南昌市雨水和湖水硫同位素特征的研究

为探讨南昌市酸雨的硫源,研究了2006年南昌市区雨水、湖水的pH值、硫酸根离子浓度和硫同位素组成,并对市区用煤的δ34S值进行了测定。结果表明,雨水硫同位素组成的变化范围在-3.5‰~5.5‰之间,且具有夏季轻,冬、春季重的特点。湖泊水、赣江水的δ34S值变化范围在4.3‰~10.3‰之间。2006年南昌市酸雨污染较严重,冬春季时雨水的酸度较大。雨水中硫的来源是由生物成因硫、人为成因硫和海源硫综合贡献的,夏季生物硫贡献比重大,冬春季人为硫是主要贡献者,海源硫贡献可能很小。     

硫氧同位素示踪南京北郊大气PM2.5中硫酸盐来源

采用EA-IRMS联用技术对2014年1月南京北郊大气细粒子(PM2.5)中硫酸盐的硫和氧同位素组成进行了分析,结合大气颗粒物化学组成,追溯南京北郊大气PM2.5中硫酸盐的来源,并评估了各污染源的贡献率.结果表明,2014年1月南京北郊硫酸盐气溶胶的硫同位素组成(δ34S)范围为2.7‰~6.4‰,平均值为5.0‰±0.9‰(n=16);氧同位素组成(δ18O)值范围为10.6‰~16.1‰,平均值为12.5‰±1.37‰(n=16).通过气溶胶与可能污染源的δ34S值对比和后向轨迹分析,得出结论:研究区域大气中硫同位素组成主要受当地燃煤中硫的影响,其次是远距离传输硫.此外,有低δ34S值硫源存在,但贡献比较小,可能来自生物成因硫.绝对主因子分析结果显示:人为成因硫和远距离传输硫贡献率分别为46.74%和31.54%.     

厦门海域大气颗粒态硫酸盐的分布特征及其入海通量

厦门海域大气中颗粒态硫酸盐的浓度存在着季节性的变化规律，其浓度大小为：冬季大于春季大于秋季大于夏季。颗粒态硫酸盐的平均浓度估算为９．３７μｇ／ｍ＾３，其中海盐源和大海盐源硫酸盐分别为０．８９和８．４８μｇ／ｍ＾３，硫酸盐在不同粒径颗粒物听分布呈双型：粗颗粒硫酸盐来源于海盐，而细颗粒硫酸盐则非来自海盐。利用所采集的大气干，湿沉降的试样，测定了颗粒态硫酸盐的分布变化特征，并估算了大气输入厦门海域的颗粒     

运用硫同位素、氮氧同位素示踪里湖地下河硫酸盐、硝酸盐来源

为揭示里湖地下水水质的时空变化规律,结合硫同位素及氮氧同位素分析水质变化原因,为开发和保护岩溶水资源提供科学依据.于2010年1月至12月,2014年5月、10月对里湖地下河进行监测,分析其常规水化学组成及δ34S-SO2-4、δ15NNO-3、δ18O-NO-3特征.结果表明:1地下河水化学类型为HCO3-Ca型,受到大气降水、人类活动等影响,各离子表现出明显的时空变化规律;2自污水处理厂运营以来,地下河中硫酸盐浓度略有降低,但仍然偏高,与2010年相比,硝酸盐污染加剧.受人类活动影响上游拉易洞、南丹河,中游凉风洞、甘田坝等地硫酸盐、硝酸盐浓度较高,下游小龙洞处浓度较低;3地下河δ34S-SO2-4值在-4.12‰~-0.93‰之间,通过与潜在硫源的δ34S比对,推断由工业和居民生活燃煤产生的大量硫氧化物引起雨水酸化,以酸雨的形式向当地地下水输入大量SO2-4;4δ15N-NO-3值在0.26‰~11.58‰之间,平均为7.61‰,δ18O-NO-3在-2.33‰~21.76‰之间,平均为9.38‰,结合硝酸盐氮氧同位素组成分析,认为土壤氮、人畜粪便和污水是研究区硝酸盐的主要贡献者,也是地下水中硝酸盐污染加剧的主要原因.     

硫同位素分馏中的生物作用及其环境效应

自然界中硫同位素组成变化范围较大(-65‰~+120‰)。许多环境过程可以引起硫同位素分馏,表生环境下微生物还原硫酸盐是最重要的硫同位素分馏过程。在≤50℃条件下,厌氧细菌使硫酸盐SO42-还原成H2S,后者与金属离子结合形成硫化物或直接从体系中逸出,这种硫循环过程是造成地球各层圈中硫的轻、重同位素变异的最主要原因。但生物成因的硫同位素分馏过程复杂,受诸多因素的限制。本文综述了由生物作用导致的硫同素分馏的发生机理和影响因素,以及生物硫循环所导致的环境效应。     

基于硫氧同位素研究南京北郊夏季大气中硫酸盐来源及氧化途径

采用EA-IRMS联用技术对2014年夏季南京北郊大气PM_(2.5)中硫酸盐的硫和氧同位素组成进行了分析,计算了SO_2氧化为硫酸盐的异相和均相氧化过程的贡献率以及一次、二次硫酸盐的比例.结果表明,2014年夏季南京北郊大气中硫酸盐气溶胶的硫同位素组成(δ~(34)S)范围为1.7‰~4.8‰,平均值为3.2‰±1.0‰(n=15);氧同位素组成(δ~(18)O)值范围为7.5‰~12.9‰,平均值为9.3‰±1.7‰(n=15).通过比较气溶胶硫酸盐及可能污染源的δ~(34)S,该研究区域夏季大气中的硫源主要来自当地燃煤与尾气排放.大气气溶胶中的硫酸盐主要为二次硫酸盐,且SO_2的氧化途径以均相氧化为主,比例为59.3%.夏季大气中SO_2的异相氧化以过量O_2下的Fe~(3+)催化氧化为主,均相氧化的主要机制包括O_3氧化反应及NO_2氧化反应.     

江西省表层土壤和苔藓硫含量及硫同位素组成对比研究

为探讨土壤受大气硫源的影响,采集了江西省北部地区的表层森林土壤样品,分别测定了土壤不同形态硫(总硫、水溶态硫、吸附态硫和有机硫)的含量以及同位素组成.并随机采集土壤样品附近的石生苔藓样品,测定其硫含量和同位素组成,再与土壤样品进行比较.江西省苔藓组织硫含量平均为0.34%±0.20%,同位素组成除丰城外(-3.31‰),均偏正,平均为5.64‰±2.23‰.土壤总硫平均含量在189.0~793.5 mg·kg-1之间,有机硫是土壤硫的主要形态,水溶态硫含量最少.土壤总硫同位素值在4.45‰~10.28‰之间变化.各形态硫同位素值均偏正,有机硫同位素值最大,水溶态硫与吸附态硫的同位素值接近.土壤总硫含量明显低于苔藓硫含量,且与苔藓硫含量无明显相关.除有机硫外(R=0.50,P>0.05),土壤总硫、水溶态硫、吸附态硫均与苔藓硫同位素值有着较为显著的线性关系(R均在0.7以上,P<0.01),即随着苔藓硫同位素值的增大而增大,说明土壤总硫、SO2-4受大气硫源的直接影响较大,而有机硫受大气硫的直接影响较小.     

三峡库首秭归地区大气降水硫同位素组成及示踪研究

2009年6月～2010年7月对三峡库首秭归地区大气降水SO24-含量和硫同位素组成特征进行了连续1 a的研究.结果表明,秭归地区降水SO24-浓度在31.4～668.1μmol.L-1之间,加权平均浓度为161.9μmol.L-1;降水SO24-硫同位素值δ34S在-2.14‰～6.07‰之间,平均值为2.06‰±1.97‰.SO24-含量季节变化特征明显,夏秋季节低,冬春季节高;而δ34S值则冬季偏正,而其他3个季节都相对偏负.对硫同位素值分析表明,生物来源硫可能对当地大气降水酸度有一定的贡献,且在夏秋季节尤为明显.     

赫姆洛矿床具特征同位素组成的黄铁矿:在太古代地体中识别这类金矿化的一种潜在的工具

太古代各种岩石类型和矿化的大多数硫化物显示,其硫同位素值(δ~(34)S)接近0％。这是由于通常缺乏适合于为同位素分馏所必需的氧化-还原反应的环境造成的。然而,太古代金矿化的一些重要的矿产地确实显示有明显的δ~(34)S变化。具异常同位素组成的这种矿产地之一是赫姆洛金矿床。矿石中黄铁矿的δ~(34)S值一般<-6‰至最小值-17.5‰。该黄铁矿的同位素组成与Au的含量有关,这说明它们在成因上是有关的。 硫同位素数据表明,赫姆洛热液体系中的硫的化合物经历了氧化还原反应;硫酸盐在Au矿化之前就已存在了。该硫酸盐可能是外生成因的:来源于隔离盆地,也可能是内生成因的:来源于岩浆热液流体。赫姆洛矿床的其他特征,诸如富集Sb、Tl和Hg,也可解释如下:矿石在中等氧化条件下沉淀。 特征的δ~(34)S值也在下述地点的黄铁矿中观测到:赫姆洛西面30km的赫伦贝Au矿化;赫姆洛以西约21至27km及近似走向方向的重晶石层。这些矿产地也是含硫酸盐热液体系,就这一点而论,这些矿产地给出的有关赫姆洛金矿化异常环境的信息是不明确的。既然硫同位素对氧化环境敏感,那么硫同位素可以用来识别这类金矿化特征的水热活动,也可用来勘探太古代地体中有硫酸盐堆积的其他异常区。     

北京水源地水体中颗粒有机质的碳氮同位素研究

对北京潮河、白河和密云水库水体中悬浮颗粒物和表层沉积物的稳定碳、氮同位素及其来源进行了分析.结果表明,研究区内冬季水体中悬浮颗粒物的δ13C值比夏季的偏负,其变化范围分别为-30.75‰～-25.75‰（冬季）和-29.34‰～-25.91‰（夏季）;δ15N值冬季较夏季偏正,其变化范围分别为-0.83‰～9.67‰（...     

西南喀斯特农业区大气降水化学及硫同位素组成特征

西南酸雨区属于中国重要的酸雨区,为了理解其中喀斯特农业区酸雨成因及其变化趋势,本研究于2016年5月至2017年9月在中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站进行了大气降水采集(n=147),分析了其水化学成分和硫酸盐硫同位素组成(δ~(34)S-SO_4~(2-))。结果表明,研究区内710%的降水为非酸性雨水(pH56),降水中SO_4~(2-)和Ca~(2+)为主要离子,分别占总阴、阳离子浓度的781%和566%。与研究区2008年降水中硫酸盐浓度(加权平均浓度为1406μmol/L)相比,本次采样期间降水中SO_4~(2-)浓度(加权平均浓度为989μmol/L)显著降低。在研究期间,降水δ~(34)S-SO_4~(2-)为-65‰～212‰,加权平均值为13‰±62‰,与贵阳2008～2009年降水δ~(34)S-SO_4~(2-)(平均值-28‰±14‰)相比有所升高,说明研究区降水硫酸盐中来自工业燃煤排放的贡献降低。研究区降水化学组分和δ34S-SO_4~(2-)均受到降雨量的影响,随着降水量减小,SO_4~(2-)浓度升高,δ~(34)S-SO_4~(2-)则下降,工业燃煤对雨水中硫酸盐的贡献也增加。西南喀斯特农业区大气硫酸盐沉降介于城市和森林之间,季节变化明显,受控于工业燃煤排放和生物成因硫释放。该研究表明优化产业结构,降低工业燃煤,可进一步优化大气环境。     

气溶胶稳定硫同位素研究进展

稳定硫同位素可以用来示踪硫酸盐气溶胶的来源、迁移和转化的过程.本文首先介绍了目前气溶胶稳定硫同位素相关的分析测试方法,即EA-IRMS、MC-ICPMS和NanoSIMS.归纳了国内外气溶胶δ34S的时空组成特征,两极和沿海区域气溶胶δ34S值普遍高于内陆区域;冬季燃煤和夏季生物排放作用使得气溶胶δ34S值冬高夏低.同时,综述了硫酸盐气溶胶稳定硫同位素分馏特征,其质量分馏与SO2氧化途径有关,非质量分馏与SO2光化学反应、燃烧过程和矿物粉尘表面的非均相氧化有关.最后,探讨了稳定硫同位素在示踪气溶胶硫酸盐来源方面的应用,分析了人为成因硫和自然成因硫对气溶胶硫酸盐的贡献;并展望了稳定硫同位素在未来大气气溶胶溯源中的应用,以期为控制硫酸盐气溶胶的污染源提供科学依据.     

云南建水荒田-虾洞火山岩型银多金属矿带的硫、铅同位素特征及其地质意义

火山岩型银多金属矿床是滇东南地区的重要矿床类型，矿床中疏的δ34S值分布于-6．9‰～+7．3％之间，并且呈波浪式分布；铅同位素组成以正常铅为主，并受异常铅的混染。硫、铅同位素具有相似的变化趋势。这些硫、铅同位素特征表明，该矿床成矿物质可能具有多种来源，除了直接来自玄武岩外，还有来自古海水硫酸盐和地层的贡献；该矿床的成因与玄武岩海底中心式喷发有密切的关系。     

伊洛河流域河水来源及水化学组成控制因素

伊洛河是黄河中游南岸重要支流,由伊河和洛河在洛阳偃师汇合而成.流域上游矿产资源开采活动较多,下游城镇密集,工农业活动分布广泛.为探究不同类型人为活动对伊洛河流域河水水化学组成的影响,分别在丰水期(8月)和平水期(12月)采集伊洛河流域干流和支流河水样品,借助水体氢氧同位素组成和阴阳离子组成的时空分布特征,阐明水体来源以及水化学组成控制因素,说明人为活动的影响途径和方式.结果表明:①洛河干流河水丰水期和平水期δD和δ~(18)O均值分别为-56‰和-7.9‰以及-55‰和-8.1‰,伊河干流河水丰水期和平水期δD和δ~(18)O均值分别为-49‰和-6.9‰以及-53‰和-7.8‰,丰水期和平水期河水主要接受当地大气降水补给;②洛河及伊河干流河水水化学类型均为HCO_3-SO_4-Ca-Mg型,丰水期干流河水Ca~(2+)和HCO~-_3当量浓度占比低于平水期,而丰水期SO_4~(2-)当量浓度占比则高于平水期,显示丰水期较多硫酸盐输入;③碳酸和硫酸参与流域内碳酸盐岩和硅酸盐岩风化过程,洛河流域碳酸盐岩风化较明显,伊河流域硅酸盐岩风化较明显;④伊洛河流域人为输入影响表现在上游河水水化学组成受到金属矿产采选活动影响,下游河水水化学组成受工业废水和城镇生活污水的影响;⑤伊洛河流域上游和下游两种不同类型人为活动是河水硫酸盐硫同位素组成空间上变化的重要原因,上游河水硫酸盐硫同位素组成偏负,证实来自硫化物矿物氧化过程产生的硫酸盐贡献较大,进而间接证实硫酸参与岩石化学风化过程.下游河水硫酸盐硫同位素值偏正,与工业废水和城镇生活污水有关.     

新乡市夏冬季节PM2.5稳定碳同位素特征分析

为了探究新乡市PM_(2.5)中δ~(13)C比值的季节性变化特征及其对污染来源的指示作用,于2017年夏冬季节采集PM_(2.5)有效样品91个,并测定了样品中的总碳、水溶性离子和稳定碳同位素比值(δ~(13)C).夏季和冬季的TC浓度平均值分别为11.78μg·m~(-3)和26.6μg·m~(-3).夏季δ~(13)C比值为-27.70‰～-25.22‰其中前14 d的δ~(13)C比值波动较大平均值为-26.96‰,而后16d的δ~(13)C比值相对稳定,平均值为-25.69‰,而且前半月和后半月火点数具有较大差异同时K_(nss)~+浓度与TC质量浓度显著相关(R~2=0.62,P0.01)这说明夏收季节生物质燃烧可能对δ~(13)C比值有显著影响.新乡地区冬季RH与TC/PM_(25)质量比值的显著负相关(R~2=0.68,P0.01),揭示了在霾增长初期以SOA增长为主,而污染期以SIA贡献为主.冬季采样期δ~(13)C比值为-26.72‰～-23.49‰,对霾发展过程中稳定同位素组成的研究发现在霾增长过程中δ~(13)C比值以富集为主,而在霾清除阶段δ~(13)C比值以贫化为主.     

华南地区酸沉降的硫同位素组成及其环境意义

为探讨华南珠江三角洲和湘桂走廊及其周边地区的酸沉降硫源,分别对大气降水、大气SO₂、气溶胶和工业用煤、重油及其燃烧产物进行了硫同位素组成测定.研究结果表明,珠江三角洲和湘桂走廊地区的大气降水硫同位素组成有明显的差异,其大气降水δ³⁴S值的变化范围分别为1.9‰～10.3‰和-4.8‰～-0.1‰.湘桂走廊地区大气降水明显的富集轻硫同位素(32S),而珠江三角洲地区则富集重硫同位素(34S).在煤、重油燃烧过程中硫同位素分馏效应研究基础上,将该地区酸雨硫源区分为4种类型,即人为成因硫、天然生物硫、海雾硫和远距离传输硫.在定量计算不同硫源对酸雨贡献的基础上.提出人为成因硫是珠江三角洲和湘桂走廊地区最强的污染硫源,而生物硫在夏季贡献突出,其贡献率分别为47%和52%.传输硫在冬季贡献率可达49%.上述结果,对研究治理华南地区的酸雨具有重要意义.     

喀斯特坡地土壤硫同位素变化指示的土壤硫循环

用土壤硫形态连续提取方法分离测定了喀斯特坡地土壤总硫、有机硫、SO24-和FeS2的硫同位素组成及其含量.总体来看,土壤剖面表层各形态硫δ34S值FeS2最低,介于-6.86‰~-4.22‰,其次为SO24-(-2.64‰~-1.34‰),第三为总硫(-3.25‰~-1.03‰),最高为有机硫(-1.63‰~0.50‰),随土壤剖面加深各形态硫δ34S值均有增大的趋势.SO24-和FeS2的δ34S值深度分布具有共变性,这与SO24-异化还原有关;而总硫和有机硫的δ34S值随剖面加深而平行增大,则与有机硫循环有关.硫同位素组成可鉴别土壤硫源,同时SO24-异化还原和有机硫矿化有明显的硫同位素分馏,而硫化物氧化及SO24-同化基本不产生同位素分馏,则土壤各形态硫的硫同位素组成的垂直变化可以很好地记录与深度相关的硫循环过程.并且,通过对比各形态硫含量及其硫同位素组成的深度分布特征,也可以很好地判别土壤内部的SO24-和有机硫组分的迁移过程.     

黄河水氢、氧同位素组成特征及其气候变化响应

于2012年7~8月采集黄河流域干流和支流河水样品,通过分析水体氢氧同位素组成的时间和空间变化特征,研究了河水主要来源的变化以及其对流域气候变化的响应.结果表明:除源头河水外,黄河干流河水δD值变化范围为-97.2‰~-62.9‰,均值为-72.2‰,δ~(18)O值范围为-13.0‰~-8.7‰,均值为-9.9‰,d盈余值为4.1‰~11.0‰,均值为7.0‰;支流河水δD值范围为-103.8‰~-30.5‰,均值为-68.9‰,δ~(18)O值范围为-13.7‰~-1.5‰,均值为-9.2‰,d盈余值为-18.5‰~13.2‰,均值为4.5‰.黄河干流兰州段以上以及中游河水氢氧同位素均值均偏负,而兰州至头道拐和下游河水氢氧同位素均值偏正,但河水氘盈余均值呈现由上游到下游逐渐降低的趋势.黄河干流和支流河水Na~+/Cl~-摩尔比值范围为0.94~3.02,源头区黄河干流河水Na~+/Cl~-摩尔比均值为1.02,兰州段以上均值为1.58,兰州至头道拐间均值为1.30,中游均值为1.79,下游均值为1.41.河水Na~+/Cl~-摩尔比值与河水δ~(18)O值呈较好的负相关关系,表明黄河河水受大气降水补给,地下水补给以及蒸发作用等控制.与前人研究结果对比发现,2000年以来黄河河水年径流量逐渐增加,上游河水受二次蒸发过程影响在降低,中游和下游河水受蒸发作用影响在减弱,显示区域气候干旱状况有所降低.     

法国梧桐叶片氮含量及氮同位素对城市大气湿沉降氮的响应研究

通过对贵阳市法国梧桐叶片为期1 a的监测(2009-03～2010-04),分析其叶片氮含量及氮同位素组成随季节变化的规律,并与同期湿沉降监测结果进行对比,探讨维管束植物叶片响应大气湿沉降氮的可能性.结果表明,法国梧桐叶片N%变化范围为1.48%～5.27%,均值为3.36%,根际土TN%为0.29%,叶片δ15N变化范围为4.48‰～8.39‰,均值为6.38‰.叶片N%与δ15N具有较好的相关性,随时间变化皆呈现春夏较高、秋季降低的趋势,冬季落叶,无监测数据.结合该采样点同期雨水监测数据,发现叶片N%与雨水中DIN浓度(0.57～6.74 mg.L-1)、叶片δ15N与雨水δ15NH4+-N呈现一致的变化规律,表明湿沉降氮是叶片吸收氮的一个重要来源,法国梧桐叶片指示大气N沉降量的变化成为可能.研究还发现法国梧桐叶片δ15N比其吸收氮的2个主要端元(根际土δ15TN:3.19‰±1.04‰,雨水δ15N-NH4+:-19.76‰～-10.41‰)都偏正,表明法国梧桐在吸收氮的过程中存在着较大的同位素分馏.     

与安第斯新生代火山中心对应的基岩同位素域

智利北部南纬17．5o到22o之间的第四纪火山中心的同位素资料，为安第斯中部地壳物质贡献给岛弧的岩浆成因提供了证据，并圈定了基岩范围。在地震活动俯冲带上方地壳的厚度、与海沟的距离、火山锥的高度、海沟沉积物的供给等。，沿着岛弧这一地区变化较小。明显不同的是地壳的年龄（南部为古生代，北部属无古宙）。北部地区第四纪火山熔岩的铅同位素组成较低（206PB/204Pb=17．89～18.28），且Sr、O同位素比值（87Sr/86Sr=o．7058~0.7077，δ16O=＋6．5‰～＋8。4‰）相对于南部地区（206Pb/204Pb=18．59～18．87Sr/86Sr=0．7053～0．7083，δ18O=+6．4‰～＋9．3‰）变化较小，两地的岩石成分大体类似，Sico2含量介于53%～74％之间。总之,这些特征可以解释为是由岩浆与其不同的同位素特征的地壳物质之间的相互作用引起的，而不是由于俯冲侵蚀或富集古老岩石圈物质的卷入而导致安第斯中部岛弧岩浆地幔源的变化所造成的。