地下水的硫和氯同位素组成特征与污染物

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利用稳定同位素技术解析土壤和地下水环境损害中的污染源

利用稳定同位素技术解析土壤和地下水环境损害中的污染源摘要：随着生态环境损害赔偿制度的不断推行以及环境损害鉴定的逐渐广泛化和规范化，土壤和地下水环境损害鉴定的需求日益增多。

污染源解析是土壤和地下水环境损害因果关系判定的重要环节，在土壤和地下水环境损害鉴定实践中，污染源解析的方法与技术并不成熟，为了更好地进行土壤和地下水环境损害鉴定以及更好地辅助生态环境损害赔偿制度的实行，污染源解析方法的研究非常必要。

本文详细介绍了如何利用稳定同位素技术解析土壤和地下水环境损害中的污染源，以期为从事土壤和地下水环境损害鉴定的技术人员提供参考。

关键词：污染源解析；稳定同位素；环境损害鉴定；土壤和地下水1、引言环境损害鉴定是指鉴定机构按照规定的程序和方法，综合运用科学技术和专业知识，评估污染环境或破坏生态行为所致环境损害的范围和程度，判定污染环境或破坏生态行为与环境损害间的因果关系，确定生态环境恢复至基线状态并补偿期间损害的恢复措施，量化环境损害数额的过程。

污染源解析是环境损害鉴定因果关系分析中的一个重要环节。

污染源解析通常包括两种，一种是定性地判断主要污染源，称为源识别（source identification），另一种是不仅判断出主要污染源，还要定量计算各污染源对污染的贡献比例，称为源解析（source apportionment）[1]。

环境损害鉴定中涉及的污染源解析侧重于源识别，目的是为识别出并验证造成生态环境损害（相较于环境基线而言）的污染源是什么，以更准确更有说服力地分析生态环境损害与污染环境行为之间的因果关系。

土壤和地下水环境损害是目前比较常见的环境损害类型，也是目前环境损害鉴定体系研究的重点。

土壤和地下水环境损害鉴定涉及的污染源解析通常是针对污染情况已知、潜在污染源已知的情形，主要工作是验证受体端与污染源具有同源性[2]。

在实践中，能够应用于污染源解析的方法有指纹图谱法、同位素技术、多元统计分析方法等，本文针对土壤和地下水环境损害鉴定实际情况，介绍了稳定同位素技术在污染源解析中的应用原理及其适用的情形，为从事土壤和地下水环境损害鉴定的技术人员提供参考。

盐湖硼、锂、锶、氯同位素地球化学研究进展

盐湖硼、锂、锶、氯同位素地球化学研究进展盐湖硼、锂、锶、氯同位素地球化学研究进展盐湖是一类独特的地质环境，以其丰富的地球化学元素和同位素组成而著名。

在盐湖研究中，硼、锂、锶和氯等元素同位素研究在现代地球科学中变得越来越重要。

本文将对盐湖硼、锂、锶和氯同位素地球化学研究的进展进行综述。

盐湖硼同位素地球化学研究的进展盐湖中硼同位素是独特的，同时还被广泛用于岩石圈和生物圈的研究。

硼同位素的成分和分布与年代、成因、大气环境和地质环境密切相关。

通过硼同位素研究，可以了解盐湖的成因、演化过程和地球系统的环境变化。

近年来，盐湖硼同位素的研究工作得到了很大的发展，主要有以下几个方面：1. 盐湖硼同位素地球化学的理论研究：针对盐湖硼同位素地球化学的特点，其物理化学性质和化学成分进行系统的探究和分析，为下一步研究提供了理论基础。

2. 盐湖硼同位素应用于环境和气候变化：硼同位素可以间接记录大气二氧化碳浓度、环境变化及过去气候变化的历史。

硼同位素在盐湖研究中的应用也在逐渐扩大，以探究地球系统的环境变化和气候变化过程。

3. 盐湖中硼同位素与盐生生物的研究：盐湖是一种充满活力和独特性的生态系统，硼同位素记录了盐湖中不同生物形态的进化和生态系统的形成及演化过程。

盐湖锂同位素地球化学研究的进展盐湖中的锂同位素是表征盐湖成因、演化和环境变化的重要指标。

锂同位素对环境变化、大气二氧化碳浓度和岩浆过程有很强的响应性，因此在盐湖研究中有着广泛的应用。

近年来，盐湖锂同位素的研究工作主要集中在以下几个方面：1. 盐湖锂同位素的分析方法：随着技术的发展，越来越多的研究者使用了新的分析方法，如热离子化质谱技术、电感耦合等离子体质谱技术等。

2. 盐湖锂同位素的地球化学特征和环境变化：研究表明，盐湖锂同位素组成和形成环境和历史、盐湖深度、微生物作用等因素都有关系。

因此，盐湖锂同位素在探究盐湖成因、演化和环境变化过程中具有重要意义。

盐湖锶同位素地球化学研究的进展盐湖中的锶同位素是记录盐湖成因、演化过程以及与其他构造单元的联系的重要指标。

地下水的物理性质及化学成分

“气味”的强弱与温度有关，
有机质腐植质
鉴别气味时，一般将水加热至 40℃，这时气味最为显著。低温时气味不易嗅别
五、地下水的味（味道）
水中含有化学成分 NaCl Na2SO4 MgCl2、MgSO4 铁较多咸味涩味苦味铁锈味
味道
CO2
水味清凉可口
• 水中含盐分（各种物质，矿化度） • 过低时水淡而无味， • 过多时水不适口。
• 二、地下水的化学性质
包括水的酸碱性、矿化度、硬度、侵蚀性等。 1.地下水的酸碱性:取决于水中H+ 浓度。 pH 值地下水分类 pH值
强酸性水弱酸性水中性水弱碱性水强碱性水＜5 5～7 =7 pH=7～9 ＞9
图2-1 水中CO2、HCO3—、CO32—与pH值的关系
从图中可以看出 pH值不同，水中碳酸量也不同。随pH值增高，水中HCO3- 含量增大，CO2含量减小。但当pH＞8 时，随pH值增高水中 HCO3- 含量减小，而CO2 含量却增高。
（三）地下水中的胶体成分
•
地下水中胶体成分虽然很多，但由于许多胶体不稳定，易生成次生矿物而沉淀（如Aｌ(OH)3胶体易生成水矾土、叶腊石沉淀），有的胶体溶解度很小（如SiO2），故一般胶体在地下水中含量很低。地下水中的胶体成分主要来源于有关矿床的风化分解。
• （四）地下水中的有机质及细菌成分
• 2）常温带指地温的年变化幅度＜0.1℃的地带。 • 一般年常温带的温度略高于当地年平均气温，在相当于海平面的地区约高0.8℃，在海拔200～500m的地区约高1～2℃。年常温带实质上是太阳辐射热与地球内热共同影响的热平均带。此带地下水的温度表现为周期性年变化的特点，地下水温度与当地年平均气温相近，水温变化幅度一般不超过1℃。 • 深度与地表温度的年变化幅度、岩石及土壤的物理性质、水文地质条件等因素有关。

扬泰靖地区地下水硫同位素组成特征及其意义

Location of groundwater samples in the YangzhouTaizhouJingjiang area
部地区，是长江各个时期多条古河道的发源地。岩性上更新统的粗砂砾石、中自上而下为全新统的中细砂、更新统的砂砾石和下更新统的中粗砂，各时期砂层之间无稳定的隔水层存在，组成相对较厚的含水层。在口岸以东地区，第四系地层内形成明显易分的 I、垂向上构成潜水、 Ⅱ 和 Ⅲ 承压含水组。潜多层结构，水含水层的岩性为全新统亚砂土、粉细砂及亚砂土与水平方向粉细砂互层。垂向上表现为上下细中间粗，上由西向东变细变厚渐具微承压特点，厚度 20 ～ 50m 。而承压含水层岩性颗粒及厚度变化与各个时期古河道的河床展布和基底地形密切相关，在古河床一带，岩性为粗砂砾石。 I 承压含水层中古河床中心位于瓜州 — 红桥 — 口岸一带； Ⅱ 承压含水层中古河床中心位于扬州 — 嘶马 — 黄桥一线； Ⅲ 承压含水层中古河道摆动变化比较大，整体自西向东岩性由粗变细，顶板埋深逐渐增加并呈 1 ～ 2 个层次出现。
37. 3‰ ，其唯一负值点（－ 0. 2‰ ）位于泰兴开发区，与相
34 邻第 I 承压水点的 δ S 值相近（－ 0. 5‰ ），佐证沿江古
度、离子色谱和酸碱滴定方法完成测试，主要采用超声雾化－电感耦合等离子体光谱仪、原子荧光光谱仪、紫外－可见分光光度计和离子色谱仪。硫酸盐的硫同位素值由中国地质科学院矿产资源研究所完成测试。硫同位素分析方法：硫酸盐矿物先经碳酸盐－氧化锌半熔法提纯为 BaSO 4 ，再用 V 2 O 5 氧化法制备 SO 2 样品，质谱仪（型号 MAT 251 EM ）测定，以 CDT 为标准，分析精度 ± 0. 2‰ 。

氯代挥发性有机物VOCs氯同位素及其在地下水污染中的应用研究进展_周爱国

第23卷第4期2008年4月地球科学进展ADVANCES I N EARTH SC I E NCEV o.l23N o.4A pr.,2008文章编号:1001-8166(2008)04-0342-08氯代挥发性有机物(VOCs)氯同位素测试技术及其在地下水污染中的应用研究进展*周爱国,李小倩,刘存富,周建伟,蔡鹤生,余婷婷(中国地质大学环境学院,湖北武汉430074)摘要:在有机氯污染的研究中,氯同位素(37C l)的应用能够在原子水平上识别污染源并研究污染机理,为更加有效地研究地下水的有机污染提供了有利的工具。

综述了8种氯代VOCs氯同位素的测试方法与技术,论述了氯代VOCs氯同位素在识别地下水污染源、监测有机污染物的降解过程、检验防治措施的修复效果、鉴别氯代VOCs的生产厂商、示踪氯代VOC s在土壤和水体中的迁移和混合过程等方面的应用,认为应尽快在国内研制先进的测试流程,开展有机氯同位素分馏机理的研究,加强应用C和C l同位素技术对氯代VOC s污染和检测修复效果的研究。

关键词:氯代挥发性有机物(VOC s);地下水污染;氯同位素;分析技术中图分类号:P595;P641.3文献标志码:A1引言卤代有机化合物(尤其是氯代烃类)广泛应用于不同行业的金属脱油(如仪器制造、曝光、电子、印刷等行业)、干洗、油漆工业、有机合成工业等领域中,从而成为大气、土壤、地表水和地下水中的重要污染物[1,2]。

自20世纪70年代初美国环境保护局首次在水中发现氯的衍生物以来,水中有机物污染及其对人体健康的影响已日益引起人们的关注。

由于氯代有机化合物的毒性和持久性,使其成为美国环境保护局指定的重点研究对象,并成为当今环境领域的热点研究课题。

自20世纪80年代初以来,发达国家的地下水污染研究重点已从无机污染转向有机污染。

20世纪90年代以来,我国开展了水中有机污染物的调查研究和地下水污染研究。

郭永海等[3]研究了河北平原地下水有机物污染及其与防污性能的关系;吴玉成等[4]对地下水中苯的污染进行了研究;王焰新等[5]对武汉地下水污染的敏感性作了分析;陈余道等[6]对山东淄博地下水苯污染进行了研究。

盐湖卤水资源的地球化学特征分析

盐湖卤水资源的地球化学特征分析盐湖卤水是指含有丰富盐类的湖水，是一种重要的天然矿产资源。

其地球化学特征主要包括元素组成、离子分布、同位素组成等方面。

下面将针对这些方面进行分析。

首先，盐湖卤水的元素组成主要包括钠、镁、钾、钙、氯、硫等元素。

其中，钠离子（Na+）是盐湖卤水中的主要离子组成部分，通常占据离子总量的主要比例。

镁离子（Mg2+）和钾离子（K+）也是较为丰富的元素，它们的含量通常相对较高。

钙离子（Ca2+）和硫离子（SO42-）的含量一般较低，但在一些盐湖卤水中也可能富集。

其次，盐湖卤水中的离子分布通常符合一定的规律。

在垂直方向上，随着深度的增加，盐湖卤水中的主要阳离子含量逐渐增加，如钠、镁、钾等离子的浓度逐渐增大。

反之，阴离子如氯离子的含量则随深度的增加而减少。

这是由于随着蒸发作用的进行，盐湖卤水中溶解的盐分浓度逐渐增大。

盐湖卤水的同位素组成也具有一定的地球化学特征。

其中，氢氧同位素（D/H、18O/16O）是研究盐湖卤水水文过程及水源的重要指标。

通过分析盐湖卤水中氢氧同位素的比值，可以判断盐湖卤水的来源，如大气降水、地下水等。

此外，碳同位素（13C/12C）也可用于盐湖卤水的研究，其比值可反映盐湖卤水中有机物的来源及成因。

通过地球化学特征分析，盐湖卤水的成因可以得到初步的解释。

大部分盐湖卤水形成是由于水文循环和蒸发作用导致的。

首先，地下水或大气降水在地表集聚形成湖泊。

随着区域气候的变化，湖水蒸发，盐分逐渐富集，形成盐湖卤水。

有些盐湖卤水的形成还与地质构造有关，如构造断陷区域中的盐湖卤水可能与地下构造构造演化及地下矿化作用有关。

盐湖卤水资源的地球化学特征对于资源开发、环境保护等具有重要的意义。

首先，地球化学特征分析可以帮助了解盐湖卤水的成因，为资源勘探提供理论依据。

其次，通过离子分布和元素组成的分析，可以评估盐湖卤水的矿化程度，判断其潜在经济价值。

此外，地球化学特征的分析还能为盐湖卤水的利用、环境保护等提供科学依据，使得资源利用与环境保护能够达到良好的平衡。

地下水污染同位素源解析技术指南(试行)编制说明

《地下水污染同位素源解析技术指南（试行）（征求意见稿）》编制说明2022年1月目录一、任务来源 (1)二、编制必要性 (1)三、国内外应用情况 (2)（一）国外相关技术规范应用情况 (2)（二）国内相关技术规范应用情况 (2)（三）国外经验对中国的借鉴意义 (3)（四）本指南与国外相关规范的对比 (3)四、编制过程 (4)五、主要技术要点说明 (4)（一）适用条件 (4)（二）工作内容和流程 (5)（三）调查范围确定 (5)（四）布点采样 (6)（五）污染源解析 (7)六、指南实施建议 (7)《地下水污染同位素源解析技术指南（试行）（征求意见稿）》编制说明一、任务来源为贯彻落实《地下水管理条例》《“十四五”土壤、地下水和农村生态环境保护规划》，推进我国地下水污染防治工作，发挥同位素源解析技术在地下水污染调查评估中的作用，加强同位素源解析技术应用的科学性和规范性，由生态环境部土壤生态环境司组织，生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心、生态环境部环境规划院、中国地质大学（武汉）、中国科学院地质与地球物理研究所、吉林大学联合起草编制了《地下水污染同位素源解析技术指南（试行）（征求意见稿）》（以下简称“指南”）。

二、编制必要性我国地下水污染形势严峻，防治基础薄弱，部分地区地下水污染来源和污染途径不清，难以有效实施相应的污染阻控和修复措施。

地下水污染具有复杂性、隐蔽性、难恢复性等特点。

地下水污染来源多样、污染特征和污染机理复杂，精确识别地下水污染来源是地下水污染防控的重点和难点。

污染物的同位素组成常保留其来源信息，可作为环境污染的“指纹”。

本指南在水文地球化学研究的基础上，结合同位素解析技术，提出地下水污染同位素源解析的可行性方法，将具体适用条件和技术实施形成规范的模式，为地下水资源保护和地下水污染防治提供理论依据和技术指导，并可供地表水体污染源解析参考。

三、国内外应用情况（一）国外相关技术规范应用情况1993年12月，国际原子能机构在会议上发起了利用同位素技术研究地下水污染的提议，并提出了协调研究项目（CRP）。

地下水化学成分的分类及其特征分析PPT课件

按主要阴离子分按主要 pH
按水中溶解主要气体成分分组
类
阳离子变动分组
氧化水组潜育硫化氢还甲烷强还变质或岩浆含氮热
A
水组 B 原水组 C 原水组 D 碳酸水组 E 水组 F
分亚类范围 Eh 变
（型）
动范围
矿化度
特殊组
分
Ⅰ SiO3 Ⅱ HCO3 Ⅲ HCO3 —SO4 Ⅳ SO4 Ⅴ SO4 —Cl Ⅵ HCO3 —SO4 —Cl Ⅶ HCO3—Cl Ⅷ Cl
作业
• 一水样成分如下(mg/L):（简分析结果）Cl为112.1、SO42-为96.0、HCO3-为244、 Ca2+为78.0、Mg2+为30.0、PH为7.3、T为 15℃、矿化度为560 mg/L。试根据苏卡列夫分类的顺序命名法对其进行命名。
1.2 苏林分类
根据水中主要阴、阳离子（Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、 Mg2+、Ca2+）彼此化学亲和力的强弱顺序而组成盐类的原则，划分出四种类型的水。
含还原环境气体（甲烷、硫化氢、二氧化碳，氮等）的水，主要是油田水，天然气矿床水；
含变质环境气体（主要是二氧化碳）的水，岩浆活动区的碳酸水（潜育环境或岩浆变质作用）。
3 水文地球化学分类的基本原则
前述水文地球化学分类：按地下水主要离子组分分类
按地下水主要气体成分分类
都有片面性，不能全面地反映地下水化学成分与水文地球化学环境的关系；化学成分分类与地下水成因类型和形成过程联系不够。
标型元素（离子、化合物）的迁移决定着表生过程的地球化学特点。
空气迁移的标型元素和标型化合物主要影响地下水的氧化还原条件；

苏锡常地区地下水同位素组成特征及其意义_姜月华

中国科学 D 辑:地球科学 2008年第38卷第4期: 493 ~ 500 493《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS苏锡常地区地下水同位素组成特征及其意义姜月华*, 贾军元, 许乃政, 王敬东, 康晓钧南京地质矿产研究所, 南京210016 * E-mail: njjyuehua@收稿日期: 2007-10-23; 接受日期: 2008-02-25中国地质调查局地质调查项目资助(编号: 200312300013, 1212010340106, 121201063400, 1212010634404)摘要通过对苏锡常地区地下水同位素(氘、氧、硫、氮、氚和碳-14)地球化学研究, 发现苏锡常深层承压水总体上未受到污染, 而浅层地下水则受到了不同程度污染; 认为常州地区和苏州无锡地区深层地下水(主采层)可能属于2个不同的含水层系统, 含水层系统互相不连通或连通不畅; 苏锡常地区由于长期过量超采深层地下水, 地下水侧向迳流显示出向开采中心流动的特征, 但是地下水流动仍是极其缓慢; 深层地下水总体处于半封闭-封闭状态, 深层地下水年龄在10~38 ka 不等, 其中, 沿苏锡常三城市一线(即开采中心区域)地下水年龄最老, 向两侧地下水年龄则逐渐变新.关键词苏锡常地下水氢氧同位素硫同位素氮同位素碳同位素应用环境同位素技术研究地下水水文学、水资源问题迄今已有50余年[1]. 由于与其他技术相比同位素技术有它不可比拟的优越性, 因此, 长期以来同位素技术在水文地质条件[2~7]、水源地勘查[8, 9]、水资源评价[10,11]、地下水管理[12]、地下水污染源[13~17]、沉积物沉积速率判别[18]和海平面变化信息[19]等的研究中应用十分广泛. 不过, 在应用同位素技术分析水文地质中相关问题时, 必须结合研究区的地质环境条件, 同时也要考虑各种同位素的应用限制条件, 如碳-14测年理论上最大仅能测至距今50 ka 等. 近年国际原子能机构在世界各地频繁地举办“同位素和地球化学技术在地下水污染研究中的应用”培训, 并与很多国家开展国际性合作研究项目, 预示着同位素技术的应用进入了一个新的发展阶段.苏锡常地区地处长江三角洲南缘, 包括苏州、无锡、常州三中心城市及其所辖11个市(县), 面积1.6×104 km 2. 该区自然地理条件优越, 属水网平原区,经济高度发达,城市化程度高. 近年来地表水资源受到比较严重污染, 太湖、运河等主要河湖水质日益恶化, 使地下水受到不同程度污染[20,21]. 本区地下水开发利用程度很高, 由于缺乏科学管理,导致该地区地下水长期超量开采,水位不断下降, 引发了地面沉降、地裂缝等一系列严重的环境地质问题和地质灾害[22~24], 已影响到当地人民生活与国民经济的可持续发展.20世纪80年代至今, 前人曾在工作区先后开展了水工环地质综合评价和地下水资源与地质灾害调查1),2)两轮重要工作, 积累了大量的资料, 但对地下水同位素研究工作却很少涉及. 本文试图通过对区域地下水环境同位素(氘、氧、硫、硝酸根中氮和氧)和放射性同位素(碳-14和氚)组成的研究, 探索苏锡常地区地下水补迳排条件、超采地下水引起的流场变化以及苏锡常地区地下水污染状况, 以便为苏锡常地区地下水资源合理开发利用、管理、地下水污染治1) 江苏, 浙江和上海地质矿产局. 长江三角洲地区水文地质工程地质综合评价报告, 19872) 南京地质矿产研究所, 江苏、上海和浙江地质调查研究院. 长江三角洲地区地下水资源与地质灾害调查评价, 2003姜月华等: 苏锡常地区地下水同位素组成特征及其意义494理提供基础资料和理论依据.1 取样和测试本次研究共采集放射性同位素碳-14(14C)27 组、氚(3H)88 组, 环境同位素氘(2H)、氧(18O)88 组, 硫(34S)56 组, 硝酸根中氮、氧同位素(15N-NO 3,18O-NO 3)25 组, 此外, 还采集了88 组水质全分析样. 样点分布详见图1.本次研究取样以地下水为主, 适量采集地表江、河、湖水和大气降水; 以区域地下水主采层(第2承压水)和潜水为主, 同时兼顾采集其他不同含水层的地下水. 各含水层地下水特征详见表1.放射性同位素氚分析方法依据国标GB 12375-90, 使用液闪仪(型号Quantulus-1220)测定, 在测量过程中同时进行标准源和本底测定并参与国际比对. 14C测定也使用液闪仪, 碳化物的制备是采用镁法, 计算出样品现代碳百分比PMC(%)后, 年龄经13C 矫正.14C 标准采用中国糖碳, 本底为实验室合成本底, 14C半衰期采用5568 a, 起始计年为1950年. 13C 分析方法: 100%磷酸法, 以PDB 为标准, 质谱仪(型号MAT 251 EM)测定, 分析精度±0.2‰. 氘同位素分析方法: 锌法, 以SMOW 为标准, 质谱仪(型号MAT 251 EM)测定, 分析精度±0.2‰; 氧同位素分析方法: 平衡法, 以SMOW 为标准, 质谱仪(型号MAT 251 EM)测定, 分析精度±0.2‰; 硫同位素分析方法: 硫酸盐矿物先经碳酸盐-氧化锌半熔法提纯为BaSO 4, 再用V 2O 5氧化法制备SO 2样品, 质谱仪(型号MAT 251 EM)测定, 以CDT 为标准, 分析精度±0.2‰. 在测定硝酸根中氮、氧同位素前, 分别先使用CaO 焊封管燃烧法制备氮气, 使用A g N O 3 + C (石墨)燃烧法制图1 苏锡常地区地下水同位素取样点分布图表1 苏锡常地区不同含水层地下水特征深度/m 厚度/m矿化度/g ·L −1单井涌水量/m 3·d −1潜水0.5~10 6~10 <1 或 >1 3~20 微承压含水层 15~18 5~30 <1 或 >120~100 第1承压含水层 38~50 30~50 <1100~1000第2承压含水层 94~123 30~55 0.6~0.9 1000~1500 第3承压含水层110~176 5~350.7~0.91000~2000中国科学 D 辑: 地球科学 2008年第38卷第4期495备CO 2, 然后质谱仪(型号MAT 251)测定15N 和18O,18O 以SMOW 为标准, 分析精度±1.0‰. 水质全分析样检测依据DZ/T 0064.51-1993, HJ/T 84-2001水和废水监测分析方法(国家环保局), 主要检测仪器为电感耦合等离子体光谱仪、紫外/可见分光光度计、原子吸收光谱仪和原子荧光光谱仪. 因此, 本次所有测试数据都是可靠的.2 结果和讨论2.1 地下水水化学特征方面(ⅰ) 深层承压含水层. 研究表明, 苏锡常地区深层承压水的水化学类型总体是以HCO 3-Na 型水为主(图2), SO 42−+Cl −≤20%, 45%≤Na ++K +≤84%. 其中, 第1承压含水层和部分第2承压含水层样品落在HCO 3-Ca-Mg 型水区域.深层承压地下水的化学成分典型代表了是以铝硅酸盐矿物溶解为主的形成过程. 由于凿井工艺的原因, 部分深层承压含水层样品落在浅层含水层样品分布范围内, 研究认为是由于受到了浅层地下水混合所致. 分布于研究区东部太仓和沙溪两个深层承压水井样品SO 42−+Cl −≥70%(Cl −含量分别为428和1370 mg/L), 地下水明显咸化, 主要原因是上部古封存的卤水(古海侵)下渗导致, 这可由两口井四周的深层承压水井以及更浅部的浅层含水层井Cl −含量均小于150 mg/L 、SO 42−含量均小于93 mg/L 得到佐证.(ⅱ) 浅部潜水和微承压含水层. 由图2可知, 浅部潜水和微承压含水层水化学类型主要为HCO 3-Ca, HCO 3-Mg 和HCO 3-Na 型水, 10%≤SO 42−+ Cl −δ50%, 20%δNa ++K +δ70%, 反映浅层地下水接受富含CO 2, O 2等气体的降水补给, 处于相对氧化环境. 浅层地下水化学成分典型代表了是降水或地表水补给的形成过程.2.2 地下水补迳排条件方面(ⅰ) 氘、氧同位素. 通过对苏锡常地区不同含水层中地下水氘、氧同位素研究表明: 常州地区和苏州无锡地区地下水氘、氧同位素组成既存在相同之处图2 苏锡常地区地下水派珀图姜月华等: 苏锡常地区地下水同位素组成特征及其意义496又存在明显的差异(图3). 常州地区的潜水、微承压水和承压水样品与苏州无锡地区潜水和微承压水样品的样点均落在大气降水线下方, 表明这些地下水均来自在大气降水或地表迳流补给, 补给之前均受到不同程度的蒸发, 符合瑞利蒸发模式. 而苏州无锡地区深层承压水和部分潜水、微承压水样品的水样点均落在大气降水线上或附近, 可能由于水岩相互作用, 使重同位素氧−18耗损所致.图3 苏锡常地区不同含水层氘、氧同位素关系图从氘、氧同位素关系图可看出, 区内地下水大致可分为四组, A 组主要为常州地区第2、第3深层承压含水层组, δ D: −64.3‰~−71.2‰, δ 18O: −8.3‰~−6.4‰; C 组为潜水和微承压含水层, 与大气降水(雪水)位于同一组, 其δ D: −55‰~−41‰, δ18O: −3.0‰~−5.0‰, 反映其为现代水; B 组包含常州地区和苏州无锡地区各含水层组的样品, δ D: −62‰~−42‰, δ18O: −6.5‰~ −5.0‰; D 组主要为苏州无锡地区深层承压含水层组以及部分潜水、微承压含水层组, δ D: −58‰ ~ −41‰,δ 18O: −8.4‰~−6.0‰. 图3中地表水(太湖水)点清楚地反映其受到强烈的蒸发作用.A 组和D 组地下水相对B 组和C 组在接受补给时的温度偏低, 也表明其形成时代较老; B 组属A 组和C 组的过渡区, 反映了区内各含水层组相对不连续或打井导致各承压含水层组的串通, 使各含水层之间水力联系比较密切, B 组受现代水混合比较明显.本次研究以及已有的研究1)均认为苏锡常地区地下水补给来源主要是大气降水和部分地表水, 人工开采和蒸发是其主要排泄方式. 苏锡常地区由于区域地势平坦, 加上水力梯度极小, 因此, 地下水特别是深层地下水径流十分缓慢, 总体上处于封闭-半封闭状态. 常州地区和苏州无锡地区深层地下水含水层(主采层)可能系两个不同的含水层系统, 两含水层系统互相不连通或连通不畅, 这也与当时古地理背景、放射性氚和碳同位素特征相吻合.(ⅱ) 氚、氧同位素. 氚同位素研究表明, 苏锡常地区潜水氚值范围在3.74~27.43 TU 之间; 微承压水氚值1.98~26.68 TU; 第1承压水氚值6.05~13.52 TU; 第2和第3承压水氚值0.04~23.27 TU. 潜水、微承压和第1承压含水层受降水和地表水混合程度较第2, 3承压含水层高. 从氚、氧同位素关系图(图4)可看出, 区内地下水大致也可分为3组, A 组水样(主要为苏州无锡地区深层地下水样品)氚小于3 TU,δ 18O 界于−6.2‰~−9.0‰, 表示地下水与远古的补给有关, 而与现代水含水系统无关; C 组氚值在19~28 TU 之间(这与本次测定的地表长江水氚值21.87 TU 和无锡段京杭大运河水氚值27.88 TU 很接近, 也与太湖水氚值12.96 TU 较接近), δ 18O 在−3.8‰~−6.0‰之间, 为现代水, 与50年代以来降水和地表水补给有关; B 组氚值在4~18 TU 之间, δ 18O 在−4.5‰~−8.5‰之间, 表明了B 组不同程度地受到了现代水混合影响.图4 苏锡常地区不同含水层氚、氧同位素关系图值得指出的是, 地下水中氚的浓度一般随含水层的埋藏深度增加而减少, 但是, 在苏州无锡地区潜水中氚的浓度均值为15 TU, 而微承压水中氚的浓度均值为24 TU, 出现了浅层地下水下部氚浓度高于上层的“反常”现象. 这表明微承压水接受补给的时间在核爆高峰期过后, 由于微承压含水层一直很少开采, 且相对于潜水封闭条件较好, 因此, 至今仍然维持了较高的氚含量, 而更浅部的潜水含水层由于几乎年1) 王瑞久, 吴士良. 苏锡常地区地下水资源利用与重大地质环境问题防治研究, 2004中国科学 D 辑: 地球科学 2008年第38卷第4期497年受到洪水的“浸泡”或“清洗”, 水循环则相对较快, 因此, 其氚浓度反而低于微承压水氚浓度, 这一结论与最近陆徐荣等[25]对苏锡常地区浅层地下水(采集了27个样品)所研究的结论一致.(ⅲ) 碳同位素. 本次工作对苏锡常地区地下水14C 同位素研究表明, 苏锡常地区深层含水层地下水年龄总体在10~38 ka 之间. 在地面沉降中心的常州地区深层地下水年龄为20~30 ka, 苏州无锡地区为30~38 ka. 由14C 年龄等值线(图5)可知, 越接近地下水开采中心(沿苏锡常三城市一线), 地下水年龄越老, 而越远离地下水开采中心, 地下水年龄越新. 由于沿苏锡常三城市一线地下水开采量最大, 也是地面沉降最严重的地区, 因此, 这种地下水年龄值的变化实际上反映了区域地下水流场的变化, 即地下水侧向迳流目前显示出向开采中心流动的特征, 但是这种流动是极其缓慢的.由苏锡常地区不同含水层14C 的相对浓度—现代碳百分含量(pmc)分布(图6, 7)可知, 现代碳百分含量在深层地下水中均较低, 特别是苏州无锡地区深层地下水样品现代碳百分含量除了2个样品在16%左右, 其他均在0.8%~4%之间, 反映了含水层基本处于封闭-半封闭状态而没有现代水混合, 这也与苏州无锡地区深层地下水多数样品氚值小于3 TU 没有混合现代水结论相一致. 现代碳百分含量在浅层地下水中则明显偏高, 如常州地区 3 组微承压水样品现代碳百分含量为105%左右, 1组第1承压地下水样品现代碳百分含量为60%, 反映了浅层地下水不同程度受现代水混合.2.3 地下水污染状况方面苏锡常地区由于经济的快速发展,使地表水水质变得越来越差, 从而导致地下水不同程度地受到污染. 鉴于硫和氮同位素能够反映地下水污染状况, 故本次研究选择在常州地区开展地下水氮同位素研究, 在苏州无锡地区开展硫同位素研究.(ⅰ) 硫同位素. 通过对苏州无锡地区58 组不同含水层组样品的硫同位素研究, 发现浅层地下水和深层地下水δ 34S 值差异十分显著. 深层承压含水层样品中δ 34S 值含量最高, 范围在50‰~75‰之间; 潜水和地表水δ 34S 值含量最低, 范围在5‰~19‰之间; 微承压和第1承压含水层介于中间, 范围在20‰~45‰之间. 从地表水和潜水→第1承压水和微承压含水→第2承压水明显反映了δ 34S 值呈现逐渐升高的趋势(图8). 从图中可以看出, 地下水中δ 34S图5 苏锡常地区深层地下水(第2承压含水层)14C 年龄等值线图姜月华等: 苏锡常地区地下水同位素组成特征及其意义498图6 常州地区不同含水层14C 现代碳百分含量图7 苏州无锡地区第2承压含水层地下水14C 现代碳百分含量图8 苏锡常地区不同含水层地下水硫同位素和硫酸根含量关系图值与SO 42−含量呈明显的反比关系, 即浅层地下水及地表水中SO 42−含量越高, δ 34S 值越低, 深层承压水中SO 42−含量越低, δ 34S 值越高(本次研究中因深层承压水中SO 42−含量过低而未检测到的样品数有10 个).众所周知, δ 34S +20‰为现代海洋表面蒸发水汽值, 降水和地下水如接近δ 34S+20‰, 就被认为未受到近代大气污染. 因此, 硫同位素研究结果表明, 苏州无锡地区深层承压水及部分微承压水未受到污染(δ 34S 值绝大多数均小于+20‰); 而潜水和地表水大多数δ 34S 值含量低SO 42−含量高, 表明了潜水和地表水明显受到污染. 污染主要系酸雨影响, 与当地工业燃煤有关.(ⅱ) 氮同位素. 20世纪70年代发展起来的氮同位素技术, 提供了源识别的直接手段. 这种技术应用原理是基于3种主要污染源具有各自的氮同位素特征:化肥−4‰~+4‰, 矿化的土壤有机氮+4‰~+8‰, 粪便或污水+8‰~+20‰[16]. 目前国内外能够单独用15N 或18O 研究地下水氮污染的学者相对较多, 但是能够同时测定NO 3−中的15N 和18O 同位素并开展相应的研究者却并不多见[15].本次研究对常州地区25个地下水样品均同时测定了NO 3−中的15N 和18O 同位素, 研究结果表明:(1) 常州地区浅层地下水(包括潜水、微承压水)中10 组样品除了一组样未检出δ 15N 外, 其余全部检出, 检出率占90%; 而中、深层地下水(包括第1~3承压含水层组)15 组样品仅6组样检出δ 15N, 检出率占40%. 这表明浅层地下水中NO 3−含量比深层地下水中的NO 3−含量高, 浅层地下水易于被阴离子交换树脂吸附更多的NO 3−含量, 所以导致浅层地下水δ 15N 检出率远远大于深层地下水. 事实上这与地下水样品中的NO 3−含量实际测试结果相吻合, 10 组浅层地下水NO 3−平均含量为38.32 mg ·L −1, 而15 组深层地下水NO 3−平均含量为0.52 mg ·L −1, 其中近一半含量小于0.04 mg ·L −1, 反映了浅层地下水中明显受到NO 3−的污染, 而深层地下水则几乎未受到污染.(2) 常州地区潜水δ 15N 平均值(18.27)＞微承压水δ 15N 平均值(12.13)＞第1承压水δ 15N 平均值(2.16)＞第2承压水δ 15N 平均值(5.58)＞第3承压水δ 15N 平均值(4.95). 硝酸根中的氮同位素与硝酸根离子之间呈现出明显的正相关关系(图9). 氮同位素丰度值低, 硝酸根离子也低, 反之, 氮同位素丰度值高, 硝酸根离子也高. 低丰度值的氮同位素和硝酸根离子对应深层地下水, 而高丰度值的氮同位素和硝酸根离子对应浅层地下水. 常州地区硝酸根中的氧同位素与硝酸根离子之间呈现出显著的负相关关系, 氧同位素丰度值越低, 硝酸根离子越高. 低丰度值的氧同位素和高值的硝酸根离子对应浅层地下水, 而高丰度值的氧同位素和低值的硝酸根离子对应深层地下水.(3) 由于将NO 3−中氮、氧同位素配合在一起使用比单独使用其中一种NO 3−中氮或氧同位素可得到更中国科学 D 辑: 地球科学 2008年第38卷第4期499图9 不同含水层δ 15N-NO 3与NO 3−平均值相关图可靠的污染源识别[16,17,26~30]. 因此, 我们把所获得的数据投于NO 3−中氮、氧同位素关系图1)上, 从中可以发现(图10), 所有样点可分成两组, 一组落在厩肥和污水分布区, 主要为潜水和微承压含水层组样点, δ 15N 为10.026‰~32.834‰, δ 18O 12.502‰~20.757‰, 反映了多数潜水和微承压水受到了厩肥和污水污染, 这与实际测试成果NO 3−污染超标结论相一致; 而另一组落在NO 3−来源于化肥和大气降水的复合分布区, 这其中主要以中深层承压含水层样(第1~3承压水)为主, δ 15N 为2.163‰~6.208‰, δ 18O 17.051‰~23.201‰,潜水和微承压含水层样在该区也可出现, δ 15N 为4.818‰~5.160‰, δ 18O 17.034‰~18.818‰. 由于常州地区中深层承压水埋藏深, 且上部有多层粘土隔水层, 因此, 中深层承压含水层样(第1~3承压水)中NO 3−应主要来源于早期形成时的大气降水, 而潜水和微承压含水层样中NO 3-则既可能来源于化肥, 也可能来源于现代或古代大气降水.3 结论(1) 苏锡常地区深层承压水的水化学类型总体是以HCO 3-Na 型水为主, 化学成分代表了是以铝硅酸盐矿物溶解为主的形成过程; 浅层水水化学类型主要为HCO 3-Ca, HCO 3-Mg 和HCO 3-Na 型水, 代表了是降水或地表水补给经受了近代污染为主的形成过程.(2)通过对苏锡常地区地下水同位素(氘、氧、硫、氮、氚和碳-14)地球化学研究, 发现苏锡常深层承压水总体上未受到污染, 而浅层地下水则受到了不同程度污染.图10 常州地区不同含水层氮、氧同位素关系图(据Herczeg 1)修改)1) Herczeg A L. Isotope tracers of groundwater pollution(Training Course information). 2003姜月华等: 苏锡常地区地下水同位素组成特征及其意义500 (3) 认为常州地区和苏州无锡地区深层地下水(主采层)可能属于两个不同的含水层系统, 含水层系统互相不连通或连通不畅.(4) 苏锡常地区由于长期过量超采深层地下水, 地下水侧向迳流显示出向开采中心流动的特征, 但是地下水流动仍是极其缓慢.(5) 深层地下水总体处于半封闭-封闭状态, 深层地下水年龄在10~38 ka不等, 其中, 沿苏锡常三城市一线(即开采中心区域)地下水年龄最老, 向两侧地下水年龄则逐渐变新.致谢在写作过程中曾与中国地质环境监测研究院哈承佑和王瑞久研究员进行过讨论, 获益非浅, 两名匿名评审人对本文提出的宝贵意见, 特此一并致谢.参考文献1 宋献方, 于静洁. 国际环境同位素水文学会议纪要及我国的研究对策. 水文地质工程地质, 2004, (1): 114—1152 满开言. 用环境同位素氧18、氘、氚探讨地下水运动规律. 北方交通大学学报, 1994, 18(1): 50—553 萧丰, 王志明, 李森. 同位素技术在某核废处置场区水文地质条件研究中的应用. 铀矿地质, 1995, 11(4): 244—2534 陈宗宇, 张光辉, 聂振龙, 等. 中国北方第四系地下水同位素分层及其指示意义. 地球科学—中国地质大学学报, 2002,27(1): 97—1045 李文鹏, 郝爱兵, 郑跃军, 等. 塔里木盆地区域地下水环境同位素特征及其意义. 地学前缘, 2006, 13(1): 191—1986 王瑞久. 太原西山的同位素水文地质. 地质学报, 1985, (4): 345—3547 刘存富, 王佩仪, 周炼. 河北平原地下水氢、氧、碳、氯同位素组成的环境意义. 地学前缘, 1997, 4(1-2): 267—2748 魏玉梅, 李巨芬, 孙建平. 环境同位素在某市水源地勘探中的应用. 勘察科学技术, 2001, (1): 38—449 庄稼. 环境同位素方法在判定矿井水源中的应用. 中国煤田地质, 1997, 9(2): 47—4810 高志发. 环境同位素法在西北地区地下水资源评价中的应用. 甘肃地质学报, 1995, 4(1): 62—7211 吴剑锋, 朱学愚, 费光灿. 口泉沟南水源地环境同位素研究和水资源评价. 煤田地质与勘探, 1997, 25(3): 35—3912 文冬光. 用环境同位素论区域地下水资源属性. 地球科学—中国地质大学学报, 2002, 27(2): 141—14713 朱莉娜, 王瑞久, 柯昌麟. 用环境同位素研究灰场灰水对周围地下水的影响. 环境科学研究, 2002, 15(4): 31—5314 张翠云, 钟佐焱, 沈照理. 地下水硝酸盐中氧同位素研究进展. 地学前缘, 2003, 10(2): 287—29015 周爱国, 陈银琢, 蔡鹤生, 等. 水环境硝酸盐氮污染研究新方法—15N和18O相关法. 地球科学—中国地质大学学报,2003, 28(2): 219—22416 Heaton T H E. 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ApplGeochem, 1995, 10: 391—40527 Rademach J J, Young T B, Kanarek M S. Gastric cancer mortallity and nitrate levels in Wisconsinn drinking water. Arch EnvironHealth, 1992, 47: 292—29428 Aravena R, Evans M L, Cherry J. Stable isotopes of oxygen and nitrogen in source indentification of nitrate from septic systems.Ground Water, 1993, 31: 180—18629 Kendal L C, Silvas R, Chang C C Y, et al. Use of the δ 18O and δ 15N of nitrate to determine sources of nitrate in nearly spring runoffin forested catchments. Isot Water Resour Manag, 1996, 1: 167—17630 Bohlke J K, Erikseng E, Reves Z K. Stable isotope evidence for an atmospheric origin of desert nitrated posits in northern Chile andsouthern Califonia, USA. Chem Geol, 1997, 136: 135—154。

成矿流体活动的地球化学示踪研究综述_倪师军

第14卷第4期1999年8月地球科学进展ADVANCE IN EART H SCIENCESVo l.14　No.4Aug.,1999成矿流体活动的地球化学示踪研究综述倪师军,滕彦国,张成江,吴香尧(成都理工学院,四川　成都　610059)摘　要:成矿流体活动的地球化学示踪是近年来流体地球化学研究的一个新趋势。

通过流体来源示踪、运移示踪和定位示踪可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动历史、演化历程具有积极意义。

对成矿流体活动的地球化学示踪方法进行了一定的总结,对人们常用的地球化学示踪方法——同位素地球化学示踪、元素地球化学示踪、包裹体地球化学示踪及气体地球化学示踪的研究现状进行了综述。

关　键　词:成矿流体;流体地球化学;地球化学示踪中图分类号:P595　文献标识码:A　文章编号:1001-8166(1999)04-0346-07 地球化学示踪研究是查明元素、矿物等在地质地球化学作用过程中的来源、演化及其最终发展状态,是揭示地球化学作用机理和过程的重要途径和有效手段。

成矿流体地球化学是当前国际地学界研究的前沿和热点之一,成矿流体活动的地球化学示踪研究已成为一个新的趋势,通过流体来源示踪、运移示踪和定位可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动的历史、演化历程具有积极意义。

1　同位素地球化学示踪由于同一元素不同同位素的原子质量不同,其热力学性质有微小的差异。

正是这种差异导致同位素组成在物理、化学作用过程中发生变化,引起同位素分馏,包括热力学平衡分馏和动力学分馏2种类型〔1〕。

经过长期的分异、分馏、衰变演化,地球不同层圈、不同地质单元具有明显不同的同位素组成特征。

因此可以根据同位素具有基本相同的化学性质示踪成岩、成矿物质的来源、推断源区的地球化学特征。

另外还可以根据同位素分馏规律和矿物的同位素组成,示踪矿物形成时的物化条件和演化过程〔1〕。

用稳定同位素数据来定量地说明成矿介质水和其他物质的来源,开始于60年代初期〔2〕,作为独特的示踪剂和形成条件的指标,稳定同位素组成已广泛地应用于陨石、月岩、地球火成岩、沉积岩、变质岩、大气、生物、海洋、河流、湖泊、地下水、地热水及各种矿床的研究,成为解决许多重大地质地球化学问题的强大武器〔3〕。

水体中的含硫化合物

水体中的含硫化合物全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：水体中含有硫化合物，是由于地下水中的硫化氢、硫酸盐等物质溶解导致的。

这些含硫化合物是地球上常见的无机化合物，对水质和水生生物造成了不良影响。

本文将会探讨水体中含硫化合物的来源、对水质的影响以及处理方法等方面。

水体中的含硫化合物主要来源于地下水中的硫酸盐和硫化氢。

硫酸盐是由硫酸和盐类等物质组成的盐类，其中含有一定量的硫元素。

而硫化氢是一种无色有刺激性气体，通常呈现为硫化氢的离子形式存在在水中。

这些含硫化合物通常通过地下水层的流动，溶解到水体中，造成了水体中的硫化物质浓度升高。

水体中含有过高浓度的硫化物质会对水质造成不良影响。

硫化物质会使水体呈现出一种刺鼻的恶臭味道，对人体健康和生活环境造成不良影响。

硫化物质还会影响水体中的溶解氧含量，导致水体缺氧，对水生生物的生长和繁殖造成危害。

硫化物质还会与其他有机物质产生化学反应，形成二次污染物，影响水体的整体水质。

针对水体中含硫化合物的问题，可以采取一些有效的处理方法。

可以通过生物法，即利用特定的微生物对硫化物质进行降解。

这种方法不仅能够有效地去除水体中的硫化物质，还能够提高水体中的溶解氧含量，改善水质状况。

可以采用物理法，如通过氧化还原反应或化学沉淀法等手段去除水体中的含硫化合物。

这种方法相对简便，但效果可能不如生物法明显。

水体中含硫化合物是一种常见的水质污染物，对水体和水生生物造成了不良影响。

为了保护水资源和维护生态平衡，我们应当采取有效的措施，去除水体中的含硫化合物，提高水质标准。

也需要加强对水质监测和管理，及时发现并解决水体中的含硫化物质污染问题，保护水资源的可持续利用。

【本文共计XX字】。

第二篇示例：水体是地球上最重要的资源之一，无论对于生物还是人类生活，都有着不可或缺的重要性。

在我们环境中还存在着一些不利于水质的因素，其中包括含有硫化合物的污染物。

硫化合物是一类含有硫元素的化合物，可能对水体产生不利影响。

贵阳地表水―地下水的硫和氯同位素组成特征及其污染物示踪意义

验室和中国地质科学院内完成。
样品的氯同位素组成测定在日本富山大学理学
部稳定同位素实验室完成。分析方法见文献［20，
21］，其原理主要根据 CH 3 Cl 和 CH 3 I 蒸汽压的不同，分别利用冷阱中特定有机物和混合物（DI A）的
相关特性进行二次分离纯化。实验所用氯同位素标
染物来源提供了有效研究手段。贵阳市地下水中的
Cl－和
SO
2－
4
至少有
4
种来源，人为活动通过城
市排污和大气输入向地下水系统大量输入了硫酸盐和氯离子。
关键词：喀斯特；地表水—地下水；氯同位素；硫同位素；污染
中图分类号：P592；X142 文献标识码：A
1 引言
贵州省位于西南喀斯特中心，境内碳酸盐岩的
152
地球科学进展第 23 卷
矿床形成过程中的成矿流体作用、氯代有机溶剂的分馏机理、人工合成与自然降解的有机物示踪等方面的研究［12 。～19］氯的物理化学特性使其不会因元素迁移及形态转变而改变同位素组成。但37 Cl 和 35Cl间较大的相对质量差可能导致氯在蒸发结晶、离子扩散、渗透和对流混合等水体迁移过程中发生分馏。对于喀斯特特殊的水文地质结构而言，岩溶通道和贫瘠的土壤层使得氯离子在含水层介质中因扩散和渗透产生的同位素分馏不会很大。因此，地表水和地下水的氯同位素组成变化主要反映的是氯的不同来源。
本区地下水和地表水的硫酸盐、硝酸盐和氯离子的

4-地下水污染中同位素的应用

质时，反硝化作用表示为：
反硝化作用一般通过反硝化细菌来进行，当不存在有
-的同位素成分
图a 各种来源NO
3
图b 加拿大Cambridge地区一个化粪池下部地下水中的δ15N分布状态
加拿大Cambridge地区一个化粪池下部地下水中的δ15N分布状态
图c Fuhrberger Feld含水层系统的地球化学演化
图d Fuhrberger Feld含水层中的反硝化作用图e 以色列滨海含水层及美国El Paso地区未受污染地下水及污水的硼浓度～δ11B关系图
图f 不同生产厂商含氯有机溶剂的同位素组成
甲烷的δ2H值也有助于不同类型甲烷的区分，图g绘制出了不同类型甲烷δ13C和δ2H值的变化范围，图中生物起源甲烷依据形成途径的不同处在两个不同的区域中，醋酸盐发酵途径在浅层环境如垃圾填埋场和湿地中更常见，而CO 2的还原则在深层淡水及海相环境中更常见。

未处在图中所示区域的水样可用不同来源气体的混合或其他机制来解释。

例如，生物起源甲烷的氧化可导致残留甲烷中13C的富集，这是由于在甲烷氧化过程中12C会被优先氧化。

因此，发生了部分氧化作用的生物起源甲烷在图5中可能会处在热力起源甲烷的区域中。

图g 不同成因甲烷的
δ13C CH 4～δ2H CH 4关系图
m深度以下的承压水，由图可见，承压水的3H和14C含量显著
未污染地下水及淋滤液放射性同位素成分的比较。

含氯有机污染物中氯同位素测定方法及应用进展_郑华

收稿日期:2010-03-01;改回日期:2010-05-11基金项目:国家自然科学基金(40973014)和贵州省科学技术基金(黔科合J 字[2008]2220号)联合资助第一作者简介:郑华(1985-),男,硕士研究生,研究方向同位素地球化学。

E -mail:zhn212@ 1*通讯作者:E -mail:liangchongs han @ 1含氯有机污染物中氯同位素测定方法及应用进展郑华1,2,梁重山1*,刘丛强1,赵志琦1(1.中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳550002;2.中国科学院研究生院,北京100049)摘要:本文综述了四种稳定氯同位素的测定方法。

重点比较了当前使用最为广泛的两种测定方法,基于CH 3Cl +离子的正电离气体质谱法(P EI M S)和基于Cs 2Cl +离子的正热电离质谱法(PT IM S)。

论述了稳定氯同位素体系(37Cl/35Cl)在含氯有机污染物来源、迁移及转换过程中的应用研究。

关键词:含氯有机污染物;氯同位素;测定方法;分馏机理中图分类号:P599 文献标识码:A 文章编号:1672-9250(2010)03-0387-06根据自然界不同储库间元素同位素比值差异,环境科学家已成功将碳、氮、硫、硼、硒、铅等同位素体系用来示踪污染物的来源、迁移及其变化过程[1-4]。

氯元素有两个稳定同位素(35Cl 和37Cl ),各自的天然丰度分别为75.77%和24.23%,相对质量差为5.7%[5]。

近年来,随着稳定氯同位素分离和测试方法的不断改进,使其在盐分蒸发、地下水演化、海水入侵、成矿作用以及人造有机物示踪等相关方面得到广泛应用[6-8]。

氯代有机化合物广泛应用于农业(农药、除草剂)、工业(金属脱油、油漆和有机合成等行业)等领域中。

该类物质具有环境持久、生物累积以及/三致效应0等特性[9,10],是环境监测的重点污染物。

本文首先对氯同位素分析方法进行简要概述,在此基础上将对氯同位素在有机污染物来源示踪等方面的研究进展进行综述,并指出目前的薄弱环节。

第3章地下水化学成分的形成与特征 (2)

• Cr、Zn、Cu、Cd形成难溶化合物，阻碍其随地下水迁移，并减小了对农作物的危害
二、植物-土壤影响阶段
• 经过植物-土壤的地下水的特征
– 含有数量可观的碳酸 – 未被氧化的有机化合物的进一步分解将使水中碳酸进一步提高 – 相对于碳酸盐矿物与原生铝硅酸盐矿物，远未达到饱和状态，
即具有强溶解能力；
碳酸盐岩地区地下水化学成分的形成和特征
• 碳酸盐岩约占地表沉积岩分布面积的20%
– 我国碳酸盐岩分布面积占整个国土面积的1/3，以西南地区与华北地区最为发育。
• 主要分布于Z、Є、O、D、
C、P、T及部分J、K和N
的海相地层中。
碳酸盐岩地区地下水组分形成的影响因素
• 地下水化学成分的形成与方解石和白云石的溶解-沉淀过程密切相关:
第三章地下水化学成分的形成与特征
主讲: 周亚红
地下水基本成因类型
• 按照地下水的形成起源可分为：
• 溶滤-渗入水 • 沉积-埋藏水
– 同期沉积水 – 非同期沉积水 – 含有一定比例的其他成因水
• 内生水
挤压阶段：淤泥、粘土中的沉
积水受挤压进入含水层
地下水基本成因类型
• 溶滤-渗入水 – 溶滤-渗入水为大气起源，溶滤作用对地下水化学成分的形成起重要作用。沉积-埋藏水 – 也称为封存水，埋藏于地质构造比较封闭的地下环境中，其成分可在一定程度上反映形成沉积物时盆地的特点。 – 在沉积-埋藏水的形成过程中，一般经历以下的演化阶段，下面以海相地层为例说明。 – 以上演化过程在不同的地质历史时期可能会循环往复许多次。由此可见，沉积埋藏水的形成过程及其水化学成分是非常复杂的。
• 受岩溶地下水系统开、闭性的影响 • 受水与矿物的相遇顺序影响 • 受其他矿物的影响 • 受地下水中其他组分的影响 • 受地下水流动过程中环境温度的影响