岷江上游亚高山灌丛对降水的分配机制

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1、岷江上游亚高山灌丛对降水的分配机制一一应用稳定同位素技术（开题报告）StudyonthePrecipitationPartitioningbytheSubalpineScrubsintheUpperReachesofMinjiangRiverbyStableIsotopes一、稳定同位素技术及应用1.1稳定同位素概况原子核内质子数相同而中子数不同的一类原子叫做同位素（Isotope），他们处在周期表上的同一位置。不具有放射性的同位素称为稳定同位素（StableIsotope）。稳定同位素可分为两类：（1）放射成因稳定同位素：由单个或系列放射性同位素母体哀变而

2、形成的稳定同位素；（2）非放射成因稳定同位素：没有放射性母体的稳定同位素。天然的稳定同位素，是核合成以来就保持稳定，迄今为止还未发现他们能够自发衰变形成其他同位素，如氢同位素（*H和2H）。自然界中共有1700余种同位素，其中稳定同位素有260余种。1.2稳定同位素丰度及分馏1.2.1稳定同位素丰度稳定同位素含量一般用相对丰度表示，相对丰度是指某一元素屮各同位素所占的原子百分比。一些常用稳定同位素相对丰度：氢1H99.985%,2H0.015%；碳12C98.89%，,3C1.11%；氧16O99.762%，1700.038%,1800.200%；氮14N9

3、9.634%，15N0.366%。1.2.2稳定同位素效应稳定同位素的天然丰度，在不同地球样品中是不同的，有一定的变化范围。造成这一变化的原因包括：（1）与核合成有关的过程，（2）与放射性袞变有关的过程，（3）同位素分馏。由不同的同位素组成的分子之间存在相对质fi差。这种质:差异所引起的该分子在物理和化学性质上的差异，称为同位素效应（isotopeeffect）o1.2.3稳定同位素分馏同位素分溜（isotopefractionation）是指在一系统中，某元素的同位素以不同的比值分配到两种物质或物相屮的现象。分馏是巾于同位素在物理及化学性质上的轻微差异产生

4、的，因此一般情况下分馏的大小与同位素质量差成正比。例如，氢的两个同位素（*H和2H）的相对质量差是所有元素的同位素中最大的，因此自然界中氢同位素分馏也最大，一般比其他元素的同位素分馏大一个数量级。稳定同位素的分溜可分为三种：（1）同位素热力学平衡分溜（thermodynamicequilibriumfractionation）：体系经过同位素热力学平衡交换反应而达到平衡状态时，同位素在两种分子或化合物间的分馏。过程中不发生一般的化学变化，只是在不同的化合物之间或各个分子之间，同位素比值发生一定的变化，因素有：温度、压力、化学成分（重同位素倾向于富集在分子键性

5、强的化合物中）、物质结构（在平衡条件下，2H和180富集顺序为：冰＞水＞水蒸气）、盐效应。（2）同位素动力学分溜（kineticfractionation）：是指rfl于轻重同位素分子的扩散速度、反应速度（包括物理的、化学的和生物化学的）不同引起的分馏，如光合作用、蒸发作用。动力学分饱适用于非平衡过程。（3）与质量无关的同位素分饱（massindependentfractionation）：不符合质量相关分溜原则（同位素交换反应与质量有关，同位素的质量差愈大，则分馏越大）的分馏现象。原因可能与核过程有关，也可能是由于光化学反应放电或激电作用的结果。两种物质间

6、同位素分馏的程度用同位素分馏系数a表示。常以两种物质中的同位素比值之商來表不：ua_b=Ra^Rb(Ra和Rb分别表石某•兀素的两种同位素在.A、B两种物质中的比值，如2H/*H)。a值通常十分接近1,一般用l.OOn(n为自然数)表示。a值愈偏离1，则说明两种物质之间同位素分馏的程度愈大。1.3应用稳定同位素的原理在不同的物理、化学和生物作用过程屮，出现不同的同位素效应，发生某种程度的同位素分馏。正是这一特性，使得我们可以用来研宄其在底物、产物之间的变化从而找出底物和产物的变化关系和反应途径，有多种底物的时候还可以区分來源和对产物的贡献比例。在实验中使用最

7、多的是氢穏定同位素，其存在于水中，以此为例。当植物利用的是某一种水分来源时，通过将植物水分的SD与这种水源的SD进行对比，即可得知植物利用的水分来源(Sternberg&Swart，1987；Dawson&Ehlcringcr,1991；Sternbergetal.,1991；Gregg,1991；Phillips&Ehleringer，1995)。如果通过SD数据的对比确定植物利用的是某两种水源时，可以用简单的两端线性混合模型确定每一种來源所占比例(White以^，1985)。当两种水源的5D不同时，植物水分的SD—定介于两者之间。将具有较大SD值的水源作

8、为富集端，具有较小SD伉的水源作为消耗端，则植物水分