降水氢氧同位素组成、时空变化规律研究已较为成熟,而降水的前体物质大气水汽,由于其在示踪大气降水来源,区域物质输送等方面的特有优势,其氢氧同位素的研究已成为当前全球变化和环境演变的热点和前沿。对比大气降水,水汽的氢氧同位素对区域大气要素和边界层条件变化更加敏感因此探索上述条件对其的影响,并反演其记录的大气环境信息具有重要的理论与应用价值。本文收集了2018年冬到2019年冬上海闵行地区6次大气水汽连续采集样品及该时段90%的降水样品,测试了样品的氢氧同位素,探讨了水汽的δD、δ¹⁸O和δ¹⁷O和氘盈余值（d）的时间变化特征,其与大气降水线的关系以及环境指示意义;深入探讨通过氘盈余、δ¹⁷O和δ¹⁸O含量变化示踪水汽来源,特别追踪区域人为活动产生的水汽的可靠性。通过论文工作得出如下结论:1.上海地区大气水汽中δD、δ¹⁸O和δ¹⁷O的不同时间尺度变化特征基本一致,没有明显的日变化,季节差异不明显。降水过程会导致大气水汽中的同位素出现明显负偏。与水汽纬向分布模式对应良好:上海与相近纬度观测站点的水汽氢氧同位素值较为接近,比更高纬度的站点较为偏重。本研究观测到的上海地区水汽同位素的d值比全球其他地区明显偏高,这是由于本研究的水汽采样时段大气降水频繁,云下大气相对湿度低,大气降水的二次蒸发会造成大气水汽d值的增大。2.上海地区大气水汽中δ¹⁸O与δD具有很好的相关性,春季:δD=6.64δ¹⁸O+6.47（n=84,r=0.97）夏季:δD=7.29δ¹⁸O+13.25（n=81,r=0.98）秋季:δD=3.58δ¹⁸O–38.40（n=74,r=0.77）冬季:δD=8.12δ¹⁸O+32.11（n=84,r=0.94）,斜率和截距与上海地区降水数据均具有春秋低、冬夏高的特征。同期降水和水汽同位素的差值与降水同位素有较强的正相关关系,这与降水规模有关,强降水和云下高相对湿度会抑制二次蒸发造成的动力学分馏,从而缩小降水和水汽的同位素差异。水汽氢氧同位素与绝对湿度的相关性最好,且这一相关性在春(r=0.88,δ¹⁸O与绝对湿度相关系数,下同)、秋（r=0.82）以及冬季逆温时期（r=0.91）很高,在夏季（r=0.06）和冬季非逆温期（r=0.15）则无明显相关。3.水汽同位素d值平均值呈现显著的季节变化:表现为冬（31.70‰）>秋（30.13‰）>春（27.08‰）>夏（25.75‰）的特征。水汽中的d值均要高于同季节的降水,而季节变化趋势基本一致。除了冬季非逆温时期,四个季节均表现出随着相对湿度的增大,d值逐渐减小的规律,且这一相关性冬季逆温期最高。这说明上海地区冬季逆温期水汽源地较近,以本地蒸发为主,因此能够反映出d值与相对湿度的关系;冬季非逆温期大气层结不稳定,本地水汽散发较快,d值与本地相对湿度的相关性一般。4.春、夏、秋三季,大气水汽同位素中的δ¹⁷O与δ¹⁸O基本遵循质量分馏效应,冬季逆温时期的斜率和截距比质量分馏线要小,而冬季非逆温时期则偏大。大气水汽¹⁷O盈余值波动范围比上海地区雨水大,平均值最高组出现在冬季逆温时,达到了159.98 per meg,最低组出现在冬季非逆温时,为-56.05 per meg。冬季样品的标准差明显大于其他季节。由于上海地区并不在平对流层强烈交换的区域,因此氧同位素的异常信号可能来源于近地表环境。5.同期降水的δ¹⁸O值高于水汽δ¹⁸O,而d值比水汽低,水汽和降水δ¹⁸O的季节变化趋势基本一致,而d值变化趋势在夏季有显著差异。实测值的δD与平衡分馏理论值计算值接近;δ¹⁸O的实测值小于平衡分馏得出的理论值;d值的实测值比平衡分馏理论值明显偏大,最大差距可达19.91‰,且d值的实测理论差值与相对湿度有一定负相关关系。6.上海地区冬季大气水汽d值和CO₂的负相关程度（冬季逆温时段,r=-0.66）明显高于夏季（r=-0.25）,可以推测是化石燃料燃烧生成的低d值水汽造成了大气水汽d值降低。使用瑞利分馏模型的混合空气氘盈余计算公式进行计算,结果显示,冬季逆温期,燃烧生成的水汽最高占到了边界层水汽总量的12.3%,平均比例达到了7.5%。这一结果证明了上海地区人为排放的化石燃料燃烧生成水汽在冬季大气层结稳定时占有较大的比重,这部分水汽可能会对大气水汽同位素的分布特征产生一定的影响。