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为解决伊犁河谷与邻近干旱地区水文化学特征及成因不明等问题，研究人员开展伊犁河河水的水文化学和稳定同位素研究。结果显示其特征时空变化明显，受多种因素影响。该研究有助于理解水文过程，助力水资源管理。
在广袤的中亚地区，伊犁河谷宛如一颗璀璨的绿色明珠，镶嵌在这片干旱的大地之上。它作为中亚核心区域大规模水分循环和水资源利用的关键一环，对维持区域生态平衡起着举足轻重的作用。然而，长久以来，这片区域的水文化学特征及其独特的形成机制却如同神秘的面纱，一直未被完全揭开。以往的研究，犹如一盘散沙，数据碎片化且时间上缺乏连贯性，大多聚焦于水文系统的单个组成部分，比如只是孤立地探究冰川、积雪、地下水等，却忽略了不同水体之间活跃的相互作用，以及它们对区域气候模式的共同响应。而且，这些研究常依赖遥感数据或模型模拟，无法精准捕捉当地水体复杂的水文化学和同位素特征，并且研究范围多局限于局部或子流域，难以从整体上把握伊犁河谷水文过程的空间变化规律，也无法全面了解不同季节水循环的动态变化。
为了突破这些困境，深入探究伊犁河谷水文化学的时空变化，来自国内的研究人员勇敢地踏上了探索之旅。他们精心策划并开展了一项意义非凡的研究，对伊犁河谷进行了首次大规模的河水采样，涵盖了整个流域。通过严谨的实验分析和深入的研究，他们收获了一系列令人瞩目的成果。这项研究成果发表在《Applied Geochemistry》杂志上，为该领域的研究开辟了新的方向。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们采集了大量的河水样本，其中在 2015 年春季从伊犁河的所有主流和支流共采集了 66 个样本。接着，运用离子比例分析、吉布斯图（Gibbs diagram）等分析手段，对水样的水文地质特征空间分布进行评估。此外，借助 d-excess 值、河水线（river water line，RWL）等指标，对比春季和夏季的水分来源差异，并利用 HYSPLIT 4.0 模型的后向轨迹分析，确定了不同季节水分来源的变化情况 。
下面来具体看看研究结果。在空间分布方面，研究人员对春季离子的空间分布特征展开了研究。通过分析总溶解固体（TDS）和离子浓度沿河流流向的变化，发现除了特克斯河（Tekes）和喀什河（Karsh）部分下游采样点外，所有河流主流的主要离子浓度普遍高于支流。这一发现初步揭示了河流离子浓度在空间上的分布规律，为后续深入研究奠定了基础。
对于水文化学成分的控制因素，特克斯河离子浓度和 TDS 的变化引起了研究人员的关注。特克斯河北部支流 Tt06 采样点的主要离子浓度显著高于相邻站点，其中 Ca2+和 SO42-浓度与附近主流相当，而 Na+和 Cl?浓度则呈现出独特的变化。这种变化表明，河流离子浓度受到多种因素的综合影响，为探究水文化学成分的控制机制提供了重要线索。
稳定同位素特征也是研究的重点内容。伊犁河河水的 δ2H 和 δ18O 值分别在?103.00‰至?72.00‰和?15.00‰至?9.60‰范围内。令人意外的是，特克斯河和伊犁河的 δ2H 和 δ18O 值随海拔升高而富集，呈现出受地形和水分来源影响的 “逆海拔效应”；喀什河因冰雪融水补给，δ18O 值较低；巩乃斯河（Kunes River）的同位素浓度呈 U 形趋势，且降水导致其 d-excess 值较高 。这些稳定同位素特征的差异，反映了不同河流的水分来源和形成过程的独特性。
在水分来源和气候驱动方面，研究人员通过河水线的季节偏差（RWL1与 RWL2）以及 HYSPLIT 4.0 的后向轨迹分析发现，伊犁河谷春季对流层低层的水汽来源可追溯到周边地区，夏季水汽则与北冰洋的冷空气混合。此外，云下蒸发和地表水 - 地下水相互作用也是流域内部影响水分来源的重要因素。这一结果为理解伊犁河谷的水分循环和气候驱动机制提供了关键依据。
综合上述研究结果，研究人员得出了重要结论。伊犁河谷区域的水文化学组成主要源于岩石风化作用，不同河流的离子组成受到区域岩石类型分布的控制。上游支流的离子组成相对简单，随着河流流动，蒸发和冰雪融水等因素使离子组成逐渐发生变化。而且，不同季节的水分来源存在显著差异，这种差异与区域气候模式密切相关。这些结论不仅填补了伊犁河谷流域尺度水文化学监测数据的空白，有助于深入研究大规模水文循环过程，还为建立更精确的水文模型提供了有力支持。在水资源管理方面，详细的季节和空间水文化学模式特征，对中国和哈萨克斯坦之间的跨境水资源分配决策具有重要的参考价值。同时，本研究建立的监测框架为研究中亚地区类似的绿洲系统提供了可借鉴的方法，有助于推动全球干旱地区水资源管理策略的发展，让人们能更加科学、合理地利用和保护水资源，守护这片中亚湿岛的生态环境。
