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最新同位素水文地球化学ppt课件
14C的T1/2为5730±40a，地下水定年的上限为（5~6） ×104a。
⑵ 14C定年和14C浓度单位及标准 ① 14C定年公式
t=1/λ㏑(A/A0)
λ=0.693/λ=1.029×10－4a－1
A—— 测得含碳样品的14C产生的放射性，单
位为每分钟每克碳衰变次数（dpm/g）
A0——同一样品与大气平衡时的放射比度 ② 14C相对浓度单位和标准
E. 化学沉淀或生物沉淀的碳酸钙样品的14C含
量对局部比与大气处于平衡的植物的14C含量对局
部条件依赖的程度要高的多。
⑷ 14C年龄误差来源及修正 ① 测量误差；
② 大气中14C含量的变化：P33 图1—2 ③ 利用标准样品及δ13C的变化关系消除系 统误差
⑸ 14C法测定含碳样品的年龄的步骤：
同位素水文地球化学
同位素水文地球化学， 是直接或间接地应用水和
水溶 物质中保存的与水体 来源、形成环境和演化历 史有关的天然同位素信息， 去揭示各种水体的成因、
赋存条件及演化规律 ，为 查明水和水资源服务的学
科。
（2） 地下水氚的定年：
①在一定条件下，地下水流中任意一点 的 滞留氚时（间T）(t)含有量关与，氚其的关输系式入为量：（T0）和水的
上升：1954~1956，1964~1966时期两个高峰期，最
高氚浓度达2000Tu。
（4） 大气降水中的氚的各种效应 ① 纬度效应：氚浓度随纬度的增高而增高；
② 大陆效应：在同一纬度带上，氚浓度随远离 海岸线而逐步升高；
原因：赤道的宇宙射线中子强度变小，极地最 大，因而平流层各处氚的生产率有差别；大气环流 作用的影响；海洋表面的交换和稀释作用；人工氚 来源的加入。
第四章 水及水中同位素成分
一、同位素及分类
2、分类 （1）按同位素产生的条件 天然同位素, 如：3H，14C，18O等 人工同位素, 如：人工3H，60Co，82Br
（2）按结构稳定性
稳定同位素, 如：D , 13C, 放射性同位素, 如：3H,
12C
14C, 238U
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
3、国际标准 表4-1 O、H、S、C国际标准
元素 标准 代 号 同位素的组成
18O/16O=(1993.4 ±2.5)×
O
标准平均海水
SMO W SMO W
CDT
H
标准平均海水
10-6 δ 18O=0‰ D/H=(157.6±0.3)×10-6 δ D=0‰
若δ(‰)>0，表示样品比标准富含重同位素 δ(‰)<0 ，表示样品比标准富含轻同位素
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
3、国际标准
为了准确的比较不同样品间同位素比值的变化，国
际上采用统一标准。 例 如 ： 某 水 样 测 得 1 8 O/16O = 1973.4×10-6 ， 水 样 δ18O=-10‰，说明该样品比标准富16O 10‰
1、同位素分馏 某元素的同位素，由于质量差异，使其在物理-化学过 程中，以不同比例分配于不同的物质或不同相之间的现 象，称之为同位素分馏。
原因：质量差引起物理性质和化学反应速度的差异
例如： H2O
蒸发相中富含16 O H2 O 蒸发 18 液相中富含 O 18
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2、分类 （1）按同位素产生的条件 天然同位素, 如：3H，14C，18O等 人工同位素, 如：人工3H，60Co，82Br
（2）按结构稳定性
稳定同位素, 如：D , 13C, 放射性同位素, 如：3H,
12C
14C, 238U
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
3、国际标准 表4-1 O、H、S、C国际标准
元素 标准 代 号 同位素的组成
18O/16O=(1993.4 ±2.5)×
O
标准平均海水
SMO W SMO W
CDT
H
标准平均海水
10-6 δ 18O=0‰ D/H=(157.6±0.3)×10-6 δ D=0‰
若δ(‰)>0，表示样品比标准富含重同位素 δ(‰)<0 ，表示样品比标准富含轻同位素
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
3、国际标准
为了准确的比较不同样品间同位素比值的变化，国
际上采用统一标准。 例 如 ： 某 水 样 测 得 1 8 O/16O = 1973.4×10-6 ， 水 样 δ18O=-10‰，说明该样品比标准富16O 10‰
1、同位素分馏 某元素的同位素，由于质量差异，使其在物理-化学过 程中，以不同比例分配于不同的物质或不同相之间的现 象，称之为同位素分馏。
原因：质量差引起物理性质和化学反应速度的差异
例如： H2O
蒸发相中富含16 O H2 O 蒸发 18 液相中富含 O 18
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同位素讲座ppt-课件
1 同位素的基本概念
同位素的定义 同位素定义：核内质子数相同而中子数不同的同
一类原子。
同位素的分类： (1) 放射性同位素：原子核不稳定，能自发进行放射性衰
变或核裂变，而转变为其它一类核素的同位素称为放射性同 位素。
(2) 稳定同位素：原子核稳定，其本身不会自发进行放射 性衰变或核裂变的同位素。
s(u°lfCide)min3er.a9l a8nd
H2S
(Ohmoto
an1d 1R.y2e,41979),
it
should
be4.30
0408 and d34S0 = 21.
Oxidation processes M proedulcteinspgecpieos tihnatta(re7e6n0richTeod rinr3,4iSnre°laCtive) to the startin0g .m0a0terial, whereas reduc3tio.8n 1produces species tha0t .a2re8depleted in 34S.
100.00
101.42
100.14
cover: Cu Ba instead
of
Ca)
alsVo haapveoarsmparlleesffseuct:re
(at
100
°C,
in
Torr)
760,00
721.60
(3) analysis of natural samples for which independent estimates of temperature are available.
1934年诺贝尔化学奖获得者Urey奠定了同位 素取代的物理化学性质变化的理论基础，并把它 用于地球科学。1946年他在英国皇家学会上发表
第四章水及水中同位素成分
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4.1 同位素基础知识
一、同位素及分类 1、概念 同位素是指周期表中占有同一位置，其原子核 中质子数相同而中子数不同的某一种元素的原子。 如：11H、21H、31H，即具有相的质子数，但具 有不同的质量数的原子。
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4.1同位素基础知识
三、同位素分馏与同位素效应 3、同位素的效应
（1）热力学同位素效应
指由于各种同位素原子和分子能态不同所引起的热力 学性质上的差异。它是发生在热力学平衡系统中，与化 学平衡和相平衡有关的同位素效应。
（2）动力学同位素效应
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4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用
2．动力同位素分馏 （3）分子的扩散作用
VC16O2 = Vc18o16o = Vc16o2／Vc16o18o==1.022 即：C16O2比C16O18O分子的平均速度大22‰，
当气体分子扩散时，就会引起同位素分馏。 动力学效应一般比热力学效应大得多。
NaCl
溶液
进行氯同位素交换反应，
发现在NaCl溶液中速度最慢，在KCl 溶液中速度最快。
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4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用
1、同位素交换反应
(2) 影响因素
同离子效应: 一种矿物溶解于水中，若水溶 液有与矿物溶解相同的离子，则这种矿物的溶 解度降低。
AB
RA RB
式中： AB —A，B 物质或相中的同位素分馏系数，
RA, RB —A，B 物质或相中的同位素比值
例如：
稳定同位素在地质上的应用PPT课件
No Image
第45页/共67页
No
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例如：以石英、方解石共生矿物对为例：
第46页/共78页
1000 lnα石英-水=3.38×106T-2 -3.40 1000 lnα方解石-水=2.78×106T-2-3.40 则石英—方解石氧同位素温度计为：
1000 lnα石-方=(3.38-2.78)·(106T-2)+[ -3.40 -（-3.40）] 1000 lnα石-方=Δ石-方=0.60（106T-2） 外部测温法，可用来计算水介质的氢、氧同位素组成。其条件是，
3、制备成质谱分析气体样品，化合物的另一组要有恒定的同位素组成， C要恒定。
CO2中测氧，
4、要求定量地制备出一种纯气体。
5、原始样品要有足够的纯度。
第16页/共67页
§3.2 同位素标准
为了使同位素资料便于对比，同时消除样品分析过程中有可能的系统误差，必须将样品的同位素组 成与某一相应标准物质的同位素组成进行比较，水 石英~水 碱长石~水 方解石~水 白云母~水
a
b
3.38×106
2.15 ×106
2.78 ×106
2.38 ×106
温度区间(oC) -3.40 200~500 -3.82 350~500 -3.40 0~800 -3.89 350~650
形成时，两共生矿物与一个公共流体相达成平衡，则两 个矿物的 δ18O 值之间存在一个平衡差，由此值可根据内 部计温法计算成岩温度。
103lnαA-B =（A1— A2）（106T-2）+ （B1—B2）
第33页/共67页
矿床的同位素组成
• 水是成矿溶液的主要成份，查明水的成因，是任何成矿理论首先必须解 决的问题，利用H、O同位素比值能够明确断定成矿溶液中水的来源和 蚀变溶液的成因，测定矿石矿物和脉石矿物的S、C的来源， 共生矿物 可以测温。
《稳定性同位素讲座》ppt课件
消费放大
流膂力学分析
多尺度相关分 析和差别分析
• 基于化学计量学的代谢通量分析〔常规MFA〕
•
基于化学计量学的MFA即常规MFA，其实际根底是中间代谢物的拟稳态假设和
物料的质量守恒定律。它是在构建好的细胞代谢网络的根底上，先假设代谢网络
的中间代谢物都处于拟稳态，然后根据物料质量守恒定律写出符合该代谢网络的
optimal
control
2000
2000
1710
2620
4710
4620
7-ADCA发酵过程中己二酸前体的利用
全标志的葡萄糖+天然的己二酸 恒化培育，稳态取样
Time (h)
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0 control run-1 run-2 run-3 run-4 run-5 run-6
initial feed total
betaine consumption
optimal
control
60
350
270
230
330
580
sugar consumption
0.01
0.02 0.05 0.02 0.06 0.05
m6
0.03 0.03 0.03
0.01 0.02 0.04 0.03
m7
0.02 0.01 0.01
0.02 0.01
m8
0.01 0.00 0.00
0.01 0.01
m9
0.01 0.01 0.00
m10 0.00
• 实验设计
• 对该菌的代谢途径有一定的了 解。
稳定 性同位素在发酵过程工艺优 化研讨中的运用
13C MFA A Powerful Tool in Metabolic Engineering
流膂力学分析
多尺度相关分 析和差别分析
• 基于化学计量学的代谢通量分析〔常规MFA〕
•
基于化学计量学的MFA即常规MFA，其实际根底是中间代谢物的拟稳态假设和
物料的质量守恒定律。它是在构建好的细胞代谢网络的根底上，先假设代谢网络
的中间代谢物都处于拟稳态，然后根据物料质量守恒定律写出符合该代谢网络的
optimal
control
2000
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7-ADCA发酵过程中己二酸前体的利用
全标志的葡萄糖+天然的己二酸 恒化培育，稳态取样
Time (h)
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0 control run-1 run-2 run-3 run-4 run-5 run-6
initial feed total
betaine consumption
optimal
control
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m10 0.00
• 实验设计
• 对该菌的代谢途径有一定的了 解。
稳定 性同位素在发酵过程工艺优 化研讨中的运用
13C MFA A Powerful Tool in Metabolic Engineering
同位素基础获奖课件
大，垂直层理方向变化较大
■从矿床底部到顶部，δS34具有增大趋势 ■在共生矿物中： δS34黄铁矿 ＞δS34闪锌矿 ＞δS34方铅矿
三、硫同位素旳地质应用
1、鉴别成岩物质起源
■在地质作用过程中，因为多种硫化物旳形 成条件不同，相应旳硫同位素构成也不同， 所以硫同位素构成也就能够用来鉴别成岩 物质起源。
2024/10/9
17
每个测定样品旳δ(‰)值可正可负，正值表达与原 则相比所测样品中重同位素有一定旳富集，而负值则 表达重同位素有一定旳贫化，亦即轻同位素有所富集。
不同相（不同矿物、液体、气体）中同位素构成不 同，即产生了同位素分馏，两相间同位素比值之商称 为同位素分馏系数
R / R， RA 、RB分别为A相及B相中重同位素
(
D H
)标准
1000
(
D H
)标准
2024/10/9
15
同位素分析资料要能够进行世界范围内旳比 较，就必须建立世界性旳原则样品。世界各国所 采用旳原则样品已基本统一。国际原则样品旳名 称及其同位素绝对比值见下：
氢、碳、氧、硫同位素原则样品
元
标
准
素
H 平均大洋水标准（Standard Mean Ocean Water）
24
2、花岗岩旳硫化物 ■因为花岗岩成因复杂、多样，故其硫化物旳
δS34值也不相同 ■一般由幔源衍生而来旳花岗岩，其硫化物中
旳δS34值在-3~+8‰之间，且单个岩体中δS34 值变化范围窄，阐明成岩物质比较均匀
■ S花岗岩δS34值为-9.4~+7.6 ‰ ■ I花岗岩δS34值为-3.6~+5.0 ‰
与轻同位素A旳比值B。
2024/10/9
■从矿床底部到顶部，δS34具有增大趋势 ■在共生矿物中： δS34黄铁矿 ＞δS34闪锌矿 ＞δS34方铅矿
三、硫同位素旳地质应用
1、鉴别成岩物质起源
■在地质作用过程中，因为多种硫化物旳形 成条件不同，相应旳硫同位素构成也不同， 所以硫同位素构成也就能够用来鉴别成岩 物质起源。
2024/10/9
17
每个测定样品旳δ(‰)值可正可负，正值表达与原 则相比所测样品中重同位素有一定旳富集，而负值则 表达重同位素有一定旳贫化，亦即轻同位素有所富集。
不同相（不同矿物、液体、气体）中同位素构成不 同，即产生了同位素分馏，两相间同位素比值之商称 为同位素分馏系数
R / R， RA 、RB分别为A相及B相中重同位素
(
D H
)标准
1000
(
D H
)标准
2024/10/9
15
同位素分析资料要能够进行世界范围内旳比 较，就必须建立世界性旳原则样品。世界各国所 采用旳原则样品已基本统一。国际原则样品旳名 称及其同位素绝对比值见下：
氢、碳、氧、硫同位素原则样品
元
标
准
素
H 平均大洋水标准（Standard Mean Ocean Water）
24
2、花岗岩旳硫化物 ■因为花岗岩成因复杂、多样，故其硫化物旳
δS34值也不相同 ■一般由幔源衍生而来旳花岗岩，其硫化物中
旳δS34值在-3~+8‰之间，且单个岩体中δS34 值变化范围窄，阐明成岩物质比较均匀
■ S花岗岩δS34值为-9.4~+7.6 ‰ ■ I花岗岩δS34值为-3.6~+5.0 ‰
与轻同位素A旳比值B。
2024/10/9
水圈中的稳定同位素共26页
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的圈中的稳定同位素4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
水圈中的稳定同位素
国际标准和参考标准
V-PDB和PDB (Vienna-Peedee Belemnite)
碳、硫同位素
V-CD和CDT (Vienna-Canyon Diablo Trroilite)
13C/12C = 0.0112372 (Craig, 1957)
32S/34S=22.6436 32S/33S=126.948 A（原子量）=32.0639
氢、氧同位素
自然界氧同位素分布组成
氢、氧同位素
自然界氢同位素分布组成
氢、氧同位素
氢、氧同位素在自然界的分布特征
氢、氧同位素
δO
δD
氢、氧同位素
水的氢、氧同位素
自然界中水主要分布在海洋，占到97.16%； 陆地水（冰川、湖泊、河流等）仅占2.83%，其中冰川水占2.09%； 大气圈和生物圈的水量都微乎其微。
• 海水具有基本恒定的硫酸盐和碳酸盐的同位素组成。
碳、硫同位素分布规律
• 海水比淡水（湖、河水）一般富13C的原因： 1） pH值控制： H2CO3 ↔ H+ + HCO3海水呈弱碱性，pH值约为8.5，HCO3-离 子占到~99%；而淡水呈弱酸性，pH在 5~7，H2CO3或H2CO3+ HCO3-为主。 2） 淡水中微生物降解排放的有机碳氧化。
水圈地球化学及其环境效应
5.4 水圈中的稳定同位素
中国科学技术大学 环境地球化学概论 节选自<储雪蕾 稳定同位素课件>
自然界中H、O稳定同位素丰度
氢、氧同位素
氢
H(1H)： 99.985%
D(2H)：0.015%
氧
16O：99.762%
17O：0.038% 18O：0.200%
13第六章稳定同位素1
自然界引起同位素分馏的地球化学过程主要有 以下几种：
①同位素交换反应
•同位素交换反应:化学反应达到平衡状态时， 各物相间发生的同位素再分配现象。
例如在热液中同时沉淀方铅矿及闪锌矿，可 以写出下列同位素交换反应式：
Pb34S+Zn32S Pb32S+Zn34S 当反应达到平衡时，各矿物对中同位素组成的 比值将为一常数，其平衡常数 K 为：
在共生矿物中34S一般富集于健能较强的矿物 中，硫化物富集重硫同位素（34S）的顺序为： 辉钼矿→黄铁矿→闪锌矿→磁黄铁矿→黄铜矿 →硫镉矿→方铅矿→辰砂→辉铜矿→辉锑矿→ 辉铋矿→辉银矿。
硫的氧化物（SO2）含氧酸根化合物（SO2-4） 的键能比硫化物大，它们比硫化物明显富集34S。 矿床中硫酸盐的δ34S值大于硫化物的δ34S值。
(1) 如果溶液中 H2S∶ SO2-4 =9∶1
沉淀的硫化物的硫同位素组成为一个小的负值
(2) 当溶液进入强氧化环境时，大量H2S被氧化 成[SO2-4 ]离子，34S大量富集于[SO2-4 ] 中，沉 淀硫化物的δ34S值将为巨大的负值。
如H2S∶[SO2-4 ] = 1∶9时，沉淀的闪锌矿的 δ34S=-30.0‰，方铅矿δ34S值为-33.3‰。
同位素地质温度计的最大优点是计温不
受矿物形成时的压力影响（同位素分馏不受 压力影响）。但计算温度的矿物对在形成时 必须达到同位素平衡，即必须是在同一溶液 中一起沉淀的，或同时重结晶的。
五 硫同位素分馏的动力学效应
硫同位素的动力学分馏程度与反应速度有关， 反应速度越慢，分馏效应越明显。低温分馏效应 则受体系开放程度所制约。
富集32S。
（2）低氧逸度（log fO2 ＜-38） PH降低氢离子活度增加，有利于H2S（溶液）和 HS-的形成，两者相对硫化物优先富集34S，成
①同位素交换反应
•同位素交换反应:化学反应达到平衡状态时， 各物相间发生的同位素再分配现象。
例如在热液中同时沉淀方铅矿及闪锌矿，可 以写出下列同位素交换反应式：
Pb34S+Zn32S Pb32S+Zn34S 当反应达到平衡时，各矿物对中同位素组成的 比值将为一常数，其平衡常数 K 为：
在共生矿物中34S一般富集于健能较强的矿物 中，硫化物富集重硫同位素（34S）的顺序为： 辉钼矿→黄铁矿→闪锌矿→磁黄铁矿→黄铜矿 →硫镉矿→方铅矿→辰砂→辉铜矿→辉锑矿→ 辉铋矿→辉银矿。
硫的氧化物（SO2）含氧酸根化合物（SO2-4） 的键能比硫化物大，它们比硫化物明显富集34S。 矿床中硫酸盐的δ34S值大于硫化物的δ34S值。
(1) 如果溶液中 H2S∶ SO2-4 =9∶1
沉淀的硫化物的硫同位素组成为一个小的负值
(2) 当溶液进入强氧化环境时，大量H2S被氧化 成[SO2-4 ]离子，34S大量富集于[SO2-4 ] 中，沉 淀硫化物的δ34S值将为巨大的负值。
如H2S∶[SO2-4 ] = 1∶9时，沉淀的闪锌矿的 δ34S=-30.0‰，方铅矿δ34S值为-33.3‰。
同位素地质温度计的最大优点是计温不
受矿物形成时的压力影响（同位素分馏不受 压力影响）。但计算温度的矿物对在形成时 必须达到同位素平衡，即必须是在同一溶液 中一起沉淀的，或同时重结晶的。
五 硫同位素分馏的动力学效应
硫同位素的动力学分馏程度与反应速度有关， 反应速度越慢，分馏效应越明显。低温分馏效应 则受体系开放程度所制约。
富集32S。
（2）低氧逸度（log fO2 ＜-38） PH降低氢离子活度增加，有利于H2S（溶液）和 HS-的形成，两者相对硫化物优先富集34S，成
水圈幻灯片PPT学习教案
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第 不同深度海洋水层覆盖地球表面的百分
六
比
章
在垂直方向上，水圈具有近地面集中分布特征、垂 直分层的特征和相态分异特征。
近地面集中分布特征:水主要集中分布在地面附近， 随着离地面距离的增大水越来越少。比如，海洋、河流 、湖泊、沼泽、冰川都集中分布在地球表面。大气圈中 的水也主要集中分布在近地面的对流层。岩石圈中的水 也是主要集中在它的上部。海洋水占水圈总量的97.22% ，海洋水分布面积具有随深度增加而减少的趋势。
冬季北印度洋盛行东北季风，
形成反时针方向的东北季风漂 1.黑潮；2.台湾暖流；3.对马暖流；4.黄海暖流
流；夏季，北印度洋盛行西南 ；5.黄海沿岸流；6.东海沿岸流；7.南海东北季
季风，形成顺时针方向的西南 风漂流；8.南海西南季风漂流（左：2月，右：8
季风漂流。影响中国的洋流有 月）
（赵济《中国地理》）
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第
中国大陆径流分带与变差系数
六
（据《中国自然地理图集》）
章
径流的年际变
化：指径流多年的
变化。径流量的年
际变化往往是由于
降水量的年际变化
引起的。通常以径
流的离差系数来表
示年径流的变化程
度。影响年径流的
离差系数的主要因
素有年径流量、径
流补给来源和流域
面积大小。我国河
流年径流的离差系
数由东南丰水带的
地下水分为上层滞水
、潜水和承压地下水
三类。上层滞水是指
存在于包气带中局部
隔水层之上的重力水
。潜水是指埋藏在地
表以下第一稳定隔水
层之上具有自由水面
的重力水。潜水和河
水间一般具有互补关
第 不同深度海洋水层覆盖地球表面的百分
六
比
章
在垂直方向上，水圈具有近地面集中分布特征、垂 直分层的特征和相态分异特征。
近地面集中分布特征:水主要集中分布在地面附近， 随着离地面距离的增大水越来越少。比如，海洋、河流 、湖泊、沼泽、冰川都集中分布在地球表面。大气圈中 的水也主要集中分布在近地面的对流层。岩石圈中的水 也是主要集中在它的上部。海洋水占水圈总量的97.22% ，海洋水分布面积具有随深度增加而减少的趋势。
冬季北印度洋盛行东北季风，
形成反时针方向的东北季风漂 1.黑潮；2.台湾暖流；3.对马暖流；4.黄海暖流
流；夏季，北印度洋盛行西南 ；5.黄海沿岸流；6.东海沿岸流；7.南海东北季
季风，形成顺时针方向的西南 风漂流；8.南海西南季风漂流（左：2月，右：8
季风漂流。影响中国的洋流有 月）
（赵济《中国地理》）
第4页/共27页
第
中国大陆径流分带与变差系数
六
（据《中国自然地理图集》）
章
径流的年际变
化：指径流多年的
变化。径流量的年
际变化往往是由于
降水量的年际变化
引起的。通常以径
流的离差系数来表
示年径流的变化程
度。影响年径流的
离差系数的主要因
素有年径流量、径
流补给来源和流域
面积大小。我国河
流年径流的离差系
数由东南丰水带的
地下水分为上层滞水
、潜水和承压地下水
三类。上层滞水是指
存在于包气带中局部
隔水层之上的重力水
。潜水是指埋藏在地
表以下第一稳定隔水
层之上具有自由水面
的重力水。潜水和河
水间一般具有互补关
稳定性同位素示踪法(优质PPT文档)
质谱分析法
光谱分析法
2.同一元素的同位素具有相同的化学性质 需用Pyrex玻璃管（1cm Φ2mm）吸满样液，烘干后再放入放电管。
可进行放射性示踪法难以进行的实验。 10、N素损失率： 七．15N实验结果计算
进样过程
制样时注意：
3.同一元素的同位素之间存在质量差异 以下在质谱仪上进行
(3)离子峰的选择（14N和15N的峰比28N、29N小10倍，选28N、29N、30N）。 例：N素中T最长的13N：T=9. R回 = 已检出的Nf量 / Nf×100% (9)
2.同位素效应：藻类对14C、13C、12C的吸 收依次递减。
3.予测样品测定项目……
五、质谱和光谱测定15N原理
14N和15质量不同 质谱：把N2离子化为28N-N2，29N-N2 ，30N-N2 使其 在均匀磁场中发生不同角度偏转 2 光谱：28N-N2：谱线波长为2976.8埃
29N-N2：谱线波长为2982.9埃 30N-N2：谱线波长为2988.6埃
参考公式
af = Wp• Rp• ap/Nf• RN
式中： af：N素肥料的原子百分超 Wp：植物总重量（待测） ap：植物样品中原子百分超 Rp：植物样品中含N百分率
Nf：施纯N量 RN：N肥利用率
注意事项：
1.同位素交换反应：在一定条件下，标记 的铵盐可与大气发生反应：
15NH+4水溶液+14NH3→14NH+4水溶液+15NH3 15N丰度高时应注意。
核素 A（%） 质量数
14N 99.635
14
15N 0.365
15
注意：由于同位素之间的质量差异，因此 它们的物理、化学、生物化学等性质会有 所不同，进行实验时，需注意同位素效应。
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2. 海水
氢、氧同位素
自然界中碳、硫同位素丰度
碳、硫同位素
国际标准和参考标准
V-PDB和PDB (Vienna-Peedee Belemnite)
碳、硫同位素
V-CD和CDT (Vienna-Canyon Diablo Trroilite)
13C/12C = 0.0112372 (Craig, 1957)
32S/34S=22.6436 32S/33S=126.948 A（原子量）=32.0639
(Ding et al., 2001)
自然界中碳同位素的变化
碳、硫同位素
自然界中硫同位素的变化
碳、硫同位素
碳、硫同位素分布规律
碳、硫同位素
碳、硫在自然界中分布的共同点
碳、硫同位素
• 碳和硫的高价态化合物相对于低价态的普遍富集重同位素。
大气降水
全部来源
氢、氧同位素
大陆地表水 （如江河、湖、冰川、地 下水，以及一些沉积盆地 的卤水和地热水）
海洋表面的蒸发
1. 大气降水（雨水）：Meteoric water
氢、氧同位素
1. 大气降水（雨水）：Meteoric water
氢、氧同位素
4) 季节效应
冬季相对夏季，大气降水亏损重同位素。 主要是温度效应引起。夏季温度高，海水蒸发及云团形成 （凝聚）过程分流小，造成夏季比冬季相对富集重同位素。
氢、氧同位素平衡分馏
H2O体系：
δ冰 > δ水 > δ蒸气 （O或H的同位素）
CO2-CaCO3-H2O体系：
δ18OCO2 > δ 18OCaCO3 > δ 18OH2O αCO2-H2O = 1.0412 αCO2-CaCO3 = 1.01025
氢、氧同位素
自然界氧同位素分布组成
氢、氧同位素
自然界中H、O稳定同位素丰度
氢、氧同位素
氢、氧同位素
国际标准和参考标准 V-SMOW和SMOW (Vienna-Standard Mean Ocean Water)
标准平均海洋水，作为世界统一标准。 其同位素组成，在实验测定精度范围内，与大西洋、太平洋和 印度洋开放样区500-2000米深处平均海水样品测定值一致。
自然界氢同位素分布组成
氢、氧同位素
氢、氧同位素在自然界的分布特征
氢、氧同位素δO来自δD氢、氧同位素
水的氢、氧同位素
自然界中水主要分布在海洋，占到97.16%； 陆地水（冰川、湖泊、河流等）仅占2.83%，其中冰川水占2.09%； 大气圈和生物圈的水量都微乎其微。
水的氢、氧同位素 1. 大气降水（雨水）：Meteoric water
• 生物参与的同位素动力分馏会造成大的分馏作用。例如，BSR作用产生的硫 化氢、光合作用生成的有机体和发酵作用产生的甲烷都非常亏损重同位素。
• 海水具有基本恒定的硫酸盐和碳酸盐的同位素组成。
碳、硫同位素分布规律
• 海水比淡水（湖、河水）一般富13C的原因： 1） pH值控制： H2CO3 ↔ H+ + HCO3海水呈弱碱性，pH值约为8.5，HCO3-离 子占到~99%；而淡水呈弱酸性，pH在 5~7，H2CO3或H2CO3+ HCO3-为主。 2） 淡水中微生物降解排放的有机碳氧化。
碳、硫同位素
参考: 储雪蕾, 现代地球化学,中科学 地质地球物理研究所