编辑推荐：
城市河流对周边城市群至关重要，但其水循环受人类工程影响存疑。本研究用三重氧同位素（δ2H、δ1?O、δ1?O）技术及相关分析，探究京津冀 urban river 水文。发现同位素均值高，反映人类活动影响，量化了人工补水与蒸发效应，为水资源开发提供依据。
河流作为水循环的重要环节，连接着陆地与海洋生态系统，而城市河流更与城市的经济、文化、生态和社会发展紧密交织。然而，在经济发展的驱动下，人类对城市水体进行了大量人工建设，这些活动给河流水循环过程带来了诸多不确定性。比如修建大坝会增加水分蒸发，还会影响河流下游的补给；城市生产中的用水和排水过程，也会显著改变城市河流的生态转化和混合模式。因此，明确城市河流的水源补给与蒸发效应，成为理解区域水文过程和人类影响的关键。但传统的氢氧同位素（δ2H 和 δ1?O）在水文过程的信息解读和量化上存在局限，而三重氧同位素（δ2H、δ1?O、δ1?O）作为水文循环的优秀示踪剂，尤其是 δ1?O-δ1?O 和二阶变量 1?O-excess 在平衡分馏中温度依赖性小，能为水循环的水源条件提供补充信息。不过，目前三重氧同位素在城市河流中的应用尚不广泛，对其响应人类活动机制的认识也不足。
京津冀地区是典型的人口密集、经济发达的 urban area，永定河作为该区域重要的生态走廊和防洪抗旱的重要保障，其水循环受快速城市化和人口增长的影响显著。尽管此前有研究利用稳定同位素对永定河的水文循环过程，如与地下水的相互作用、蒸发动力学和水源等进行了探讨，但关于人类活动对永定河水蒸发和补给影响的定量研究仍较为缺乏。基于此，中国地质大学（北京）的研究人员开展了相关研究，旨在通过结合历史稳定同位素数据和永定河流域山区、平原、沿海地区采集的样本，分析三重氧同位素的分布、波动及影响因素，总结不同河段的水文过程特征，阐明人类因素对城市集水区水循环的影响。该研究成果发表在《Applied Geochemistry》，为城市水资源的可持续治理提供了科学支撑。
研究人员主要采用了三重氧同位素技术和同位素蒸发模型开展研究。样本采集自永定河流域的山区、平原和沿海地区，通过对这些样本中的 δ2H、δ1?O、δ1?O 含量进行分析，结合相关的统计和关联分析方法，探究人类活动对河流补给和蒸发过程的影响。
空间分布 of triple oxygen isotopes in river water
在永定河流域，三重氧同位素的变化具有同步性（p < 0.01）。河水的 δ2H 值范围在 - 63.18‰至 - 26.77‰之间，δ1?O 值在 - 8.82‰至 - 1.10‰之间，δ1?O 值在 - 4.55‰至 - 0.55‰之间，其平均值分别为 - 53.04‰、-6.85‰和 - 3.60‰。与已发表的三重氧同位素数据相比，永定河的稳定同位素值处于较高水平，这表明人类活动对该流域的水循环产生了显著影响。
补给机制与蒸发过程分析
结合以往研究，研究人员探讨了人为水源和自然补给对河流流量的补充作用。通过同位素模型量化了人工滞水导致的额外蒸发，结果表明官厅水库造成了河流 8.7% 的蒸发量，同时大量的农业用水也促进了局部河段的蒸发。
研究表明，三重氧同位素是一种敏感的指示工具，能够有效追踪城市河流水循环的动态过程。在城市河流受到显著人为影响的背景下，深入探究这些影响有助于推动区域水资源的可持续发展。本研究系统地分析了人类活动对永定河补给和蒸发的影响，明确了城市河流三重氧同位素的特征，突出了人为和自然因素对河流水循环多个阶段的综合作用。这不仅为水文循环研究提供了更准确的信息，拓展了三重氧同位素在水循环中的应用，也为京津冀地区乃至其他 urban area 的水资源可持续开发和治理提供了重要的科学依据，有助于在城市化进程中更好地平衡水资源的需求与供给，实现水资源的合理利用和生态保护的协调发展。
