中文摘要：

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。硼同位素具有示踪水-粒作用过程的能力，因此利用硼同位素地球化学理论可以研究流域水土流失过程中物理和化学风化作用，丰富地表水-岩作用过程的硼同位素地球化学理论的同时为认识黄河流域侵蚀过程提供科学证据。流域侵蚀过程的硼同位素地球化学是近年来研究的热点。但现有的研究多以溶解态硼研究为主，对颗粒态硼的关注不够，其结论往往带有局限性；而且还缺乏不同季节变化特征的研究。本项目以黄河流域为研究对象，在系统研究黄河硼含量和硼同位素组成季节性变化特征的同时定量研究黄河主要硼源的贡献。针对黄河特殊的地质背景，我们在对岩石风化过程研究的同时将重点关注上游蒸发岩类溶解、中游与煤有关的硼源和工农业污染的贡献。将河水、悬浮物和沉积物作为一个整体来研究黄河水系硼同位素分馏的机制。对于分馏特征的研究将主要关注水-粒作用过程和岩石风化过程的硼同位素分馏。

结论摘要：

前人在研究世界主要河流硼含量和硼同位素时报道了黄河的两组数据。经分析发现两个问题首先是其报道的黄河硼含量明显高于其他世界大河的值，其次是无论硼含量还是δ11B值的季节变化特征与已有的认识都不相符。因此，我们开展了本项目的研究工作。首先对黄河全流域进行了系统采样分析，并在上中下游进行连续两年的定点采样分析，有针对性地对黄土区和黄灌区进行了深入研究。共检测样品近400件，获取了有效的元素含量及同位素组成数据接近10000个。通过对这些数据结果的分析，对黄河全流域水文地球化学特征、硼的来源、硼同位素组成特征等问题有了较为系统的认识。经过本项目的研究，我们得到以下几点新认识 (1)黄河水中主要离子组分含量比其他世界大河高5倍，其TDS含量为216mg/L至728mg/L，而且各河段样品含量的历史变化趋势也是在升高。干流河水自上游而下，主要离子含量均逐步升高，到河套平原地带达到最高值。 (2)黄河干流河水硼含量范围为3.27-25.6μmol/L(均值16.3μmol/L)，比其他世界级大河的硼含量高出将近一个数量级。自上游而下，黄河水硼含量逐渐升高，在河套平原河段达到最高值，我们认为主要是黄土中易溶组分的淋溶和灌溉水回流淋滤的影响。在河套平原地下水中检测到80~300μmol/L的硼含量数据。根据本项目的研究结果，我们认为黄河从上游到下游硼含量升高的主要原因在于中游黄土覆盖区易溶组分的淋溶贡献增加。 (3)黄河干流河水的δ11B值变化范围为6‰~15.3‰，平均δ11B值为9.3‰。大多数支流河水样品的δ11B值在3.6‰~17.1‰间变化。我们认为黄河水硼同位素组成主要受硼源的控制，同时水-粒作用过程也产生一定的影响。由于部分实验研究工作还在进行之中，预计在一年之内就将对此问题有新的定量研究结果。 (4)定点样品的连续检测结果表明无论是上游河水还是中下游河水的硼含量均呈现枯水期高于丰水期的特征，而且上游河水硼含量与流量呈幂函数关系，流量越大，硼含量越低，这与其他河流的规律相符。 (5)同时还开展了其它同位素体系的研究工作，并获得了新的认识 H、O、S同位素研究为黄河水中主要组分的准确来源辨析提供了切实证据；发现二次蒸发作用对黄河水Mg同位素组成产生了明显影响；发现水-粒作用是控制黄河水Li同位素组成的主要因素。这些证据共同指向黄土中易溶组分淋溶对黄河水质的影响。