同位素示踪技术在沉积物重金属污染溯源中的应用_于瑞莲
同位素示踪技术在环境科学中的应用研究
同位素示踪技术在环境科学中的应用研究环境科学是研究自然环境与人类活动相互作用的学科。
而同位素示踪技术作为一种先进的分析方法，在环境科学研究中发挥着重要的作用。
本文将从同位素示踪技术的原理、应用案例和发展前景等方面进行论述。
一、同位素示踪技术的原理同位素示踪技术是利用同位素的稳定性和不同元素的相对丰度差异来追踪物质在环境中的转化和迁移过程。
同位素是同一元素的不同质量的原子，其核外电子结构相同，但质量不同。
常用的同位素有氢、氧、碳、氮等。
同位素示踪技术主要通过测量样品中同位素的比例来确定物质的来源和迁移路径。
例如，通过测量水样中氢氧同位素的比值可以揭示地下水与地表水之间的关系；通过测量土壤中碳同位素的比值可以研究土壤有机质的来源和分解过程。
二、同位素示踪技术在环境科学中的应用案例1. 地下水补给来源研究地下水是人类生活和工业生产中重要的水资源，而地下水补给来源的研究对合理管理和保护地下水具有重要意义。
同位素示踪技术可以通过测定地下水中的氢氧同位素比值来确定地下水的补给来源。
例如，在城市区域，通过对地下水水体中同位素的分析，可以确定地下水来自自然降水还是人为排放的污水。
2. 污染源识别与监测环境污染对人类健康和生态系统造成严重威胁，因此污染源的准确识别与监测是环境科学研究的重要课题。
同位素示踪技术可以通过测定污染物中的同位素比值来确定其来源。
例如，利用同位素示踪技术可以确定水源中铅的来源是否为工业废水，从而采取相应的措施进行净化。
3. 生物地球化学循环研究生物地球化学循环是指在生物体和地球环境之间物质和能量的交换过程。
同位素示踪技术可以揭示生物地球化学循环的关键环节，并为生态系统的可持续发展提供理论依据。
例如，通过测量土壤中氮同位素的比值可以研究土壤中氮的转化和迁移过程，从而优化农业种植结构，减少氮肥的使用量。
三、同位素示踪技术的发展前景同位素示踪技术在环境科学研究中的应用越来越广泛，其发展前景非常可观。
稳定同位素示踪技术在环境污染研究中的应用
稳定同位素示踪技术在环境污染研究中的应用稳定同位素示踪技术是一种先进的环境污染研究手段，其基本原理是利用稳定同位素在生物和环境中的代谢、转化和迁移过程中的分馏现象来追踪化学物质的来源、迁移和去向。
本文将就该技术在环境污染研究中的应用进行探讨。
一、稳定同位素示踪技术的基本原理稳定同位素示踪技术主要是利用不同元素的重量相同而化学性质不同的同位素，在生物和环境中的代谢、转化和迁移过程中的分馏现象来追踪化学物质的来源、迁移和去向。
例如，氢同位素稳定示踪技术常用于研究地下水的来源和迁移路径，氮同位素稳定示踪技术常用于研究土壤和水体中氮素的来源和迁移途径，碳同位素稳定示踪技术则广泛应用于研究污染物的分布、迁移和去向等问题。
利用稳定同位素示踪技术，可以对环境中化学物质的迁移、归宿、生物转化和去向等过程进行研究，从而揭示化学物质在环境中的行为和影响。
二、稳定同位素示踪技术在土壤污染研究中的应用土壤是生态系统的底层基础，土壤污染则对人类健康和生态环境造成严重影响。
稳定同位素示踪技术在土壤污染研究中有着广泛应用。
一方面，它可以通过研究污染物在土壤-植物系统中的稳定同位素分馏现象，了解污染物的迁移途径和去向；另一方面，它可通过研究不同稳定同位素比值和组成变化来揭示污染物的生物降解和转化过程。
三、稳定同位素示踪技术在水环境研究中的应用水是人类生命和工业生产不可或缺的重要资源，但水环境的污染也给人类和生态环境带来了巨大的压力。
稳定同位素示踪技术在水环境研究中的应用主要包括追踪水体中有机和无机物的来源与污染物的迁移和去向，揭示生态系统中物质循环的实际过程。
例如，氧同位素示踪技术可用于研究水体和地下水中氧的迁移途径，分析氧的同位素组成变化来推断水体的年际变化和人类活动对水体的影响；氢同位素示踪技术可用于研究地下水的年际变化、河流水文过程和降雨循环等问题。
四、稳定同位素示踪技术在空气环境研究中的应用空气环境对于人类健康和生态系统的保护至关重要，空气污染则是现代城市所面临的主要环境问题之一。
同位素示踪技术在环境污染追踪中得到广泛应用
同位素示踪技术在环境污染追踪中得到广泛应用环境污染对于地球和人类健康产生了严重的影响。
为了解决这个问题，科学家们一直在寻找有效的追踪和监测污染源的方法和技术。
其中一种被广泛应用的技术就是同位素示踪技术。
通过测量和分析环境中不同同位素的含量及其比例，可以确定污染源、追踪污染物的迁移路径和评估环境治理效果。
本文将探讨同位素示踪技术在环境污染追踪中的应用，并讨论其优势与一些潜在的挑战。
同位素是一种具有相同原子序数但不同质量数的原子。
由于同一元素的同位素具有相似的化学性质，但质量不同，因此它们在自然界中的分布会有所不同。
利用这个特点，科学家们可以通过测量和比较不同同位素的含量来追踪污染物在环境中的传播和转化过程。
例如，在水环境中，氢同位素的比值变化可以指示水的来源和循环路径。
氢同位素组成不同的水体来源，如地下水、河流、降雨等，具有独特的同位素特征。
通过分析水中氢同位素的组成，科学家可以确定某些污染物的来源，并追踪它们在水体中的传输和迁移路径。
这可以帮助政府和环保部门制定针对性的污染防治措施，加强管理与修复。
同位素示踪技术在土壤和大气污染研究中也发挥了重要作用。
例如，氮同位素可以被用来追踪氮源的类型和受氮污染的程度。
不同源头的氮污染会导致土壤和水体中的氮同位素比值发生变化。
通过分析和比较不同环境样品中氮同位素的比值，科学家们可以确定污染源并评估环境污染的严重程度。
这种技术可以帮助农业管理者优化氮肥的使用，减少对环境的负面影响。
另一个同位素示踪技术的应用领域是放射性同位素追踪。
通过追踪放射性同位素的分布和浓度，科学家们可以确定核事故或放射性污染事件的发生和影响范围。
例如，核事故后，锶同位素的浓度在土地、水体和植物中会显著增加。
通过测量锶同位素的比值和浓度，可以追踪和评估核事故的影响。
尽管同位素示踪技术在环境污染追踪中具有许多优势，但也存在一些挑战。
首先，同位素示踪的分析和技术要求高精度和高分辨率的仪器和设备，这对于一些地方的实验室和研究机构可能是一个限制因素。
同位素示踪技术在沉积物重金属污染溯源中的应用
收稿日期:2007 08 24;修回日期:2008 02 26基金项目:国家自然科学基金(40673061);福建省自然科学基金(D0310017);泉州市科技计划项目(2007Z43);东华理工大学核资源与环境教育部重点实验室开放基金项目(070714)第一作者简介:于瑞莲(1970 ),女,博士研究生,副教授,主要从事重金属的环境地球化学研究。
文章编号:1672 9250(2008)03 0245 06同位素示踪技术在沉积物重金属污染溯源中的应用于瑞莲1,2,胡恭任2,3,袁 星1,赵元慧1(1.东北师范大学环境科学系,吉林 长春 130024;2.华侨大学环境科学与工程系,福建 泉州 362021;3.东华理工大学核资源与环境教育部重点实验室,江西 南昌 330013)摘 要:沉积物重金属污染及其防治愈来愈受重视,查明污染源是有效治理污染的前提。
文章概述了近年来国内外铅、锶等同位素、放射性核素示踪技术在沉积物重金属污染溯源研究中的应用,针对以往研究工作的不足和存在的问题,指出了今后沉积物中重金属污染源解析研究中的重点:采用Pb 、Sr 、Zn 等同位素示踪法,结合多元统计及其它元素地球化学信息追踪重金属污染源和评价污染程度。
关键词:重金属污染;同位素示踪;污染源解析;沉积物中图分类号:X 142 文献标识码:A近年来,国内外学者愈来愈重视沉积物重金属污染的研究。
以往的工作大多局限于污染程度方面的研究,而近些年来对沉积物中重金属污染来源的解析开始得到重视。
污染来源的鉴别是对环境污染程度进行正确评价和对污染源进行有效治理的前提。
常用的污染源判别方法主要有统计学方法、计算机成图法和同位素示踪法[1]。
统计学方法主要利用多元数理统计如主成分分析、因子分析、聚类分析、相关分析等进行污染源判别;计算机成图法则是利用计算机技术来绘制污染元素及相关控制因素(如pH 、Eh 等)的等值线,并填充以不同浓度或颜色,寻找与其相关的污染源。
同位素示踪方法在地下水污染溯源中的应用研究
同位素示踪方法在地下水污染溯源中的应用研究地下水是地球上最重要的淡水资源之一，被广泛用于供水和灌溉。
然而，由于人类活动和自然因素的影响，地下水受到污染的风险日益增加。
为了识别和追踪地下水的污染源，同位素示踪方法成为了一种强大的工具。
本文将探讨同位素示踪方法在地下水污染溯源中的应用研究。
同位素是元素核外的不同核质量所对应的各个种类，即质子数相同、中子数不同的同一元素。
同位素示踪方法是通过测量地下水中特定同位素的比例来识别和追踪污染源。
以下将介绍几种常见的同位素示踪方法及其在地下水污染溯源中的应用。
首先，氢氧同位素（δD、δ^18O）被广泛用于地下水的溯源研究。
地下水中的氢氧同位素比例受降水同位素组成和地质过程的影响，因此可以用来确定地下水的来源和运动路径。
通过比较地下水和潜在污染源（如降水、地表水或地下水）中的氢氧同位素比例，可以追踪污染物在地下水中的扩散轨迹。
例如，污染源中的氢氧同位素比例可能与地下水中的比例相差较大，从而揭示污染物可能来自其他来源。
其次，碳同位素示踪方法（δ^13C）在地下水污染溯源研究中也得到广泛应用。
地下水中的有机物和溶解性无机碳通常具有不同的碳同位素比例。
通过分析地下水中有机物的碳同位素比例，可以确定污染物的来源和类型。
例如，石油污染源通常具有较低的碳同位素值，而有机肥料污染源则具有较高的碳同位素值。
通过比较地下水中溶解性无机碳的同位素比例变化，还可以揭示地下水中生物地化循环的过程和影响。
另外，硫同位素示踪方法（δ^34S）在地下水中污染源的追踪研究中也起着重要的作用。
硫同位素比值在不同类型的污染源中通常有明显差异。
通过分析地下水中硫同位素的比例，可以识别污染源，并揭示其对地下水的影响。
例如，矿山废水中的硫同位素比值通常较高，而农业排水中的硫同位素比值较低。
硫同位素示踪方法在揭示地下水中人类活动对环境的影响和评估污染源负责程度方面发挥着重要作用。
此外，其他同位素示踪方法如氯同位素示踪（δ^37Cl）和铅同位素示踪（^206Pb/^207Pb）也可用于地下水污染源的追踪研究。
同位素示踪技术在环境污染源溯源中的应用研究
同位素示踪技术在环境污染源溯源中的应用研究同位素示踪技术是一种在环境污染源溯源中广泛应用的重要方法。
通过分析地球上存在的不同同位素的比例，可以准确地追踪物质的来源和流动路径。
在环境保护和污染治理中，同位素示踪技术具有独特的优势，可以提供定量的数据支持，为环境监测、源头追踪和污染治理提供科学依据。
首先，同位素示踪技术在环境污染源溯源中的应用不仅可以确定污染物的源头，还可以追踪其在环境中的迁移和转化过程。
通过分析不同同位素的比例，可以准确地判断污染物的起源。
例如，在地下水污染研究中，可以使用同位素示踪技术确定污染源是来自工业废水、农业活动还是其他渗漏源。
这对于科学地制定采取措施减少或消除污染具有重要意义。
其次，同位素示踪技术还可以帮助准确评估污染物在环境中的迁移和转化过程。
不同同位素具有不同的地球化学性质和迁移特征，通过分析污染物中同位素的比值变化，可以揭示其在环境中的迁移规律。
这对于优化环境治理方案具有重要意义。
例如，在土壤污染治理中，可以通过分析同位素比值的变化，了解污染物在土壤中的迁移途径和行为，从而制定相应的治理策略。
另外，同位素示踪技术还可以提供丰富的数据支持，为环境监测和评估提供科学依据。
通过分析环境样品中同位素的含量和比例，可以获得大量准确的定量数据。
这些数据可以用于评估污染物的浓度、迁移速率和传输路径，从而准确判断环境污染情况，并为科学决策提供依据。
此外，同位素示踪技术还可以用于评估环境治理效果，通过比较治理前后的同位素变化，可以客观地评估治理措施的有效性。
同位素示踪技术在环境污染源溯源中的应用已经取得了一系列的成果。
例如，在水体污染源溯源方面，研究人员使用碳同位素和氮同位素技术来追踪水体中污染物的来源和迁移路径，为水体污染防治提供了重要的科学依据。
在土壤污染研究中，同位素示踪技术被广泛应用于追踪有机和无机污染物的迁移过程，并为土壤污染防治策略的制定提供了有效的手段。
然而，同位素示踪技术在环境污染源溯源中也面临一些挑战。
同位素示踪技术在地质学中的应用
同位素示踪技术在地质学中的应用地质学一直以来都是一个非常重要的学科，它关注地球及其构成，研究确保我们的环境，改进我们的生活和保护我们的安全。
其中最常用的方法之一是同位素示踪技术。
同位素示踪技术利用放射性同位素、稳定同位素或其他标记物，在地球化学、生物地球化学、矿物学和环境科学等领域中的应用如今已变得越来越广泛。
同位素示踪技术的基本原理是根据元素的同位素比例的变化来追踪元素或任何有机或无机分子在环境中的流动和替代过程。
例如，钙有两种同位素分别为钙40和钙44，其比例可以通过分析样品中这两种同位素比例的变化来推断这些元素在环境中的运动、交换过程和来源。
此外，稳定同位素是非放射性的，因此在很大程度上可以避免放射性同位素使用中的安全风险。
地质学中，同位素示踪技术广泛应用，可以用于诸多方向。
例如在陆地生态系统中，稳定同位素分析是研究营养物质循环和能量流动的重要工具。
在黄土高原，岩石矿物中的稳定同位素可以用于重建过去的气候和环境。
同时，同位素示踪技术也可以用于了解河流、泥石流和洪水等自然灾害的历史活动记录。
岩石矿物中的同位素示踪技术应用得最为广泛。
因为岩石矿物在地球形成过程中，各自保留有着特殊的同位素组成，可以指示不同时期地球的历史和演化。
例如，锆石中的铀-铅同位素可以提供岩石形成时间、地壳变形历史和岩浆作用等信息。
锆石的铀-铅测年技术被广泛用于研究地球历史，包括陆地和海洋的生物演化和地球化学循环、大地构造及其演化等领域。
此外，离子探针等同位素示踪技术的发展，使得有一系列坠积物和深海沉积物的研究也成为了可能。
利用长时间的辐射效应，它们周围海水中反应至稳定同位素中，通过分析这些同位素比例，还可以揭示深海沉积物中植物和动物的生态演化过程。
由此看来，同位素示踪技术是地质学中非常重要的应用之一。
借助于同位素示踪技术，我们可以更加全面地了解地球历史的演化、生态系统的变化，以及灾害等自然事件的历史记录。
同时，同位素示踪技术的研究，也可以为相关学科的创新和发展提供有力的支持。
同位素示踪技术在生态环境中的应用
同位素示踪技术在生态环境中的应用同位素示踪技术是一种利用同位素自身特殊性质对物质运动及其转化过程进行研究的技术。
在生态环境中，同位素示踪技术已经成为了研究生物地球化学过程的有力工具，已经被广泛应用于生态系统生产力、物质循环、净沉积、气候变化等多个领域。
同位素示踪技术通过对同位素分布的研究和分析，可以揭示生态系统中各种生物地球化学过程的发生和变化规律，对生态系统内部和外部因素的控制和调节机制的认识和了解起到了重要的作用。
各种同位素分析技术已经被广泛应用于生态环境研究中。
例如，13C同位素标记技术广泛用于分析生态系统中的碳循环变化；15N同位素标记技术可以用于研究氮固定、硝化和脱氮等过程；18O同位素还可以应用于物质循环和水循环的研究中。
根据同位素的特点，同位素示踪技术主要分为放射性同位素示踪和稳定同位素示踪。
放射性同位素示踪一般应用于生态系统中的动态研究，通常采用同位素标记物进入生态系统，通过监测放射性同位素的衰变，来研究生物地球化学过程。
稳定同位素示踪则应用在生态系统的静态研究中，主要通过植物、土壤、水等样品中稳定同位素的分析来研究生态系统中的物质循环和生物生产力状况。
同位素示踪技术在生态环境研究中的应用已经得到了广泛的认可，同时也有了一些实际的应用案例。
例如，在生态系统净沉积的研究中，同位素示踪技术可以用来计算净沉积速率、元素输入输出以及沉积物的来源等。
在洪水期间，物质的输送速率、沉淀的沉积速率也会出现剧烈的变化，这些变化可以通过同位素示踪技术来研究。
同样，在全球气候变化中，稳定同位素示踪技术可以帮助研究人员了解全球气候变化和生态系统之间的关系。
总而言之，同位素示踪技术已经成为生态环境研究的重要手段之一。
通过同位素示踪技术可以更好地了解生态系统内部和外部因素的控制和调节机制，同时也可以对生态系统的保护和管理提供有力的支持。
同位素示踪技术在环境科学中的应用案例
同位素示踪技术在环境科学中的应用案例引言：环境科学是研究环境中各种物质和能量的行为以及它们对人类和自然的影响的学科。
在环境科学中，准确的测量和追踪物质在环境中的迁移和转化过程非常重要。
同位素示踪技术作为一种无损、追踪精确的技术手段，被广泛地应用于环境科学领域，为科学家们提供了丰富的资料，帮助我们更好地理解环境问题，并为环境保护提供科学依据。
应用案例一：水循环中的同位素示踪技术水循环是地球上水分在大气、陆地和海洋之间无规律循环的过程。
同位素示踪技术可以帮助科学家们揭示水循环中的各种物质迁移和转化的过程。
例如，科学家们可以使用氢同位素（2H和3H）分析降水来源和迁移路径，通过分析降水中同位素的比例以及降水中收集到的样本中氢同位素含量的变化来确定水分从蒸发、输送到下雨的路径。
利用同位素示踪技术，科学家们可以了解降水水分的来源地、降水经过的轨迹以及水分与环境因素之间的相互关系。
这对于水资源管理和水环境保护至关重要。
应用案例二：地下水流动的同位素示踪技术地下水是地下岩石裂缝、土壤孔隙等空隙中的水，对于地下水的流动和污染状态的监测和研究至关重要。
同位素示踪技术可以用来追踪地下水的来龙去脉。
例如，科学家们可以使用氧同位素（18O和16O）来研究地下水的来源和流动路径。
通过分析不同地点地下水中氧同位素的比例，结合地质地貌和水文地质条件，可以确定地下水的运动方向和速度。
同时，同位素示踪技术还可以用来研究地下水与地表水之间的相互作用，识别潜在的水资源污染源，为地下水保护提供科学依据。
应用案例三：污染源追踪的同位素示踪技术污染物的释放和传播对环境和人类健康造成严重影响。
同位素示踪技术可以帮助科学家们追踪和识别污染源，为环境监测和污染防治提供科学支持。
例如，通过分析水体中汞同位素的比例，可以判断汞污染的来源是自然起源还是人为排放。
同样，在岩石和土壤中的同位素示踪技术可以用来确定土壤中污染物的来源和迁移路径。
这些信息对于制定污染物减排措施和污染源治理具有重要的指导意义。
同位素示踪技术在生物体代谢研究中的应用
同位素示踪技术在生物体代谢研究中的应用同位素示踪技术是一种在生物体代谢研究中广泛应用的重要工具。
通过利用同位素标记物质的特殊性质，可以追踪和分析生物体内化合物的代谢途径、动态变化以及相关生物学过程。
本文将介绍同位素示踪技术在生物体代谢研究中的应用，并探讨其在医学、农业和环境科学领域的潜在应用。
同位素示踪技术是基于同位素的稳定性和可追踪性原理的。
同位素是指原子的核外电子数相同，而核内中子数不同的同种元素。
同位素之间的差异使得它们在化学反应和生物过程中表现出若干特定性质。
例如，核素碳-13（13C）相对于普通碳-12（12C）而言具有一个额外的中子，因此它在物理上比12C略微重一些。
这个微小的重量差异使得13C被用作追踪剂，通过标记目标化合物中的碳原子，其轨迹可以在生物体内追踪和分析。
在医学研究中，同位素示踪技术被广泛应用于代谢病理学研究、新药开发和药物动力学研究等方面。
通过将同位素标记的药物或营养物质引入生物体内，可以追踪其代谢产物在体内的分布和消除情况。
这对于评估新药在体内的活性和作用机制具有重要意义，同时也为药物剂量的合理调整提供了依据。
例如，在药物代谢动力学研究中，将药物中的一个碳原子用13C标记，并通过检测代谢产物中的13C同位素，可以确定药物在体内的转化途径和代谢速率。
在农业研究中，同位素示踪技术可以帮助科学家追踪农作物的养分吸收和转运过程。
通过使用同位素标记的养分，科学家可以确定养分在土壤中的迁移路径，并了解作物对养分的吸收效率。
此外，同位素示踪技术还可以用于研究植物间的共生现象，例如根际微生物与植物之间的相互作用。
通过标记微生物使用的同位素，科学家可以跟踪其在植物体内的定位和代谢过程，揭示它们与植物之间的协同作用机制。
在环境科学领域，同位素示踪技术被广泛应用于水资源管理和污染追踪方面。
例如，通过标记地下水中的同位素，可以确定地下水的污染来源和迁移路径。
这对于制定合理的地下水保护措施具有重要意义。
同位素示踪技术应用于环境地球化学探索
同位素示踪技术应用于环境地球化学探索地球化学是研究地球物质的组成、结构、性质和演化过程的学科领域，对于理解地球系统的运行和了解环境变化具有重要意义。
在地球化学研究中，同位素示踪技术被广泛应用于追踪和分析地球系统中的物质传输、生物地球化学循环和环境污染，为我们提供了丰富的信息和洞察力。
同位素是元素的不同质量核素，其核外电子结构相同，但具有不同数量的中子。
同位素的存在和相对丰度对于了解地球系统中各种过程的动力学和机制至关重要。
同位素示踪技术通过监测和测量物质中同位素的比例变化，可以揭示物质的起源、迁移和转化途径，从而解决许多环境地球化学问题。
首先，同位素示踪技术在探索地下水循环和水资源管理方面发挥着重要作用。
地下水是重要的饮用水和灌溉水源，在地下水资源管理中，了解地下水的补给来源、补给速率和补给路径非常关键。
同位素示踪技术可以通过测量地下水中同位素比例的空间和时间变化，揭示地下水的补给源、补给速率和补给路径。
例如，氧同位素分析可以用于确定地下水的流向和时间。
而氘同位素和放射性同位素碳-14可用于确定地下水的年龄和补给速率。
这些信息对于有效管理和保护地下水资源至关重要。
其次，同位素示踪技术在研究生物地球化学循环和生态过程中的应用也十分重要。
地球上的生态系统通过不同的过程使元素在生物和非生物圈之间循环，而同位素示踪技术可以帮助我们追踪这些元素的转化途径和速率。
例如，氮同位素示踪技术可以揭示土壤氮的来源和去向，了解氮的生物转化过程。
同时，碳同位素示踪技术可以帮助我们了解碳的吸收和释放过程，研究为什么一些地区的土壤可以有效固碳。
这些研究有助于我们预测和应对生态系统对气候变化和人类活动的响应。
此外，同位素示踪技术在环境污染研究中也发挥着重要作用。
环境污染是一个全球性问题，会对生物和人类健康造成重大影响。
同位素示踪技术可以用于追踪和量化污染物在环境系统中的迁移和传播过程，帮助我们了解污染源的类型和来源，以及污染物在环境中的生物转化和降解机制。
稳定同位素示踪技术在环境污染治理中的应用
稳定同位素示踪技术在环境污染治理中的应用稳定同位素示踪技术是一种用来追踪物质的运动和变化的高级技术手段。
该技术主要是通过观察某些元素的同位素组成来确定物质在环境中的传输和转化情况。
在环境污染治理中，稳定同位素示踪技术可以为环境保护部门提供更细致、更准确的信息，帮助决策者采取更科学、更有效的措施来保护环境和人民的健康。
一、稳定同位素技术的原理同位素是原子核中质子数相同的元素，但它们的中子数不同，所以它们具有相同的化学性质，但具有不同的物理性质。
对于同一个元素，它的不同同位素的相对丰度是一定的，例如氢元素就有三种同位素：质子数为1的正常氢（1H）和质子数分别为1和2的重氢（2H）和超重氢（3H）。
在自然界中，这些同位素以一定的比例分布在不同的地方。
当物质通过环境中移动和转化的过程中，它们的同位素组成也会发生变化，因为不同同位素的反应速率是不同的。
例如，稳定同位素技术常使用的氧同位素（18O和16O）在水分子中的比例随着水的蒸发和降雨而发生变化，这样就可以追踪水在环境中的运动情况。
同样的道理，稳定碳同位素（13C和12C）在生物体内的比例可以反映生物体的食物来源和生长环境。
二、在环境污染治理中的应用稳定同位素示踪技术可以在环境污染治理中得到广泛应用，主要包括以下几个方面：1. 污染物来源的追踪许多环境污染事件都是由于污染源的泄漏或排放导致的。
稳定同位素技术可以帮助确定污染源的位置和来源。
例如，对于某些化学污染物，可以通过分析它们在地下水或土壤中的同位素组成来确定它们来自哪里。
这样可以帮助相关部门及时采取措施来阻止污染物的进一步扩散。
2. 污染物的迁移转化过程污染物在环境中的迁移和转化过程是一个复杂的过程，需要考虑地理、气象、生态和人类活动等多种因素。
稳定同位素技术可以帮助揭示污染物在不同环境介质（土壤、水、空气）中的转化过程及其机理。
3. 评估治理效果环境污染治理的效果需要经过一定的时间验证。
稳定同位素示踪技术可以用来评估治理效果，比如对污染物的同位素组成进行比较，从而确定治理后污染物的去除效率和场地恢复情况等。
同位素示踪技术在环境污染溯源中的效能分析
同位素示踪技术在环境污染溯源中的效能分析近年来，环境污染问题日益凸显，给人们的健康和生态环境造成了严重的影响。
为了解决环境污染问题并追溯其来源，科学家们不断寻求新的技术手段。
同位素示踪技术作为一种全新的分析方法，已经广泛应用于环境污染溯源的研究中，并取得了显著的效果。
本文将从同位素示踪技术的基本原理、运用领域和效能分析等方面进行探讨。
同位素示踪技术是利用同位素在不同环境介质中传递、转化和富集的特点，通过同位素比值变化的测定来追踪和判定环境污染物的来源和迁移路径。
同位素示踪技术有很多种，常用的有稳定同位素示踪和放射性同位素示踪。
稳定同位素示踪通过测定元素化合物中同位素的比例来揭示物质的来源和迁移途径；而放射性同位素示踪则是利用某些放射性同位素的衰变过程中放射线的特性和衰变速率，来判定污染物的来源和污染路径。
同位素示踪技术在环境污染溯源中的应用领域非常广泛。
首先，在地下水污染方面，同位素示踪技术可以揭示地下水的流动路径和污染物的来源，帮助我们准确评估地下水资源的状况和保护措施的有效性。
其次，在大气污染方面，稳定同位素示踪技术可以通过分析大气中污染物的同位素比值，鉴别污染物的来源和传输途径，并进一步制定减排措施。
此外，在土壤和水体污染溯源研究中，同位素示踪技术可以追踪污染源并评估污染程度。
同位素示踪技术在环境污染溯源中的应用效能不容忽视。
首先，同位素示踪技术具有高度的准确性和灵敏度。
同位素比值的分析不仅可以揭示污染物的来源，而且可以定量地测定其浓度。
这给环境保护和污染治理提供了准确的数据支持。
其次，同位素示踪技术具有广泛的适用性。
无论是液态、固态还是气态的环境介质，都可以应用同位素示踪技术进行研究。
再次，同位素示踪技术的操作相对简单，且样品处理和测试周期短，大大提高了研究效率。
此外，同位素示踪技术还能追溯污染物的迁移途径，为全面了解环境污染问题提供了重要线索。
然而，同位素示踪技术也存在一些挑战和局限性。
同位素示踪技术揭秘食物链污染动态跃迁
同位素示踪技术揭秘食物链污染动态跃迁食物链污染是当下环境领域的一个重要问题，它不仅对人类健康造成威胁，也对生态系统平衡产生负面影响。
为了准确了解污染物在食物链中的传播途径和趋势，科学家们利用同位素示踪技术进行了研究。
本文将揭秘同位素示踪技术在食物链污染动态跃迁中的应用与原理。
同位素是具有相同原子序数但质量数不同的同一元素的不同体系，其核外电子结构相同。
同位素示踪技术是利用这些同位素的不同质量数来追踪污染物在食物链中的迁移和浓度变化。
常见的同位素示踪技术包括碳同位素示踪、氧同位素示踪、氢同位素示踪等。
首先，碳同位素示踪技术是最常用的示踪技术之一。
生态系统中的碳同位素分为C-12和C-13两种，它们具有不同的质量数。
科学家可以通过测量样本中C-12和C-13的相对丰度来推测污染物在食物链中的流动路径。
例如，在研究海洋生物食物链中的污染物迁移时，科学家使用碳同位素示踪技术发现，海洋底栖生物通过摄食富含碳同位素的沉积物，然后被上层食物链所摄食，而污染物也随之传递。
其次，氧同位素示踪技术在研究水体中污染物迁移中发挥着重要作用。
水体中存在着氧同位素的两种形式，分别为O-16和O-18。
通过测量水中这两种同位素的比例，科学家可以了解到不同水源中的污染物含量。
例如，研究人员利用氧同位素示踪技术揭示了地下水污染的来源，发现当地下水受到表面水体污染时，O-18同位素的浓度会显著增加，从而推断出污染物是通过表面水体进入地下水的。
此外，氢同位素示踪技术也被广泛应用在食物链污染动态跃迁的研究中。
与碳和氧同位素示踪技术类似，氢同位素示踪技术也可以通过测量不同质谱的相对丰度来推测污染物在食物链中的变化趋势。
例如，在研究土壤中重金属迁移的过程中，科学家利用氢同位素示踪技术发现，重金属被土壤吸附后会与土壤水分中的氢原子发生交换作用，从而导致氢同位素浓度的变化，最终进入食物链。
同位素示踪技术的应用不仅有助于了解污染物在食物链中的传播路径，也能够评估人类及生态系统对污染物的暴露风险。
同位素示踪技术的应用
同位素示踪技术的应用同位素示踪技术应用及详解简介同位素示踪技术是一种基于同位素的分析方法，在各个领域被广泛应用。
通过替换原有物质中的同位素，利用同位素的不同特性对物质进行追踪和分析，从而得到宝贵的信息。
以下是一些同位素示踪技术的应用及详解：环境科学•土壤污染研究：示踪技术可以追踪土壤中污染物的来源、传输途径和行为规律。
例如，通过添加稳定同位素标记物质到土壤中，可以了解污染物在土壤中的迁移和转化过程。
•水体生态系统研究：利用示踪技术可以追踪水体中的溶解物、营养物质和微生物的来源、转移和变化。
这有助于评估水体健康状况，并为水资源的合理利用提供数据支持。
•大气环境研究：同位素示踪技术可用于了解大气中污染物的源和传输途径。
通过测量同位素的比值，可以判断不同来源的气溶胶对大气的影响程度，为大气污染治理提供依据。
地质科学•地质历史研究：同位素示踪技术被广泛应用于地质历史研究中，特别是岩石和矿石的形成过程。
通过测量不同同位素元素的比值，可以了解岩石和矿物的起源和演化历史。
•地球动力学研究：利用同位素示踪技术可以追踪地球内部物质的运动和流动路径。
例如，可以观测地震期间地下水体中同位素的变化，以评估地壳运动和岩石变形的程度。
•古气候研究：通过测量古生物和古环境中同位素的比值，可以重建古气候的变化过程。
例如，通过测量冰芯中的氧同位素比值，可以了解过去几千年的气温变化情况。
生物医学•药物代谢研究：同位素示踪技术可以用于研究药物在生物体内的代谢过程。
通过标记药物中的同位素，可以追踪药物的吸收、分布、代谢和排泄情况，以评估药物的安全性和药效。
•分子生物学研究：同位素示踪技术在分子生物学研究中也有广泛应用。
例如，通过标记DNA和蛋白质中的同位素，可以追踪它们在细胞中的合成、降解和相互作用过程，以揭示基因表达和蛋白质功能等方面的机制。
•疾病诊断与治疗：同位素示踪技术在肿瘤诊断和治疗中具有重要作用。
例如，通过注射放射性同位素示踪剂，可以观察肿瘤的位置和大小，为手术切除和放疗提供指导。
同位素示踪技术在生物化学中的应用
同位素示踪技术在生物化学中的应用同位素示踪技术是一种应用广泛的生物化学方法，通过标记分子中的同位素来追踪化学反应的过程和生物体内物质的代谢途径。
这项技术在生物化学研究中起着重要的作用，不仅可以揭示生物体内各种代谢途径的动力学过程，还可以帮助科学家们深入了解生物体的生理功能和疾病的发生机制。
同位素示踪技术最早应用于物理学领域，用于研究原子核结构和放射性衰变等现象。
随着科学技术的发展，人们开始意识到同位素示踪技术在生物化学领域的潜力。
例如，放射性同位素碘-131被广泛应用于甲状腺功能检测，通过测量甲状腺摄取和代谢碘的速率，可以判断甲状腺功能的正常与否。
除了放射性同位素，稳定同位素也被广泛应用于生物化学研究中。
稳定同位素不具有放射性，因此对生物体无害，可以安全地用于研究。
稳定同位素示踪技术主要利用同位素的质量差异来追踪分子的转化过程。
例如，氢的两种稳定同位素氘和氢-1在生物体内代谢过程中存在差异。
通过标记氢的分子中的氘或氢-1，可以追踪分子在生物体内的转化过程，揭示代谢途径和反应动力学。
同位素示踪技术在蛋白质研究中也发挥着重要作用。
蛋白质是生物体内最重要的功能分子之一，研究蛋白质的结构和功能对于了解生物体的生理过程至关重要。
同位素标记技术可以用于研究蛋白质的合成、降解和交互作用等过程。
例如，科学家们可以通过标记蛋白质中的氨基酸残基，利用同位素示踪技术来追踪蛋白质的合成和降解过程。
此外，同位素示踪技术还可以用于研究蛋白质的折叠过程和交互作用，揭示蛋白质的结构和功能。
同位素示踪技术在药物研发和临床治疗中也有广泛的应用。
药物的代谢途径和药物在生物体内的转化过程对于药物疗效和安全性具有重要影响。
通过标记药物中的同位素，科学家们可以追踪药物在生物体内的代谢途径和转化速率，了解药物的药代动力学特性。
这对于药物的合理使用和疗效评估具有重要意义。
此外，同位素示踪技术还可以用于研究药物的靶向输送和药物在病灶中的分布情况，为药物研发和个体化治疗提供重要依据。
同位素技术在环境污染监测中的应用案例
同位素技术在环境污染监测中的应用案例近年来，随着环境污染日益加剧，环境污染监测成为一项严峻而重要的工作。
而同位素技术则在环境监测中发挥了重要的作用。
同位素技术是一种现代的分析手段，它利用同位素的特殊物理和化学性质，对物质的运动和代谢进行研究和分析。
在环境污染监测中，同位素技术被广泛应用，可以通过同位素标记技术来追踪分析物质在环境中的转化、迁移和累积，从而实现环境污染监测的目的。
其中，氢氧化物同位素技术被广泛用于研究地下水中的氢氧化物来源和运移，提高了地下水监测的精度。
例如，在中国西北干旱区的玉门市和酒泉市地区，通过同位素标记技术，揭示出自来水在供水过程中与自然地下水混合的情况，有效地控制了对地下水的过度抽取。
同时，在大气环境监测中，氢和氧的同位素也被广泛应用。
例如，美国的研究人员使用氢同位素技术研究最近几十年来全球降雨模式的变化，分析了全球水循环的应对能力，为全球气候变化的研究提供了有力支持。
此外，同位素技术还被用于污染源的鉴别和溯源，以及生态系统稳定性和复杂性的研究。
例如，加拿大亨利·J.S.克里斯滕森等人通过碳同位素技术研究了人类活动对美国波多马克河和德州拉维基峡谷的生态系统的影响，分析了生态系统的稳定性和复杂性，为生态系统管理提供了有力支持。
不仅如此，同位素技术还可以应用于土壤污染和食品安全等领域。
在土壤污染监测中，同位素技术可以追踪污染物的来源和迁移途径，为污染物的治理提供有力的科学依据。
在食品安全领域，同位素技术可以应用于食品中残留物的检测和溯源，为食品安全监管提供有力支持。
综上所述，同位素技术在环境污染监测中的应用范围非常广泛，可以为环境污染治理和生态系统保护提供有力的科学支持。
在未来，同位素技术的应用将更加广泛和深入。
关于沉积物重金属污染源的铅同位素示踪研究
关于沉积物重金属污染源的铅同位素示踪研究作者：朱忠军来源：《科技创新导报》 2014年第4期朱忠军(中国环境科学学会北京 100082)摘要：从以往国内外环境污染的研究情况来看，在研究过程中所注重的更多的是污染程度这一方面的内容，对于污染来源的研究并不是重视。
近年来，随着社会经济发展速度的加快，信息技术水平的提高，对于城市生态环境的建设也越来越重视和关注。
下面笔者就沉积物金属污染源的铅同位素示踪进行研究和分析。
关键词：沉积物重金属污染源铅同位素示踪中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)02(a)-0017-02从近几年来，国内外沉积物重金属污染源的研究情况与结果来看，通过铅同位素构成以及其特征的研究和分析，在重金属迁移行为与轨迹上，又有了进一步的认识，同时也证明了在沉积物重金属污染来源的判别上铅同位素示踪技术所具有的作用，借助于该技术的应用，不仅能够有效弥补研究中所存在的不足，同时还可为生态环境的建设提供更为合理且有效的途径。
下面文章就铅同位素示踪原理与有关数据处理方式进行研究和分析，在此基础上，就沉积物重金属污染源的铅同位素示踪进行总结，基于之前在研究工作中所存缺陷和问题的分析，并指出了以后沉积物重金属污染源研究的重点。
1 铅同位素示踪的概述1.1 原理在以往的研究中，针对沉积物重金属污染源的来源，研究人员已分别从同位素地球化学、统计学、元素特征所存形式、微量元素自身的比值、元素组合以及物理化学参数等角度实施了更为深入的分析以及研究，而这些方法也在各时期发挥了非常重要的功能。
但是总的来讲，在沉积物重金属污染源的研究中，最为有效的一种方式应该为同位素示踪技术，特别是稳定的同位素示踪。
由于在传统污染源的分析中，在采样、分析以及提取污染物中某些化学构成物质时，容易出现降解使得分析结果出现误差，因此，为使这种误差能够得到有效地消除，各研究人员也加大了解析方式的研究，研究出了一种新的研究方式，即同位素示踪技术，这种技术自身不具备放射性，不仅不会出现二次污染，同时还可对污染物质的转化、生成以及迁移等过程实施有效地跟踪，克服以往所存的各种缺陷，使分析结果更为可靠与稳定，其中在众多的同位素中，又以Pb同位素示踪表现最为突出，且这种示踪技术目前在沉积物重金属污染源的研究中已获得较为广泛地应用。
福建九龙江下游潮间带沉积物铅污染及同位素示踪
福建九龙江下游潮间带沉积物铅污染及同位素示踪林承奇;胡恭任;于瑞莲【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2015(035)008【摘要】通过分析九龙江下游潮间带23个表层沉积物及周边地区典型端元组分的铅含量和铅同位素组成(206Pb/207Pb和208Pb/206Pb),以评估铅的空间分布,并采用铅同位素二元和三元混合模型探讨铅来源及各源的相对贡献率.结果表明,九龙江下游潮间带表层沉积物中铅含量范围为38.50～128.50mg/kg(平均80.60mg/kg),地质累积指数法、富集系数法和潜在生态危害指数法评价结果表明研究区沉积物中的铅为轻度～中等污染与轻度潜在生态危害.沉积物铅同位素组成中206Pb/207Pb和208Pb/206Pb的范围分别为1.1651～1.1924和1.9640～2.1071,大多数采样点处沉积物中的铅主要来源于九龙江上游铅锌矿和土壤母质,受汽车尾气的影响很小;九龙江河口上端沉积物Pb主要来源为铅锌矿、土壤母质和燃煤,相对贡献率范围分别为26.74％～56.61％、18.85％～19.91％和24.20％～58.53％;九龙江河口外端沉积物Pb主要来源有铅锌矿、土壤母质、燃煤和船舶油漆,相对贡献率分别为20.06％、13.75％、7.52％和58.67％;其余采样点处Pb主要来源为铅锌矿和土壤母质,相对贡献率范围分别为20.00％～95.62％和4.38％～80.00％.【总页数】8页(P2503-2510)【作者】林承奇;胡恭任;于瑞莲【作者单位】华侨大学环境科学与工程系,福建厦门361021;华侨大学环境科学与工程系,福建厦门361021;华侨大学环境科学与工程系,福建厦门361021【正文语种】中文【中图分类】X142【相关文献】1.九龙江河口潮间带表层沉积物汞污染分布、赋存形态与生态风险 [J], 林承奇;于瑞莲;胡恭任;何海星2.沉积物重金属污染源的铅同位素示踪研究 [J], 肖敏3.福建省兴化湾、九龙江河口和东山湾潮间带沉积物岩心碘研究 [J], 纪丽红;刘广山;李超;陈志刚;黄奕普4.关于沉积物重金属污染源的铅同位素示踪研究 [J], 朱忠军5.粤西某河流沉积物铊污染的铅同位素示踪研究 [J], 刘娟;王津;陈永亨;沈川洲;齐剑英;王春霖;何路城因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
铅、锌、镉同位素示踪技术在沉积物重金属污染源解析中的应用:综述与展望
铅、锌、镉同位素示踪技术在沉积物重金属污染源解析中的应
用：综述与展望
高春亮;文进心;成艾颖;闵秀云;魏海成
【期刊名称】《盐湖研究》
【年(卷),期】2024(32)1
【摘要】沉积物重金属污染防治的关键在于识别其污染源,采用铅、锌、镉多元同位素示踪技术是对其进行污染源解析的最佳手段之一。
铅同位素示踪技术较为成熟且应用广泛,锌和镉同位素示踪技术作为新兴技术,在重金属污染源解析研究中可作为有力补充。
本文系统概述了Pb-Zn-Cd同位素的示踪机理、组成特征及其在沉积物重金属污染溯源中的应用,提出未来研究工作的重点是采用多元同位素示踪技术,并结合沉积物形态中重金属稳定同位素的组成示踪污染源。
【总页数】11页(P128-138)
【作者】高春亮;文进心;成艾颖;闵秀云;魏海成
【作者单位】中国科学院青海盐湖研究所;青海省盐湖地质与环境重点实验室;中国科学院大学
【正文语种】中文
【中图分类】X142
【相关文献】
1.沉积物重金属污染源的铅同位素示踪研究
2.湘江长潭株段河床沉积物重金属污染源的铅同位素地球化学示踪
3.关于沉积物重金属污染源的铅同位素示踪研究
4.铅同位素示踪在大气降尘重金属污染来源解析中的应用
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收稿日期:2007-08-24;修回日期:2008-02-26基金项目:国家自然科学基金(40673061);福建省自然科学基金(D0310017);泉州市科技计划项目(2007Z43);东华理工大学核资源与环境教育部重点实验室开放基金项目(070714)第一作者简介:于瑞莲(1970)),女,博士研究生,副教授,主要从事重金属的环境地球化学研究。
文章编号:1672-9250(2008)03-0245-06同位素示踪技术在沉积物重金属污染溯源中的应用于瑞莲1,2,胡恭任2,3,袁 星1,赵元慧1(1.东北师范大学环境科学系,吉林 长春 130024;2.华侨大学环境科学与工程系,福建 泉州 362021;3.东华理工大学核资源与环境教育部重点实验室,江西 南昌 330013)摘 要:沉积物重金属污染及其防治愈来愈受重视,查明污染源是有效治理污染的前提。
文章概述了近年来国内外铅、锶等同位素、放射性核素示踪技术在沉积物重金属污染溯源研究中的应用,针对以往研究工作的不足和存在的问题,指出了今后沉积物中重金属污染源解析研究中的重点:采用Pb 、Sr 、Zn 等同位素示踪法,结合多元统计及其它元素地球化学信息追踪重金属污染源和评价污染程度。
关键词:重金属污染;同位素示踪;污染源解析;沉积物中图分类号:X 142 文献标识码:A近年来,国内外学者愈来愈重视沉积物重金属污染的研究。
以往的工作大多局限于污染程度方面的研究,而近些年来对沉积物中重金属污染来源的解析开始得到重视。
污染来源的鉴别是对环境污染程度进行正确评价和对污染源进行有效治理的前提。
常用的污染源判别方法主要有统计学方法、计算机成图法和同位素示踪法[1]。
统计学方法主要利用多元数理统计如主成分分析、因子分析、聚类分析、相关分析等进行污染源判别;计算机成图法则是利用计算机技术来绘制污染元素及相关控制因素(如pH 、Eh 等)的等值线,并填充以不同浓度或颜色,寻找与其相关的污染源。
这两种方法均需大面积取样,工作量大,主要是对沉积物中重金属元素全量及各化学形态进行统计学分析和质量评价,不能对沉积物重金属多源体系进行有效辨析,难以对污染贡献做出恰当评价,在实际应用中受到一定限制。
近年来,基于研究对象的铅同位素组成只与源区的铅同位素组成特征有关而与重金属的迁移行为和轨迹无关这一认识,铅同位素示踪技术在判别沉积物重金属污染来源方面已起到独特的作用[2-6]。
本文就国内外铅、锶同位素、放射性核素示踪技术在沉积物重金属污染溯源研究中的应用现状作一总结,针对以往研究工作的不足和存在的问题,指出今后沉积物中重金属污染源解析研究中的重点。
1 铅同位素示踪机理及其在沉积物重金属污染溯源中的应用1.1 铅同位素示踪污染源机理及主要的数据处理方法自然界中铅有四种稳定的同位素:204Pb 、206Pb 、207Pb 、208Pb,其中206Pb 、207Pb 、208Pb 分别是238U 、235U 、232T h 衰变的终产物,因此它们的丰度随时间不断增加;而204Pb 至今没有发现它有放射性母体,可以认为其丰度保持不变。
不同来源的铅同位素的组成存在差异,通过测定铅的四种稳定同位素的比率,可得到许多有用的信息,用来判断铅的污染源[7]。
铅同位素在示踪多源污染方面有着不可比拟的优势,其与重金属迁移过程中物理化学条件的变化没有关联,且铅同位素丰度高,同位素比值稳定,易于测定,受后期地质地球化学作用影响小,特别是在研究Pb 及其它亲硫元素(H g,A g,T 1,Sb,Zn 及Cu 等)重金属污染源方面,铅同位素示踪正逐步成为一种强有力的技术手段。
利用铅同位素的/指纹0特征,只要测定出研究对象和各种可能源区的铅同位素组成,即可准确判定出污染源,为有效治理提供科学依据[8-9]。
2452008年第36卷第3期Vol.36,No.3,2008地 球 与 环 境EA RT H A ND ENV IRO N M ENT最初的铅同位素示踪技术研究大多只采用比值206Pb/207Pb,较难辨别汽车尾气和工业排放两种铅源[7],容易产生误解。
随着研究的深入,目前可结合四种铅同位素比值(206Pb/204Pb,207Pb/204Pb,208 Pb/204Pb和206Pb/207Pb)进行综合讨论,对所测沉积物样品的铅同位素比值数据以图形方式进行描述和分析:铅同位素比值与铅浓度关系图,描述铅同位素组成随铅浓度(主要污染区样品点)增减所呈现的趋势;铅浓度和铅同位素比值深度柱状图,表现两者在土壤/沉积物中的纵向分布特征;铅浓度和铅同位素比值时序图,为研究环境铅在一段时期内的演化提供线索;同位素比值关系图,描述随着空间或时间的不同展布,同位素组成的变化趋势;沉积物铅同位素比值与铅浓度-1关系图,通过对样品点作趋势拟合直线,得到它与比值坐标轴的截矩,此截矩所表征的同位素比值有可能是(或接近)潜在的铅污染源所具有的同位素组成[8]。
另外,还可以利用同位素混合模型:利用一个简单的混合模型,通过对/过量铅0同位素比值的计算,从给定区域寻找一些铅污染源的线索。
过量铅同位素比值是可以引起背景值或参考值的同位素组成明显变化的其他铅源的铅同位素比值[9]。
以206Pb/207Pb为例,基本方程式为:Pb sample@(206Pb/207Pb sample)=Pb ref@(206Pb/ 207Pb ref)+Pb excess@(206Pb/207Pb excess)。
如果自然背景铅对研究对象的贡献(包括浓度和同位素比值)可以被合理的量化,这一混合模型可表达为下式,以估算过量铅贡献的同位素组成: 206Pb/207Pb excess=[Pb sample@(206Pb/207Pb sample) -Pb ref@(206Pb/207Pb r ef)]/(Pb sample-Pb ref)206Pb/207Pb sample指样品的同位素组成,Pb sample指所给样品的总铅浓度。
Pb ref和206Pb/207Pb ref分别指自然背景或相对背景(作为参考值和背景值)的浓度和平均同位素比值。
所求得的过量铅同位素比值可以与已公布的不同地区的铅污染源的值相比较,以评估铅源。
1.2铅同位素比值的主要测试方法与常见物质的铅同位素比值铅同位素丰度的测定要有较好的精密度和准确度,实验测量误差要显著小于样品中铅同位素比值的变化,才能观测到样品之间铅的同位素比值的差异,进而研究具体对象铅污染来源的变化。
在铅同位素比值测定中,热电离质谱(TIM S)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)均被广泛采用,它们都能达到一般铅同位素示踪所要求的测试精度,但T IM S法存在着诸如分析时间长(每个样品仅测定需0.5~ 3.0h)及复杂的样品分离等前处理步骤, ICP-M S法具有分析检测限低、线性范围宽、干扰少、精密度高、可进行快速的元素同位素比值分析等优点[10-11]。
与T IMS相比,多接收器等离子体质谱仪(M C-ICP-MS)分析Pb同位素更具优势:精度更高,样品用量更少,测试时间更短;测定时将铅的测试溶液与铊的标准溶液按一定比例混合,用205T l 与203Tl的比值来校正Pb的质量分馏,极大地提高同位素分析的重现性,可得到高精度的分析结果[12-13]。
环境中铅含量的剧增很大程度上是人类活动所造成,其排放的污染源多种多样,主要的污染贡献源来自于三个方面:加铅汽油的使用、燃煤飞灰和工业排放,这三种污染源的206Pb/207Pb的大致范围分别是1.06~ 1.08,1.14~1.22,1.14~1.18[11]。
文献[14-19]分析了一些常见物质(燃煤、燃油、汽车尾气颗粒物、燃煤底灰、燃煤飞灰、冶金灰尘、铁矿石、炼铁废渣、炼铁焦炭、水泥、黄铁矿等)的铅同位素比值,根据研究区可能存在的各种物源物质中铅同位素组成的比值,综合分析四种铅同位素比值(206Pb/204Pb,207Pb/204Pb,208Pb/204Pb和206Pb/207 Pb),进一步判断所测沉积物样品的主要污染来源。
1.3铅同位素示踪技术在沉积物重金属污染研究中的应用由于沉积物具有铅同位素组成不均一,纵、横向分布差异明显,端元物质来源复杂,各端元物质贡献不稳定等特点[8],有关沉积物重金属污染的铅同位素示踪研究起步较晚,具体应用主要有:1.3.1污染源示踪利用铅总浓度及其同位素比值可鉴别污染程度和污染范围,有效示踪污染途径和污染方式。
Blais[5]测定了湖底沉积物的铅同位素组成,研究表明,加拿大工业排放物的铅同位素206Pb/207Pb比值(1.153?0.005)明显比美国工业排放物的铅同位素比值(1.213士0.008)低,因此选定简单的两端元铅同位素混合模型,以追溯两国工业排放物中的铅对湖区(在北美洲东部地区)沉积物中的铅的相对贡献。
Renber g等[20]通过分析湖泊沉积物中稳定铅同位素与铅浓度研究铅污染的历史,对31个取自瑞典湖泊沉积物样品分析后发现206Pb/207Pb比值较高,然而由金属熔炼过程、燃煤过程、烷基铅添加至石油中所造成的大气污染则有一个相对较低的稳定铅比值,这说明现在湖泊沉积物中的铅并非来自这些源,研究者将铅同位素比值与浓度引入混合模246地球与环境2008年型中,求出了沉积物样本污染物排放的铅与自然铅沉降各自的贡献值,并阐述了铅的污染历史。
Eades[21]用湖泊沉积物中稳定铅同位素记录考察了苏格兰的环境铅污染历史,通过考察206Pb/207Pb比值的变化,绘制了铅污染主要原因的年代学谱图,并用地表沉积物中同位素比值作为标识对20世纪90年代大气铅进行源解析,当时大约27%~40%的大气铅来源于含铅汽油的使用。
Graney等[22]利用美国东部的大湖及湖底沉积物中Pb同位素组成浓度的不同,推断了湖域因人类活动带来的Pb随时间的变化;Dale等[23]通过研究加拿大H alifix港海洋沉积物中重金属的Pb同位素随时间的变化规律,揭示了210Pb对测定港底沉积物形成时间的重要意义:主要污染物直接来自废物排泄物,其次是由于水土流失,来自陆地表面排灌的污染物是以硅铝酸盐为特征,这些主要环境因素的历史趋势反映工业活动、城市化过程染料中金属应用和工业化学制品及燃料燃烧的变化。
Richard等[24]为了研究格陵兰西部污染来源问题,分析了很多湖泊沉积物样品的铅同位素组成,进一步了解该地区铅污染历史。
Mo ma等[25]通过法国南部T hau湖底沉积物铅同位素组成分析,来研究人为活动对环境的干扰程度。
Mo nna[26]等运用铅同位素组成研究Norther n H arz pro vince采矿后下游河流沉积物中重金属的地球化学变化趋势。