位于中国内蒙古西部阿拉善高原上的巴丹吉林沙漠，因沙丘高大、地处东南季风的北缘，以及大量永久性湖泊的存在，一直以来吸引着众多学者的关注，已经在风沙地貌学、沙生植物学和古全球变化等研究领域取得了重要进展。本文通过对巴丹吉林沙漠东南部湖水和南缘地区地下水的离子化学成分、环境同位素分析，以及结合古湖相沉积的14C年龄、生物和考古等多方面的证据，研究了巴丹吉林沙漠湖泊及地下水水化学成分的空间差异、环境同位素特征，比较了该沙漠与其他沙漠及干旱地区的水化学差异和同位素特征异同，获得了有关沙漠湖泊与地下水的补给关系及成因，沙漠湖泊全新世以来的演变趋势等方面的认识。研究中获得的主要结论和认识如下：　　 1.巴丹吉林沙漠地区的湖水和地下水的物理性质有着显著差别。沙漠湖水整体偏碱性，根据可溶性固体总量(TDS)可将沙漠湖泊分为三种类型：微咸水湖、咸水湖和盐水湖。沙漠及周边地区地下水呈弱碱性，TDS含量不超过12g／L。　　 2.离子化学成分分析结果表明，沙漠中绝大多数的湖水以Na+和Cl-为主，而过高的TDS含量抑制了湖水中的Mg2+和Ca2+离子含量；沙漠及周边地区的地下水则以Na+、Cl-和HC0.-为主，Mg2+、Ca2+和N0.-相比沙漠湖水中比例显著增高。　　 3.由于溶解度的不同，水样中各离子随TDS含量之间的变化而变化。在TDS含量较低的地下水中，S0.2-、Mg2+和Ca2+都与TDS呈正相关关系：但随着TDS含量增高到一定阈值后，S0.2-、HC0.-、Mg2+和Ca2+在湖水中的含量开始下降。　　 4.环境同位素的分析结果表明，巴丹吉林沙漠东南部的湖泊和地下水与沙漠东南边缘地区的地下水有着相似的蒸发趋势，暗示南缘地区的地下水和沙漠东南部地区湖泊之间存在一定的联系。　　 5.在同其他干旱地区地下水的同位素结果进行比较，表明雅布赖地区和沙漠地区的地下水应该是埋深较浅的地下潜水。因此，推断沙漠东南部地区以及南缘地区的地下水主要是当地雨量丰沛时期的降水及南缘低山降水下渗补给的，不应是来自深层承压水或远源水的补给。　　 6.显著不同的盐度、C0.2-和HC0.-含量以及地质构造资料都表明，北部大湖泊群不同于东南部湖泊的地下水补给途径，其补给来源可能来自不同的方向，不支持沙漠地区单一远源的补给观点。　　 7.淡水生物化石和古湖相沉积的14C测年结果都表明，巴丹吉林沙漠地区的湖泊在全新世早、中期时水位比现在高，湖面比现在广，并且大湖时期的湖水应多为淡水。而在全新世大暖期期间，沙漠湖泊的湖面也可能有过多次波动变化，对全球气候变化有同步响应。　　 8.根据在沙漠中发现的一些陶器碎片和细石器制品，初步推断在巴丹吉林沙漠中有过一定规模的早期人类活动，此时期也正是大暖期的大湖泊阶段，湖泊的水质较好，周围的环境适宜人类活动和居住。