微生物作用下分解的烃类气体或次生生物气,与晚二叠世那益雄组含煤烃源岩有关,气源条件暗示该地区冻土带200～500 m深度内有利于微生物成因气为主的甲烷天然气水合物形成。
基于长江源区冬克玛底流域2017年6～9月采集的84个地下水样品,分析了地下水稳定同位素特征及其影响因素,讨论了地下水的补给来源.结果表明,研究区多年冻土区地下水δ18O的变化范围为-15. 3‰～-12. 5‰,平均值为-14. 0‰;δD的变化范围为-108. 9‰～-91. 7‰,平均值为-100. 2‰,与当地大气降水相比,地下水较为富集重同位素;地下水线（LG）的斜率和截距均低于全球和局地大气降水线（GMWL和LMWL）,表明地下水在接受降水的补给后经历了不同程度的蒸发作用;地下水氘盈余（d-excess）变化范围为4. 9‰～25. 0‰,平均值为11. 6‰,低于大气降水平均氘盈余值;地下水同位素与降水量存在显著的负相关关系,表明大气降水对地下水具有重要的补给作用;不同时期影响地下水同位素的组成和变化因素有所不同,在冻土的冻融前期（气温上升阶段）,由于冻土活动层较薄,地下水受气温影响显著.虽然后期气温降低,但冻土活动层厚度依然在增加,此时地下水在土壤中滞留的时间的增加是地下水同位素富集的一个重要因素.结合流域的地形特点、地下水同位素特征及其影响因素,...