摘要
青海湖是青藏高原东北部生态安全的重要屏障，布哈河流域位于青海湖西北部，是青海湖最大的一条支流，年径流量约占总径流量的一半，对青海湖水量和水质调控起着重要作用。流域地表水-地下水系统是青海湖的主要补给源，其对青海湖水环境的影响起着关键作用，但目前对较长时间序列的流域地表水-地下水相互作用过程以及通过地下水排泄对青海湖水环境的影响的相关研究尚且薄弱。本研究以青海湖布哈河流域地下水-地表水为研究对象，于2020年11月～2021年10月期间对流域河水、地下水、孔隙水和湖水进行了较长时间序列（每月采一次样品，每个季度进行48小时连续测量）、高分辨率（从流域到潜流交换区）的系统采样，在深入分析流域地表水-地下水系统水文地球化学时空变化规律的基础上，采用氢氧同位素和氡同位素(222Rn)环境示踪技术，量化了不同季节地表水-地下水相互补给通量和沿岸湖泊地下水排泄通量以及青海湖地下水排泄的营养物质和重金属通量。本次研究主要取得了以下认识。 (1)流域水化学和同位素分布具有明显的时空动态变化的特点:布哈河流域河水和地下水中TDS和主要离子含量沿径流方向表现出逐渐降低的趋势，而Na+和HCO3-则是逐渐增高;河流和地下水中主量离子含量和222Rn活度值在枯水期高于丰水期的值。流域河水和地下水中222Rn活度具有中游高而上下游低的特点，与δD和δ18O具有相反的分布规律。湖水中的222Rn活度具有为枯水期略高于平水期与丰水期的季节变化规律和白天(6:00～18:00)高而夜晚(18:00～次日6:00)低的昼夜变化规律。潜流交换区水化学变化规律和222Rn的时空变化较为复杂，在不同深度、不同离岸距离及不同季节的不同离子与222Rn均有不同的变化。 (2)水岩作用和蒸发作用是控制流域水文地球化学过程的主要因素。研究区不同端元水体水化学类型主要分为两类:湖水与河口孔隙水为Na-Cl型;河水和地下水为Ca-HCO3型。布哈河流域河水和地下水溶质主要来源于硅酸盐风化和碳酸盐风化溶解。河口湖水与潜流交换区水体主要受碳酸盐矿物风化溶解和蒸发作用控制。青海湖布哈河流域各水体水化学演化特征表明，青海湖湖水主要受河水和地下水补给，其中河流为重要补给来源。 (3)水体中氢氧同位素组成与分布特征表明河水受降水和地下水的补给，地下水受河水和降水补给。但是随季节和空间位置的变化地下水和河水之间的补排关系会发生变化。沿着径流方向，布哈河流域地下水-地表水补排逐渐增强，丰水期排泄量大于枯水期。 (4)水体中222Rn的活度与222Rn来源有关，从整个流域范围来看，基岩中的放射性核素含量是影响水体中222Rn的活度的决定性因素。水体中222Rn活度受到水化学、沉积环境中铀系和钍系核素浓度等因素的控制，地表水中222Rn活度除了来源控制还受水化学条件、温度、大气逸散的影响。 (5)潜流交换区是湖水中营养物质和重金属等污染物质的主要输入路径。青海湖布哈河流域地表水与地下水之间水力联系沿径流方向逐渐增加。丰水期地下水排泄速率约是枯水期地下水排泄速率的14倍左右，是平水期地下水排泄速率的1.8～3倍。LGD以及携带的营养盐重金属具有丰水期＞平水期＞枯水期的季节分布规律。 该研究通过水化学及同位素特征分析为基础，进行了建模计算，定量得出了地下水向湖泊排泄通量及携带的物质通量，为高原湖泊环境进行污染治理提供了一定的科学依据和基础支撑。
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