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巴丹吉林沙漠水分来源这一争议已久的问题与当地生态环境保护和水资源管理与利用计划的制定密切相关。为了更好地了解巴丹吉林沙漠水分来源问题,本文从干旱气候条件下蒸发作用对水体氢氧同位素的影响机制这一视角开展研究。设计实施了一系列蒸发试验,用来观测当地环境条件下蒸发器皿中水分以及沙层入渗水分在蒸发过程中同位素指标的变化。另一方面,采集当地井水、湖水、泉水和雨水等水体样品测试同位素。结合前人对沙漠水体的研究数据进行综合分析,辨析前人研究中提出的水分来源假说,从而对水分来源作出新的判断。试验结果表明,随着蒸发的进行水体中的氢氧稳定同位素逐渐富集,同时,d-excess与δ18O呈负相关关系变化,关系线为d-excess=-3.4δ18O-30.3（R2=0.974）。氢、氧同位素在沙漠不同类型天然水体中的富集程度,从小到大的排序为:降水、地下水、湖水。在δD-δ18O坐标系中,地下水和湖水样品数据形成了一条趋势线,该趋势线与蒸发试验得到的蒸发线十分接近,显示出明显的蒸发富集效应。因此,推断沙漠内的地下水与湖水受到了沙漠现代或接近于现代环境条件下蒸发作用的影响,排除了地下水为过去古气候条件下补给的假说。祁连山水体中的氢、氧同位素值都落在大气降水线上,但分布于沙漠水体蒸发线上方,因此,难以成为沙漠水分的补给源。以雅布赖为主的周围山区地下水与沙漠地下水进行对比结果表明,虽然其蒸发趋势线稍有差别,但沙漠内部分湖水点落在雅布赖山地下水蒸发线的延长线上。综上沙漠内的大气降水可能为沙漠地下水的重要补给源,而周围山区也是沙漠的补给源区之一。本研究根据氘盈余值随着蒸发作用的演化,建立了一个新的关于巴丹吉林沙漠地下水起源的概念模型。虽然地下水中碳十四年龄结果显示约为28kyr BP,但由于沙漠内含水层的非封闭性与沙层中的碳酸盐岩颗粒的出现,推断地下水的实际年龄可能较测试年龄更小。本研究总结分析了大量前人对干旱区-半干旱区地下水水分补给来源的研究,探讨了不同补给机制下,地下水与现代当地大气降水中氢、氧同位素的分布特征。发现世界上多处干旱区存在与巴丹吉林沙漠相似情况,如澳大利亚干旱区、智利和南非等地区。虽然大气降水稀少而蒸发作用强烈,但是当地大气降水依然可以成为重要补给源,其特征为氢、氧同位素分布在当地蒸发线上,并且,d-excess-δ18O呈现明显的负相关关系。干旱区受到蒸发作用影响的水体带有的这种稳定同位素分布特征,使得稳定同位素方法可以为干旱区域复杂的水分来源问题提供判断依据。